生物分离工程 膜分离过程

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1、生物分离工程膜分离过程(membraneseparation)一膜技术概况和类型近20年发展起来的膜分离技术，已广泛用于生物工程、食品、医药、化工等工业生产及水处理等各个领域；膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中其它组分，从而达到分离目的的技术。膜分离技术它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和节省能量等优点，已作为一种单元操作日益受到人们极大重视。膜分离过程(membraneseparation)2膜分离过程(membraneseparation)30年代微孔过滤40年代渗析50年代电渗析60年代反渗透70年代超滤80年代

2、气体分离90年代渗透汽化现代EDI技术(电去离子)31960年Loeb和Sourirajan制备出第一张具有高透水性和高脱盐率的膜：该膜分离技术发展的一个里程碑。自此以后，不仅在膜材料范围上有了极大扩展，而且在制膜技术、组件结构及设备研制方面也取得了重大进展。膜分离过程(membraneseparation)不对称反渗透膜4膜分离过程(membraneseparation)★膜分离的特点①常温操作②物理过程，不需加入化学试剂③不发生相变化（因而能耗较低）④在很多情况下选择性较高⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成⑥设备易放大，可以分批或连续操作5膜分离过程(membranese

3、paration)膜分离过程的类型①微滤（Microfiltration，MF）②超滤（Ultrafiltration，UF）③纳滤（Nanofiltration,NF）④反渗透（Reverseosmosis，RO）⑤电渗析（Electrodialysis，ED）⑥渗透气化（Pervaporation，PV）⑦透析（Dialysis，DS）6膜分离法与物质大小（直径）的关系膜分离过程(membraneseparation)7有关微米的一组数据1μm=10-3mm人发直径70-80μm裸眼可见最小颗粒40μm金属颗粒50μm酵母菌3μm假单胞菌0.3μm小RNA病毒0.03

4、μm膜分离过程(membraneseparation)8＜0.5离子、分子量＜100的有机物溶解扩散渗透蒸发＜0.5离子、分子量＜100的有机物溶解扩散反渗透＜２离子、分子量＜100的有机物溶解扩散纳滤2~501000~1000,000Da的大分子体积大小超滤50~100000.05~10μm的固体粒子体积大小微滤＞10000固体粒子体积大小粒子过滤孔径/nm分离对象分离机理膜过程各种膜分离范围膜分离过程(membraneseparation)9浓度梯度电位差浓度梯度压力（1~10MPa)压力（0.2~1MPa)压力（0.05~0.5MPa)驱动力醇与水分离，乙酸与水分离

5、，有机溶剂脱水，有机液体混合物分离（如脂烃与芳烃的分离等小分子有机物与水的分离致密膜或复合膜渗透蒸发苦咸水、海水淡化，纯水制备，锅炉给水，生产工艺用水离子脱除、氨基酸分离离子交换膜电渗析除去小分子有机物或无机离子，奶制品脱盐，蛋白质溶液脱盐等小分子有机物和无机离子的去除对称的或不对称的膜透析低浓度乙醇浓缩，糖及氨基酸浓缩，苦咸水、海水淡化，超纯水制备小分子溶质脱除与浓缩带皮层的不对称膜、复合膜（＜１nm)反渗透溶液除菌、澄清，注射用水制备，果汁澄清、除菌，酶及蛋白质分离、浓缩与纯化，含油废水处理，印染废水处理，乳化液分离、浓缩等细粒子胶体去除可溶性中等或大分子分离不对称微

6、孔膜（１~５0nm)超滤溶液除菌、澄清，果汁澄清、细胞收集、水中颗粒物去除清毒、澄清、细胞收集对称微孔膜（0.05~10μm)微滤示例应用对象膜结构名称几种主要膜分离技术特征膜分离过程(membraneseparation)101.微滤膜分离过程(membraneseparation)11膜分离过程(membraneseparation)微滤是利用多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力驱动下，溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截

7、留，从而达到筛分溶液中不同组分的目的。122.超滤膜分离过程(membraneseparation)13膜分离过程(membraneseparation)14膜分离过程(membraneseparation)超滤中三种作用1膜孔机械筛分作用2膜孔阻塞、阻滞作用3膜表面及膜孔对杂质的吸附作用膜的浓差极化溶液在膜的高压侧，由于溶剂和低分子物质不断透过超滤膜，结果在膜表面溶质（或大分子物质）的浓度不断上升，产生膜表面浓度与主体流浓度的浓度差，这种现象称为膜的浓差极化。15膜分离过程(membraneseparation)减缓措施一是