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《无机微粒膜在液体分离和净化中的应用(食品工业中的应用)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、无机微滤膜在液体分离和净化中的应用（在食品工业中的应用）07应用化学组员：叶梅强、叶舒婷、岳官荣、张翔1、概述无机膜是固体膜的一种,它是由无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，近年来发展迅速，已在众多领域中得到广泛的应用，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。食品工业是微孔过滤最大
2、的应用和开发市场，现已开发和应用的范围遍及酒类的过滤。与聚合分离膜相比,无机膜具有以下一些优点:①化学稳定性好,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂;②机械强度大,担载无机膜可承受几十个大气压的外压,并可反向冲洗;③抗微生物能力强,不与微生物发生作用,可以在生物工程及医学科学领域中应用;④耐高温,一般均可以在400℃下操作,最高可达800℃以上;⑤孔径分布窄,分离效率高。由于膜技术在食品工业应用中需要涉及清洗和消毒等操作，同时在处理高黏度物料时还需要较高的剪切速度，因此无机膜是合适的选择，无机膜不仅具有使用寿命长，运行稳定，分离效率高等优点，对食品领域而言，可以进行原位蒸汽消毒，这对于保证食品质
3、量是十分重要的。膜分离技术及其系统应用2无机膜过滤特性2.1基本原理2.2基本现象2.2.1吸附2.2.2浓差极化2.3分离过程影响因素2.3.1膜结构参数对分离过程的影响2.3.2体系性质对分离过程的影响2.3.3操作参数对分离过程的影响2.1基本原理无机膜技术在液相分离中基本原理是:在压力差下,利用膜孔的筛分特性,使混合物组分得到分级或分离。产品可以是渗透液、截留液或两者皆是。无机膜的分离特性以渗透通量和渗透选择性为衡量指标,二者均与膜结构、分离对象体系性质及操作条件等密切相关。过滤器供应微孔膜2.2基本现象2.2.1吸附凡大分子与膜表面接触都会发生强弱不同的相互作用,此现象通称
4、为吸附。吸附的直接结果就是导致膜孔减小而使渗透通量衰减。膜表面上形成吸附层的趋势与其表面性质有密切的关系。例如,当过滤液中存在有机物时,常常观测到憎水表面的吸附比亲水表面强的多。吸附总是从单分子层开始,即使是单层吸附,也可能降低渗透通量20%～30%。在高的溶质浓度下,容易形成多层吸附,更会引起渗透通量进一步衰减,以至失去原有渗透通量的80%～90%,严重者几乎全部丧失。由于孔径级别的差异,超滤膜比微滤膜更容易因吸附而被阻塞。2.2.2浓差极化在膜分离过程中,溶质被膜截留而在膜表面附近积累,使得局部浓度高于主体浓度,这种浓度累积会导致溶质向原料液主体的反向扩散运动,这种浓差极化现象经
5、过一定时间会成为定态。浓差极化会使膜的截留率和膜通量发生变化。对于溶质为盐等低分子量物质时,往往因为膜表面处溶质浓度升高,实测的截留率会低于真实或本征截留率。而对于大分子溶质混合物,往往会出现被完全截留的高分子量溶质形成动态膜,而使得小分子量溶质的截留率升高的现象。浓差极化往往造成膜通量的下降。在超滤过程中浓差极化显得特别显著,当膜表面溶质浓度增大时,局部浓度达到最大的凝胶值,称为凝胶极化,凝胶层成为决定通量的制约因素,此时操作压差增大使得凝胶阻力增大,推动力的增大为阻力的增大所抵消,渗透通量不变。2.3分离过程影响因素2.3.1膜结构参数对分离过程的影响（1）膜孔径是影响膜通量和截
6、留率等分离性能的主要因素。一般来说,孔径越小,对粒子或溶质的截留率越高而相应的通量往往越低。对于纯溶剂介质而言,膜孔径越大,通量越高,但在实际体系分离中,由于浓差极化、吸附、堵塞等膜污染现象的影响,实际体系过滤渗透通量值很少能与膜的纯溶剂渗透通量值相比拟。（2）膜厚度的影响膜厚度对膜性能的影响主要表现在渗透通量上,由于膜厚度的增加必然使流体透过的路程增加,因此过滤阻力增加,通量下降。在应用中期望所采用的膜厚度越小越好,但实际膜的制备中,由于支撑体表面、制备控制技术等多方面影响,在减小膜厚度的同时,必须考虑膜的完整性。（3）膜的孔隙率的影响孔隙率高的膜具有较多的开孔结构,所以在相同的孔
7、径下具有高的渗透通量。一般来说,多孔无机膜特别是陶瓷膜,其膜层的孔隙率在20%～60%之间,支撑体孔隙率应高于分离层,对微滤而言,希望孔隙率大于30%。2.3.2体系性质对分离过程的影响影响膜分离性能的体系性质主要包括两方面:一是黏度、成分、pH值等溶液性质,二是所含溶质或颗粒的大小、荷电性质、分散状态等。这些性质中,溶质或颗粒的性质直接关系到其对膜的污染方式、程度等,从而影响膜的分离性能。另外,由于陶瓷膜都带有电荷,而且其ζ电位受溶液性质影响,因此溶液性
