膜分离技术调查

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1、膜分离技术膜分离过程作为一门新型的分离、浓缩、提纯及净化技术，具有节能、不破坏产品结构、少污染和操作简单、可在常温下连续操作、可直接放大、可专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同分离机制，适于不同对象和要求。膜分离工程已成为现代制药工业中技术革新的重要手段。在产品质量要求不断提高、生产成本要求不断降低的今天，膜技术的优势越来越明显，它必将取代传统的低效分离技术。1.膜分离技术简介膜分离技术是一种使用选择性透过膜分离方法，其分离原理是依据物质分子尺度的大小，采用天然或人工合成高分子薄膜借助膜的选择渗透作用，在常温下以膜两侧压

2、力差或电位差为动力，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行离、浓缩、提纯及净化技术，从而达到分离、提纯和浓缩的目的。2-膜分离的特点膜分离技术的特点如下：（1）分离过程不发生相变化，因此是一种节能技术;（2）是在压力驱动下常温分离，特别适于热敏感物质的分离、浓缩、精制等；（3）适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，其至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；（4）以压力差作为驱动力，因此装置简单，操作方便。3.发酵液提炼的膜工艺用于微生物药物分离和纯化中的膜分离技术主要涉及微滤

3、、超滤、纳滤和反渗透等。3.1微滤(MF)微滤(MF)是发展最早，制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05~10Pm之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。由于微滤孔径相对较大，单位膜面积透水率高，而且制备成本最低,使用范围非常广。利用微滤或超滤操作进行菌体的错流过滤分离是膜分离法的重要应用之一。与传统的滤板，饼过滤和硅藻土过滤相比，错流过滤法具有如下优点:①透过通量大；②滤液清净，菌体回收率高；③添加助滤剂或絮凝剂。回收的菌体纯净，有利地进一步分离操作(如菌体破碎，胞内产物的

4、回收等)；④适于大规模连续操作；⑤易于进行无菌操作，防止杂菌污染。在发酵液提炼中我们用它把菌丝体与其他杂质分离，起到过滤的作用。3.2超滤(UF)超滤是「种压力驱动的膜分离过程，在一定流速下，用超滤膜的选择透过性将溶液中的组分进行分离，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分，从而达到分离目的的技术。UF膜分离是一种错流过滤，过滤介质平行通过膜，在过滤过程中料液通过泵的加压，料液一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流冋料罐，形成冋流液；小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。因此，膜系统都

5、有两个出口，一个是回流液(浓缩液出口，另一个是透析液出口。影响膜通量的因素主要有料液含固量、粘度、无机盐含量、有机物质含以及膜的清洗恢复情况等。3.3纳滤(NF)纳滤截留的相对分子量为100-1000,其操作压力较低，一般在0・5〜1・5MPao纳滤恰好填补了超滤与反渗透之间的空白，纳滤的分离机理与反渗透相似。同样遵循下列膜传递方程式：JW=A(Ap-Ax)(1)Js=BAc；(2)其中w、Js分别为溶剂与溶质的膜通量，A、B是与膜的材料及性质有关的参数，Ap、Zx和Ac分别为膜内外两侧的压力差、渗透压差及溶质的浓度差

6、。因无机盐能透过纳滤膜，其渗透压远比反渗透膜低。因此，由方程式可看出，在通量一定时，纳滤所需的外加压力要低于反渗透,而在压力相同时，其通量要大于反渗透。这就是纳滤具有操作压力低、通量高等特性的原因。纳滤膜多为复合膜，其表面分离层由聚电解质构成，存在道南效应(Donnaneffect),在筛分和静电作用下对低分子量有机溶质和盐分离效果较好,能使有机溶质得到同步脱盐和浓缩。对发酵液提炼方面的应用主要表现在超滤液的浓缩，树脂解吸液的浓缩以及结晶母液回收。发酵液通过微滤，超滤，纳滤这三个膜分离技术后，滤液澄清度上升，减少了下面工

7、序的负担。同时纳滤出来的水可以循环利用。无论是从节能的角度，还是从经济效益的角度，都比以前的丁艺有很大改进。3.4反渗透(R0)技术反渗透装置就是利用高压泵将待处理水经过增压以后，借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子的，由于反渗透膜在高压情况下只允许水分子的通过，而不允许钾、钠、钙、锌等离了及病菌、细菌通过，从而获得发酵液的浓缩液。4.勿向膜分离的因素3.1操作条件的影响操作条件主要指操作压力、操作时间、料液流速与料液回收率。通常提高操作压力和料液流速可提高纳滤膜的水通量和脱盐率。由于纳滤膜耐压密性好。操作时间的

8、延长基本上不降低纳滤膜的水通量与截留率。而提高料液回收率则会降低水通量与脱盐率。因此在应用纳滤技术时应根据具体情况台理选择操作条件以获得最佳分离效果。4.2物质性质的影响物料性质包括待处理料液中中性物质的分子量、离子浓度、半径、电价及溶液的PH值等，在纳滤截留分子量以下，分子量越小、截留率越低；截留分子量越小的纳滤膜