膜分离技术研究现状与应用前景
膜分离技术研究与应用前景
膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途,甚至会导致一次工业革命的高新技术之一,成为当今世界各国研究热点。膜分离作为一种新发展的高新分离技术,其应用领域不断扩大,广泛应用于化工、食品、水加工业、医药、环境保护、生物技术、能源工程等领域,并发挥了巨大的作用。我国对膜分离技术的研究是从20世纪60年代对离子交换膜的研究开始的。从60年代的反渗透技术到90年代的渗透汽化技术,我国的膜分离技术得到了迅速的发展。经过几十年的努力,目前我国在膜分离技术研究开发方面已成功地研制出一批具有实用价值、接近或达到国际先进水平的成果,如无机膜反应分离技术等。
1膜分离技术的原理及优点
膜分离是指用半透膜作为障碍层,借助于膜的选择渗透作用,在能量、浓度或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离提纯。由于半透膜中滤膜孔径大小不同,可以允许某些组分透过膜层,而其它组分被保留在混合物中,以达到一定的分离效果。
利用膜分离技术来进行分离具有如下优点：a.膜分离过程装置比较简单,同时操作方便、结构紧凑、维修费用低且方便、易于自动控制；b.膜分离过程一般不涉及相变,无二次污染且能耗较低;膜分离过程可以在室温或低温下操作；c.适宜热敏感物质(酶、药物)的浓缩分离；d.膜分离过程具有相当大的选择性,适用对象广泛,可以分离肉眼看得见的颗粒,也可以分离离子和气体；该过程可以在室温下连续操作,设备易于放大,可以专一配膜,选择合适的膜,从而得到较高的回收率；e.膜分离处理系统可以在密闭系统中循环进行,因而可以防止外界的污染；f.在过程中不用添加任何外来的化学物质,透过液可以循环使用,从而降低了成本,并可以减少环境污染。正是由于膜分离技术具有上述优点,是现代生物化工分离技术中一种效率较高的分离手段,完全可以取代传统的过滤、吸附、蒸发、冷凝等分离技术,所以膜分离技术在生物化工分离工程中起着很大的作用。
2膜分离技术在生物化工应用中存在的问题
在操作过程中,膜面易受污染,形成附着层,使膜的性能降低,降低膜的透水率,形成浓差极化现象。为了减少浓差极化,常采用错流流程,即过滤液主体水平流过膜面,而过滤液是垂直通过膜面。此外,在膜分离技术中容易遇到膜污染问题,即膜的透水量随运行时间延长而下降。因此需采用一定的方法对膜面或膜内的污染物进行清洗,以使透水量得到提高。常用
的清洗方法是高流速水清洗和用化学清洗剂对膜进行清洗。膜分离虽然原理简单,在生物化工领域广泛应用,但由于生物化工产品种类繁多、性质各异,对膜分离会产生不同的影响,如吸附会使膜孔堵塞等,所以要想很好地利用膜分离技术,必须针对具体过程研究开发各种防止膜性能降低的装置并探讨有效的操作方法。
用膜分离技术处理炼油污水的过程中，在长时间的运行后，污水中被截留的颗粒、胶粒、乳浊液、悬浊液、大分子和盐等会在膜表面或膜孔内吸附、沉积，从而造成膜孔径变小甚至堵塞，即产生了膜污染。膜污染会使膜通量下降，影响分离效果。
目前，膜污染被认为是膜分离技术处理炼油污水过程中最重要的限制因素。大量研究表明，膜污染主要与膜材料和分离体系的性质有关。具体如下：
(1)一般来说，膜面光滑，膜孔分布窄的膜不易被污染。膜的表面性能，如亲水性、疏水性和荷电性也会影响膜的污染程度，通常认为亲水膜更耐污染。
(2)分离体系的性质，包括溶液的温度和pH等。温度升高，溶液的粘度降低，膜通量一般会增大，膜不易污染；溶液的pH则会影响待滤颗粒物的荷电性质，从而影响膜污染程度。在实际应用中解决膜污染的途径主要有：
(1)优化操作条件，如选择最适合的膜、操作温度、溶液性质等都可以在一定程度上消除膜污染。
(2)清洗则是处理膜污染的常规方法，清洗方法主要有空气反吹冲洗、水反冲洗、空曝气清洗、化学清洗及近年来研究较多的超声波清洗，清洗需定期进行，清洗频率可根据污染物浓度和处理的效果有所不同。
3膜分离技术在工业中的应用
3.1在植物油精炼中的应用
植物毛油主要组份为甘油三酯，此外，还含有少量磷脂、色素、游离脂肪酸、蜡质、甾醇、生育酚、烃类、蛋白质及其降解物等物质。为使植物油达到食用标准要求，一般通过化学或物理精炼方法去除这些物质。传统化学精炼需经脱胶、脱酸、脱色、脱蜡和脱臭等几道工序，存在能量消耗高，中性油损耗大，需大量水和化学试剂，排放物污染严重及营养成分损失较多等缺点。物理精炼优于化学精炼主要是提高产量，省略皂脚酸化分解工序，减少排放物量;但仍存在原料油脂预处理要求严格，对一些油脂仍不适用，精炼时需要高温、高真空，同时易产生聚合物和反式异构物(反式异构酸)等缺点。而膜分离技术在油脂精炼中应用能克服上述这些缺点，其优点是操作温度温和，避免油脂氧化，同时简化工艺、减低消耗和减少废水产生。
3.2膜分离技术在乳品工业中的应用
3.2.1除菌
应用微滤去除乳制品中细菌是近几年发展起来的技术。l987年，Piot等人首次将无机膜用于全脂牛奶的过滤除菌。现在，将巴氏杀菌和无机膜过滤相结合生产浓缩的巴氏杀菌牛奶的过程已实现工业化。此过程是通过半透膜的微孔对细菌及孢子的截留，来实现乳品除菌，具有冷杀菌优势。但由于脂肪球与乳中一般所含细菌大小相似，故脂肪球与细菌会一同被截留于保留液中，为此在整个工艺过程中于微滤之前应先分离脂肪，其目的是为了减少微孔过滤时的膜堵塞，以提高蛋白质的过滤速度，又可以获得良好的浓缩比，且不会因阻孔而形成严重的流速下降。
目前，Alfa—laval公司已将离心和MF/HTT工艺结合开发出一种称为“Bactocatch”的设备；北京三元食品股份有限公司依托国家“十五”重大科技成果与国内唯一的ESL乳生产示范线，首次将微滤技术用于牛乳的除菌，生产出ESL极致低温杀菌乳，使产品在比通常巴氏杀菌更低的温度下杀菌，就能使保质期延长至8天以上。
3.2.2浓缩
牛乳的浓缩
对牛乳进行浓缩，去除一部分水分，不仅可以减少包装、储藏和运输费用，提高其保藏性，也是作为干燥或更完全脱水所必需的预处理过程。在牛乳浓缩中应用的膜过程主要是超滤和反渗透。例如，用超滤法可除去牛乳中70％～80％的水；在脱脂乳的浓缩上，用反渗透法可去除60％以上的水分，而用超滤法则可得到蛋白质质量分数高达80％的脱脂浓缩乳。同样，用反渗透法可将原料乳浓缩到固形物质量分数达25％，再经真空蒸发，可进一步提高固形物的含量。
乳蛋白浓缩
乳蛋白浓缩物（MPC）具有优良的营养功能特性，其传统分离方法是利用蛋白质的等电点凝结、酸沉淀、热沉淀，或其它方法沉淀，但都会打乱乳蛋白的天然状态，因而影响其产品的功能特性和营养价值。由于超滤能截留原乳中几乎全部的蛋白质，且允许糖和灰分通过，所以超滤可以应用在乳蛋白的浓缩方面；由于超滤利用蛋白质与乳中其它成分不同的物理特性（分子量）分离，因此乳蛋白的原始状态不会被打乱和破坏，而且工艺参数可以有选择性地进行，尽量使其对蛋白质浓缩物所造成的损伤降至最小程度。
3.2.3乳蛋白质的标准化
标准化乳脂肪可以用离心机来进行，但蛋白质标准化在过去的技术条件下较为困难，目前可采用超滤和微滤来实现。牛乳中蛋白质含量通常为2.9％～3.6％，由于膜技术具备
选择性分离特点，牛乳经过一定的浓缩后各组分的质量比例决定了牛乳的浓缩程度，可通过控制合适的浓缩比实现牛乳的标准化操作。通过对乳蛋白质的标准化，可使乳制品生产合理化，提高成品产出率，产生可观的经济效益[9]。如要求蛋白质含量为 2.8%，可以用超滤中的截流液添加到原乳中以提高蛋白质含量。相反，对蛋白质含量高于2.8%的原乳，则可以用超滤中的透析液降低蛋白质含量，多余的蛋白质用以生产其它产品，节约补充蛋白质的成本。
目前采用超滤和微滤技术来对干酪用乳进行蛋白质标准化已很普遍，它可以在脂肪含量标准化的同一条生产线上利用超滤来进行蛋白质的标准化，以实现脂肪、蛋白质的同时标准化，使整个加工过程更易于控制。由于超滤可以截留几乎全部的乳清蛋白，因而提高了干酪的产率；而且蛋白质含量恒定，凝乳酶的添加量以及凝固和搅拌时间也都是一个恒定的参数，使得干酪产品质量稳定，并减少一部分凝乳酶用量。
3.2.4乳清产品
乳清蛋白的回收
乳清作为干酪生产的副产物，含有原乳几乎全部的乳糖，20%乳蛋白及大多数的维生素与矿物质。传统将乳清加热干燥制成全干乳清（W P C）或乳清蛋白粉回收蛋白质的方法，只能除去水分而使这种乳清粉中的乳糖含量高达7 3%，矿物质达1 2%，而蛋白质只有12%左右，造成乳清粉中营养搭配比例极不协调，限制了它在食品中的应用。采用超滤和反渗透技术，可以在浓缩乳清蛋白的同时，从膜的透过液中除掉乳糖和灰分等，这样就大大扩大了乳清的应用范围。
乳清脱盐
生产Cheddar干酪和其它硬干酪所产生的咸乳清（盐含量极高），必须先脱盐然后才能回收、蒸发、干燥。应用纳滤处理这种乳清时，其中单价金属离子和氯离子可以透过，而二价离子及大多数其它组分都有一定程度的截留，蛋白质全部被截留。可将被截留的乳清进行循环纳滤直到乳清中含盐量降到要求。用纳滤能有效地除去杂味和盐味，并且不破坏牛奶的风味和营养价值。在美国和欧洲已经有效地使用纳滤对乳清除盐，以取代电渗析。该方法可减少设备投资，节省能耗和运行费用。
乳蛋白质分离分级
乳蛋白质的分离分级包括乳清蛋白的分级分离和酪蛋白的分级分离。目前国外正在研究将各种膜分离技术和色谱方法及化学处理、酶处理结合起来，将乳蛋白中各种组分分开。在低pH值、适度热处理（55℃，30min）条件下，β-乳白蛋白会可逆地聚合并与除β-乳球蛋白之外的大部分其它乳清蛋白结合，从而可以用微滤（微孔0.2μm）或离心分离的方法分离出β-乳球蛋白。此β-乳球蛋白可以用超滤结合电渗析进一步提纯。微滤膜同样可将乳清中α-乳清蛋白和β-乳球蛋白分开。在乳清蛋白分级分离时应注意的是残存脂肪的不利影响，因而残留脂肪的预先分离就成为乳清蛋白分级分离过程的第一步。在酪蛋白分离分级过程中，利用微滤（膜孔0.2μm）处理脱脂乳可以在保留液中获得酪蛋白胶束，再经超滤、微滤、色谱分离或电泳即可得κ-酪蛋白。同样，利用微滤膜（膜孔0.2μm）可以分离β-酪蛋白。此外，脱脂的乳清采用超滤手段还可以制备纯的免疫球蛋白，但从经济上考虑不如以初乳为原料更有利。
3.2.6其它方面的应用
应用超滤技术制备乳铁蛋白
由于超滤法提供了不加热或不发生相变进行大分子质量组分的浓缩、分离的方法，所以它非常适合热敏性的功能性组分的分离。
超滤法分离牛初乳中免疫球蛋白IgG
免疫球蛋白Ig是机体免疫系统的一个重要组成部分，是人类及高等动物受抗原刺激后体内产生的能与抗原特异性相互作用的一类蛋白质，又称为抗体。I g一般分为I g G、IgA、IgD、IgE、IgM五大类，牛初乳中IgG含量占Ig总量的80％以上，又因其特定的生理功能而受到广泛关注。研究表明，通过超滤可将乳清中IgG含量提高1倍左右；超滤压力增加，IgG含量相应增加，IgG活性基本不变。当压力为0.08MPa时，IgG含量为45.98mg/mL，活性未变，超滤温度增加，初乳中的IgG含量先有较小增加然后减少，IgG活性则下降。在超滤温度为4 0℃时，IgG含量最高，达到46.85 mg/mL，活性未变。
3.3膜分离技术在酿酒产业中的应用
3.3.1膜分离技术在蒸馏酒上的应用
目前,白酒降度生产低度酒是大势所趋,但随之会带来由于酒体中醇溶性高分子物质因酒度降低析出而造成的酒体浑浊问题。去除这些高分子物质目前常用的方法有:冷冻过滤法、吸附剂吸附法、添加助滤剂等，这些方法在应用上存在各种问题。应用国内新研制的活性炭复合微滤膜有效滤除了白酒因降度而产生的白色浑浊物,还能有效去除或减少酒的苦味、辛辣味及杂味,使口感醇和；不同孔径膜过滤比较试验，结果发现低度白酒采用孔径
为0.22μm的膜过滤,高度白酒采用孔径为0.45μm的膜过滤,可以增强酒样的抗冷冻性和自然稳定性,并且微量成分损失较少。
3.3.2膜分离技术在黄酒上的应用
黄酒是一种多成分的复杂的胶体体系,其稳定性具有一定的相对性。引起黄酒不稳定性的因素一般可分为生物因素(微生物污染引起)和非生物因素(蛋白质、多酚、戊聚糖、铁离子等引起)两个方面。传统黄酒生产中,对于由生物因素引起的黄酒不稳定性,一般采用巴氏杀菌法对黄酒进行杀菌,但此法存在能耗高、风味损失严重等缺点，随着微滤和超滤等膜分离技术被引入酿酒行业，利用外压管式超滤装置对生黄酒进行除浊除菌试验,用切割分子量为5万的有机膜,在0.30 MPa、40℃条件下超滤,黄酒平均透液量可达到75 kg/m2左右,杂菌去除98%以上,不仅保持了黄酒的自然风味,还明显延长了黄酒的贮存期。
对于由非生物因素引起的黄酒不稳定性,通常采用煎酒来去除其中的酶和蛋白质等，以达到提高稳定性的目的,但同时酒液会产生较重的老酒味,新鲜感较差。而纯生黄酒则是在发酵成酒后不经过任何加热,根据这一特点，引入超滤技术后,酒液中淀粉酶、糖化酶和蛋白酶都能达到去除的要求,蛋白质、多酚、铁离子、戊聚糖等物质的含量均呈减少的趋势,对纯生黄酒的非生物稳定性起到了一定的提高或改善作用。
3.4膜分离技术在啤酒上的应用
膜分离高科技以其高效率、无相变、低消耗、无三废、投资少、易自动化等特点,可应用于啤酒工业中的无菌过滤、无醇啤酒生产、啤酒酿造用水以及废水处理等方面。
3.4.1膜分离技术在啤酒无菌过滤中的应用
啤酒的无菌过滤是啤酒生产过程中提高产品质量的重要环节,它直接关系着啤酒品质的稳定性、外观及口感。采用膜错流过滤和新型的无菌灌装系统的消毒灭菌方法对无菌生啤酒的生产工艺进行设计,使整个生产工艺系统高效、优化运行,同时加强生产操作及卫生的管理,生产出色泽、品质优良、保质期长的无菌鲜啤酒。
3.4.2膜分离技术在无醇啤酒中的应用
无醇啤酒是指酒精含量低于0.5%(体积)的啤酒。无醇啤酒越来越受到消费者的欢迎。目前已有的低度啤酒大多是通过控制发酵过程或通过从“正常”啤酒产品中以热处理法去除酒精等方法得到的,总的来说,这种产品的风味不尽如意。应用膜分离方法能使啤酒达到除醇的目的,还能明显提高啤酒质量,主要有反渗透脱醇法和渗析脱醇法。
3.4.3膜分离技术在啤酒酿造用水中的应用
啤酒品质的好坏与酿造用水的质量有直接的关系。啤酒酿造水的性质主要取决于水中溶解盐类的种类和含量、水的生物学纯净度及气味。应用微滤、反渗透或电渗析等对酿造
用水进行预处理,可以除去水中的细菌、病毒、残留农药、有害金属离子以及其他有机污染物,获得高质量的酿造用水。用硅藻土梯度陶瓷微滤膜对自来水进行净化处理。平均孔径为0.15 m的梯度陶瓷膜,可完全滤除水中的大肠杆菌、沙门氏菌、金葡萄球菌和霉菌等致病病菌以及铁锈和各种悬浮微粒。
3.4.4膜分离技术在啤酒废水处理中的应用
目前,国内大多采用普通活性污泥法处理啤酒废水,存在占地面积大、基建费用高、固液分离效果较差、易出现污泥膨胀、剩余污泥产量大等弊端，无机膜-生物反应器(IMBR)组合工艺由于用膜分离技术代替了传统的二沉池而受到关注，具有污染物去除效率高、出水水质稳定、装置容积负荷大、设备占地面积小、传氧效率高、污泥产量低、操作运行简便等优点。膜出水水质好且稳定,明显优于建设部用水水质标准C J 25.1-1989,可回用于城市园林绿化、洒水车用水等。
4陶瓷膜分离技术研究现状与应用前景
陶瓷膜分离技术是一种“错流过滤”形式的液体分离过程,原料液在膜管内高速流动,在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜,含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留,从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。陶瓷膜具有化学稳定性好,耐酸、耐碱、耐有机溶剂,机械强度大等特点,其不足表现在价格昂贵、制造过程复杂等方面。目前已商品化的多孔陶瓷膜的构形主要有平板、管式和多通道3种。
4.1在水处理中的应用
微孔陶瓷膜分离技术在给水处理中的应用始于20世纪80年代初期,其优点是能够保证更好和更可靠的水质,不用化学物质,特别适合于高附加值产品。无机陶瓷膜在废水处理中的应用主要包括处理含油废水、纺织废水、化工废水、对放射性废水、含重金属废水、城市生活污水和造纸废水等。
4.2食品的除菌过滤
陶瓷膜用于牛奶、果酒、果汁、饮料、白酒、啤酒、饮用水等的除菌过滤,效果十分显著,其特别之处在于可以采用蒸汽对整个设备进行消毒,使产品质量得到保证。陶瓷微滤膜和陶瓷超滤膜处理地表水制备饮用水己在欧洲应用多年,陶瓷膜与吸附集成净水技术在我国己应用8年,以陶瓷膜为核心的集团式净水器和家用净水器可以采用加热的方法进行消毒处理,具有广阔的发展前景。
4.3其他方面的应用
陶瓷膜的应用领域还包括:气体分离、渗透气化、催化反应、生物化工等。陶瓷膜渗透
气化工艺具有高通量、高稳定性等优点,有着极强的竞争力和巨大的市场需求;陶瓷膜在生物化工领域的应用研究是近期的热点之一,涉及领域包括细胞脱除、无菌水生产以及低分子有机物的澄清和生物膜反应器等。
4.4陶瓷膜技术研究进展
目前陶瓷膜技术的发展方向主要有以下几个方面:
1)新型陶瓷膜制备工艺的开发。从发展趋势来看,目前陶瓷膜制备技术的主要发展方向为:
①在多孔膜研究方面,需进一步完善已商品化的无机超滤膜和微滤膜,发展具有分子筛功能的纳滤膜、气体分离膜和渗透气化膜;②在致密膜研究中,超薄金属及其合金膜和具有离子电子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。
2)陶瓷膜的改性研究。首先是提高膜的热稳定性,其次是提高膜的抗污染性,由于膜污染问题成本较高,一直限制了它的应用,因此应开发出抗污染的膜。
3)复合陶瓷膜的制备。有机膜和无机膜具有各自的优点和缺点,应该研究出一种复合材料的膜,使其兼具两者的优点,如在无机膜中掺加一些有机组分,使其增加孔隙率,提高渗透通量。这是今后发展的主要方向。
4)开发新材料。目前,已经商品化的陶瓷膜材质主要有Al2O3膜、TiO2膜、SiO2膜等。它们的不足之处主要是成本高，有必要开发一种新型材料,在保证一定的机械强度和膜通量的前提下,能够大大减化制备陶瓷膜的工艺步骤和减少成本。
5)集成处理技术的开发。在某些场合采用的单一的无机膜技术处理废水很难达到满意的结果,而将无机膜与其他技术的集成,则可以达到降低成本,提高处理效率的目的。无机膜与其他技术的集成处理技术将是今后的重要发展方向。
5纳滤在制药及食品中的应用进展
纳滤(Nanofiltration,NF)是在反渗透基础上发展的一种以压力为驱动的液体膜分离过程,是膜分离技术的一个新兴领域。纳滤膜(Nanofiltration membrane)是20世纪80年代末期问世的一种分离膜,其截留的分子量约为100~1 000,推测该膜可能有1 nm左右的微孔结构,故称之为“纳滤”。
5.1纳滤在制药及食品提取纯化中的应用
纳滤分离过程无化学反应,无相变,不破坏生物活性,适用于分子量1000以下的活性物质的浓缩纯化。如纳滤可代替传统的薄膜蒸发等方法,缩短浓缩时间,有较高的回收率,且成本较低。因而纳滤在制药工业中应用正日益广泛,如中药提取物、生物制品、化学药物等的
浓缩和纯化;在食品中主要是功能性低聚糖的分离,其他还有乳品加工、果汁浓缩等。
制药工业中的溶液大多成分复杂,不易分离、浓缩和净化。近年来膜分离技术已广泛应用于生物制药领域,如血透、肾析、药品浓缩、发酵液与培养液的澄清等领域。
5.1.1中药提取物的分离纯化
中药中许多有效成分受热易发生氧化、水解等结构改变,可能影响药效。传统的浓缩溶液易产生沉淀,影响药物稳定性。纳滤在常温下操作,有利于保留中药或复方中的有效成分,提高药物的稳定性。此外,纳滤还具有节能、环保等特点,具有工业化应用的可行性。
银杏叶提取物的浓缩
银杏叶提取物是从银杏科植物银杏叶中提取得到的活性物质,主要含有银杏黄酮苷类和萜烯酯类,具有捕获自由基、抗脂质过氧化、拮抗血小板活化因子等多种药理活性。
七叶参皂苷的提取
超滤膜能有效去除色素等大分子物质,选择适当的截留分子量的纳滤膜可制得纯度为42%以上的七叶参皂苷。
制备麻黄碱
麻黄是我国的传统中药,可治疗风寒感冒、水肿及哮喘等疾病,其中麻黄碱为活性成分。姚仕仲等采用超滤-纳滤-反渗透膜组合工艺改造了麻黄碱生产工艺。在该工艺中超滤作为二级预处理,主要去除一级预处理尚未完全除去的色素、液体和杂质蛋白,特别是麻黄油。纳滤主要去除无机盐,特别是高价离子。反渗透主要是麻黄碱浓缩。采用该膜组合工艺麻黄碱的收率可达到96%,而传统的苯提法只有80%。
提取栀子黄色素
以栀子黄色素萃取液为原料,微滤和纳滤联用能够在常温下纯化和浓缩栀子黄色素液,藏花素损失率较低,避免了有机溶剂的使用,是栀子黄色素工业化生产较为理想的工艺。
类甜菜碱的分离
类甜菜碱是从植物中提取的一种分子结构类似于甜菜碱的天然药物。采用过滤除杂、电渗析除盐、纳滤浓缩的集成工艺提取类甜菜碱。其中纳滤过程的操作压力、运行时间和浓缩倍数明显影响类甜菜碱的分离效果,该结果可应用于类甜菜碱的工业生产。
甘草酸的提取
甘草酸是甘草甜味的主要成分,可用于防治病毒性肝炎、高脂血症和癌症等疾病。其传统提取工艺采用碱溶酸沉法,收率低，且酸沉时耗酸量大,产生大量酸性废液,对环境造成污染。采用微滤膜除杂,纳滤膜浓缩后再除杂酸沉,可得到60%的甘草酸产品,且收率较高。
凉茶中草药提取液的浓缩
凉茶是由金银花、夏枯草、甘草、仙草等组成,其中许多有效成分对热不稳定。根据凉茶中的有机物组成及分子量,选用纳滤膜,在28℃,压力3. 3MPa的操作条件下,水提取液经纳滤浓缩,提取液可溶性固形物从1. 5% ~2%达到了15%,加水稀释复原后风味、色泽、有效成分含量基本没有变化,优化了工艺,提高了产品的收率和质量,降低了成本。
5.2生物制品的分离纯化
由于纳滤分离过程具有防止细菌污染和热敏性物质失活等特点,在生化生产流程中的作用正日益增大。
多肽的纯化与浓缩
多肽是由蛋白质水解或氨基酸合成制得的。生产中通常采用色谱柱从有机溶液或水溶液中纯化多肽和多肽化合物,然后进行蒸发浓缩。采用纳滤膜技术代替蒸发,优点是浓缩和纯化可一步完成,并可低温操作,效率高,操作简便。
氨基酸的分离纯化
纳滤分离氨基酸主要靠电荷效应起作用。纳滤膜对于处于等电点状态的氨基酸的截留率几乎为零。调整溶液的pH值,使不同的氨基酸在不同的pH值时带上不同的电荷,利用膜的电荷效应分离和纯化分子量接近的氨基酸。
蛋白质的分离纯化
核苷酸的浓缩
采用纳滤有效地将经超滤和离子交换后的核苷酸原液进行浓缩。这种方法工艺成熟、设备可靠、操作简便,可满足药液生产的要求。
5.3化学药物制剂的分离纯化
目前纳滤在化学药物制剂中应用主要是抗生素的浓缩纯化以及少许的其他药物的提取等。纳滤浓缩抗生素发酵液工艺已成功用于青霉素、克拉维酸、头孢霉素和螺旋霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程中。
5.4功能性低聚糖的分离和精制
5.4.1大豆低聚糖的浓缩
先用超滤从大豆乳清中去除蛋白质等大分子物质,透过液再用纳滤或反渗透浓缩,可使低聚糖的浓度由1%提高到12%。但不论在透过通量上,还是在后续处理中对于盐的去除效果上以及操作成本上,纳滤都要优于反渗透,采用纳滤更为经济。
5.4.2分离纯化异麦芽低聚糖
异麦芽低聚糖是由葡萄糖、麦芽糖、异麦芽低聚糖组合成的混合糖浆或粉末。其中具有生理功能的成分主要集中在二糖和三糖,四糖以上组分功能活性相对较弱。采用纳滤技术
可提高产品中的二糖和三糖的含量。
5.4.3低聚木糖的分离纯化
在酶法生产低聚木糖的过程中,低聚木糖含量低(小于2% )且含有3%左右的氯化钠,采用传统的离子交换脱盐及真空浓缩,需耗费大量的酸、碱和再生树脂。而采用纳滤四级串联方式则可脱除大量的氯化钠,使低聚木糖的含量达到20%以上,且降低了能耗和污染。
5.4.4其他低聚糖的分离纯化
5.5纳滤膜分离技术在水处理中应用
5.5.1纳滤膜在生活污水处理中的应用
生活污水一般用生物降解和化学氧化法相结合处理，氧化剂的浪费很大，且残留物多。因此可以在它们之间加纳滤环节，被微生物降解的小分子透过(M w<100)纳滤膜，而截留住不能生物降解的大分子(Mw>100)，再进化学氧化器后再去生物降解，这样就可充分利用生物降解作用，节约氧化剂或活性炭用量，降低最终残留物含量。其处理流程如图1。
5.5.2纳滤膜在饮用水净化中的应用
饮用水的污染问题愈来愈受到人们的关注，欧、美、日等发达国家都有改善水质的计划，如日本的M A C-2 1和新MAC-21计划，将膜技术作为水净化的最有效的手段。欧、美等国也支持了许多膜法（纳滤）水净化实验，效果明显。地下水或地表中的污染物主要是分子质量为几百的杀虫剂、除草剂以及因消毒而造成的过量有机卤化物，这些物质都是有毒甚至致癌的。纳滤膜分离法可以去除消毒过程中产生的副产物、痕量除草剂、杀虫剂、重金属、天然有机物、硫酸盐及硝酸盐等．同时能保留大多数人体必须的无机离子，出水水效率高，符合饮用水的要求。因而是一个技术和经济可行，有望代替传统活性炭吸附分离法的有效方法。
5.5.3纳滤膜在工业水处理中的应用
纳滤膜可以处理来自铀矿加工厂的含有放射性元素如镭、铀等的弱辐射性洗涤废水；NF膜对纺织厂废水中的疏水性染料和亲水性染料都有很好的分离效果，对高价离子和微
污染物质等都有很高的去除率；NF膜也可以处理填埋垃圾沥出液，处理后其COD值低于环境排放标准。
5.5.4纳滤在农业水处理中的应用
目前去除水中农药的传统方法是活性炭吸附过滤和臭氧或过氧化氢氧化，但活性炭失效很快，需要频繁再生和更换，处理费用偏高，且在水中由于竞争吸附会使农药的吸附效率下降；而氧化法将农药大分子氧化成小分子后会促进水中细菌的繁衍。纳滤膜则因其对低分子量中性溶质分子的筛分作用，对水中的农药残留物具有良好的截留效果,处理农药污染废水更为经济可行。
纳滤膜技术对San Joaquin谷的重度污染水可以截留95％以上的硒和90％以上的其他多价阴离子。纳滤膜法为处理含硒废水提供了突破性的方法。
纳滤膜分离技术作为一种新型膜分离技术和分离手段，在新型的膜分离过程中具有很高的潜在应用价值，如含催化剂的溶剂中催化剂回收的应用、对糖脱色树脂再生液进行再处理以及过程中水的回用、废液中回收酸碱、从含重金属离子的盐水中回收溴、电厂冷却水的处理、纳滤膜膜生物反应器、有机化工废液处理等。伴随新的低分子质量中性及电解质溶质分离体系的出现，NF有望作为重要的膜分离技术应用于水资源的净化、生化工程，下游产品的分离精制等领域,进而带来巨大的经济效益和社会效益。
近代以来世界的科学发展历程.doc
近代以来世界的科学发展历程 考点提示 近代科学技术 （1）经典力学、相对论、量子论 （2）进化论 （3）蒸汽机的发明和电气技术的应用 知识清单 知识梳理 一、物理学的重大进展 （一）近代自然科学产生的背景 经济基础——资本主义经济发展，生产经验的积累。 思想准备——文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了思想。 个人因素——科学家具有科学精神。 （二）经典力学 1、伽利略——意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家。 （1）主张：为了解自然界，必须进行系统地观察和实验。 （2）通过实验证实，外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因。 （3）通过实验，发现了自由落体定律等物理学定律，大大改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念。 （4）开创了以实验事实为依据并具有严密逻辑体系的近代科学，为牛顿经典力学的创立和发展奠定了基础，被誉为近代科学之父。 2、牛顿——17世纪英格兰伟大的物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家。 （1）牛顿在其经典著作《自然哲学的数学原理》一书中，提出了物体运动三大定律和万有引力定律。把地球上的物体运动和天体运动概括到同一理论之中，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。 （2）牛顿经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。海王星的发现是证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最成功的范例。 （3）数学方面，牛顿是微积分的发明者之一。另外牛顿还发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜等。 （三）相对论的创立： 1、背景：19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的新问题。20 世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出相对论。 2、内容：包括狭义相对论和广义相对论。 狭义相对论——物体运动时，质量随着物体运动速度增大而增加，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
超导的研究现状及其发展前景
题目：超导的研究现状及其发展前景 作者单位：陕西师范大学物理学与信息技术学院物理学一班 作者姓名：杜瑞，程琳，党晓菲，闫甜，王福琼，刘洁，刘园，郭丽丽 学号：40606043，40606042，40606044，40606045，40606046，40606047，40606048，40606049 指导教师：郭芳侠 交论文时间：20007-11-28
超导的研究现状及其发展前景 （陕西师范大学物理学一班第七组 710062） 摘要：本文简单介绍了一些与超导相关的概念，超导材料，超导的简史，超导的研究现状及对超导应用的前景展望。 关键字：超导，超导体，超导现象，超导材料，临界参量，研究现状，前景 Superconductivity research present situation and prospects for development （Shaanxi normal university physics one class Seventh group 710062） Abstract: This article simply introduced some and the superconductivity correlation concept, the superconductivity material, the superconductivity brief history, the superconductivity research present situation and to the superconductivity application prospect forecast.
膜过滤技术及其应用范围介绍
膜过滤技术及其应用范围介绍 北京陶普森膜应用工程技术有限公司孙永杰 过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器，池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后，渗透聚积成相对洁净的地下水，土壤让水透过的时候截留了其它成分，如颗粒物和污染物等，而渗透到深处的地下水得到了净化。 过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展，促进了产品提纯技术的提高，净化效果明显，分离精度大大提高。在能量消耗，过滤效果和操作简便方面，相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶，膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域，膜过滤克服了传统技术局限性，尤其对生化或药物的加工应用过程，膜技术的应用提高了产品品质和收率，因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式，膜材质稳定性强，经验证的实验室过滤工艺，很容易被放大和改进，更易成功应用到实际的大规模生产中。 在生物和制药技术行业的许多领域，包括食品和饮料行业，生物技术和饮用水处理行业，都普遍使用过滤膜用于过滤。 过滤膜的工作原理：膜过滤器的原理类似于上面提到的地下水渗透过程，人工制备的膜相当于地表土层，待过滤的溶液中一部分的小分子物质可以通过薄膜的微孔，其渗透性取决于孔的大小。比滤膜孔更小的颗粒可透过滤膜，而比滤膜孔大的颗粒就被截留下来。
一般情况下，膜的孔径决定了应用，根据孔径的大小，将不同的过滤膜技术分为四类：微滤，超滤和纳滤以及反渗透。 1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在5μm和0.1μm之间。在微生物实验中经常被使用孔径为0.1μm至0.2μm的膜，可以分离出酵母菌和细菌，是一种温和快速的杀菌方法。在工业化生产上，这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯，广泛应用在医药，食品和饮料工业生产线中。例如，生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离，废水处理或浑浊液的油水分离等。 2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水，超滤膜过滤“孔径”在0.1μm和0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子，所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称分子量切断”(NMWC)，单位为道尔顿(质量单位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示可被膜截留的球状分子的小分子量。为了安全起见，应总是选择MWCO值至少比要分离的大分子的分子量高20%。这种膜过滤技术的应用操作压力，通常在2-10巴之间。 3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称，纳米级过滤的膜过滤器，其孔径小于0.005μm，可截留更小的有机分子和大部分盐类物质，以及重金属离子等。陶普森纳米级过滤需要更高的外部压力，过滤压力一般在10-80巴之间。
中国科技发展历程
中国科技发展历程 古代中国——科学技术成就辉煌 中华民族的科技活动有着悠久的历史，曾经为人类发展作出过巨大的贡献，并且在16世纪中期以前一直处于世界科技舞台的中心。早在距今3300多年以前的甲骨文中就有有关日食的记载。距今2500年以前的战国时期问世的《考工记》准确地记载了六种不同成份的铜锡合金及其不同用途。公元1世纪初期的西汉时期，中国人发明了造纸术，公元105年左右中国科学家蔡伦又改进和提高了造纸技术，从而使造纸技术在中国迅速推广开来。公元3世纪左右，中国人发明了瓷器，这一技术在11世纪传到波斯，由那里经阿拉伯于1470年左右传到意大利以及整个欧洲。到唐朝，中国科学家发明了火药，并在公元9世纪首次将其用于战争之中。在11世纪中期的宋朝，中国科学家发明的指南针和活字印刷技术得到了广泛的应用。15世纪中期，中国医学家时珍所著的《本草纲目》成为中国古代医学发展的集大成者。到此时为止，中国古代科学的发展达到了顶峰时期，四大发明已经先后登上了历史舞台。著名英国科学家约瑟博士认为，中国“在3世纪到13世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”，现代西方世界所应用的许多发明都来自中国，中国是一个发明的国度。 由于从明代14世纪60年代末始以来，中国对外长期实行“闭关锁国”政策，影响了近代科学技术在中国的传播和发展，并使之处于相对停滞状态。 与此同时，欧洲成为现代科学的发源地，生产力突飞猛进，科学技
术获得迅速进展。中国逐渐拉大了与世界先进国家的距离。 近现代中国——科技发展历经曲折 在近代历史上，积贫积弱的中国不仅在科技发展上乏善可，而且自1840年鸦片战争以后还逐步沦为半殖民地半封建的国家。一个有着光辉灿烂历史的文明古国就这样退出了世界科技舞台。 19世纪中叶，一批向西方寻求救国真理的中国先行者，倡导科学救国、教育救国，主学习西方的先进科学技术。 于是中国开始有了出国求学者。1847年，来自香山南屏镇的容闳来到美国，3年后，他考入耶鲁大学。1854年，他又以优异的成绩从这所大学毕业，成为历史上毕业于美国大学的第一位中国人。1872年至1875年，清朝政府先后派出四批共120名青少年到美国留学。1905年，中国废除了科举制度，清政府举行了第一次归国留学生考试。这些归国人员为引进西方的先进科学技术发挥了一定的作用。 1911年10月10日，在武昌爆发了辛亥革命。在革命先行者领导下，终于推翻了延续两千多年的封建专制帝制，中国走向。 是近代中国主科学救国的先驱。但是，20世纪前叶的中国，动荡不安，科学技术事业发展的物质条件极差，所以发展依然很缓慢。 第一次世界大战结束后，为反对“巴黎和会”上帝国主义列强强加给中国的不平等条约，1919年5月4日，中国爆发了伟大的爱国救亡运动，即“五四运动”。“五四运动”提倡与科学，为中国近代科学的诞生扫清了道路。当时的留美学生元任、任鸿隽、铨、胡适等在美国发起组织了中国科
膜分离技术的介绍及应用讲解
题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日
目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)
一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液
超导材料的未来应用前景
超导材料——当代科学的明珠 超导材料的未来应用前景 超导是超导电性的简称。是一种材料，如某种金属、合金或化合物在温度下降至某一临界温度时，其电阻完全消失，这种现象称为超导电性，具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是：当电阻消失时，磁感应线将不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。 超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。 超导体的巨大前景 ●超导材料不可思议 那么，为什么世界各国对“超导”技术的研究与开发如此重视呢？这主要是因为超导材料具有极其优越的物理特性：一是零电阻效应，二是约瑟夫逊效应，三是迈斯纳效应。超导体这些突出特性的重大意义，不亚于半导体的发现。甚至有专家预言，超导体的应用将导致一场新技术革命，特别是在军事领域的应用，将引起一系列巨大变革。 ●军事应用前景广阔 超导体在军事领域的应用将十分广泛。采用超导体材料，可使许多重要的军用装备，如C4I系统、聚能武器、舰艇、飞机、坦克、装甲车辆、导弹等武器的性能得到大幅度的改善。 超导飞机设计制造大功率、小体积的发动机，对提高飞机的作战性能至关重要。目前，飞机所采用的均是磁流体发电，但利用普通磁体，很难使磁场强度高于15高斯，而如果利用超导磁体就能产生数万至几十万高斯的磁场，从而大大提高磁体发电的输出功率。所以，超导技术的突破，为大容量、小型化磁流体发电机的研制成功提供了条件，这种超导发电机正在加速走向实用化。目前，有些国家已在研制几百至一千兆瓦的体积小、重量轻的超导发电机，预计机载大功率超导发电机将成为超导技术在军事上率先得到应用的重点项目。 超导舰船20世纪70年代以来，美、苏、英、日等国积极开展超导技术在海军舰船方面应用的研究，并不断取得成效。美国试制了7500马力的超导驱动系统；英国研制了650马力的超导电磁力推进装置；日本制成了世界上第一艘超导船。超导舰船由于取消了传统的螺旋桨推动部件，因而具有结构简单、维修方便、推力大、航速高、无震动、无噪声、无污染、造价低等诸多优点。潜艇应用超导推进系统后，能有效地消除噪音、降低红外辐射，从而不易被敌方发现，大大提高了舰船的快速机动能力和突防能力。
智能视频技术的现状及发展趋势探析
智能视频技术的现状及发展趋势探析 智能视频技术（IVT，Intelligent Video Technology），属于计算机视觉（CV，Com puter Vision）与人工智能（AI，Artificial Intelligent）领域研究的一个分支，融合了图像处理技术、计算机视觉技术、计算机图形学、人工智能、图像分析等多项技术，其发展目标在于在监视场景与事件描述之间建立一种映射关系。同大部分计算机系统一样，智能视频系统可以被分为构成智能视频监控的硬件，以及智能视频软件两个部分。 硬件设备主要包括：采集视频数据的摄像机、支撑摄像机以及整个系统运行的电力系统、用于存放拍摄到的视频数据的存储设备、承载智能视频分析软件的高性能计算机、能够高速传输视频以及分析结果等数据的网络接口。 智能视频软件是指通过硬件提供的输入信息，自动地提取并理解视频源的关键信息。智能视频软件具有其独特性，即专用性、多样性等。而不同的商业环境和用户对监控的功能需求大相径庭，对于不同的应用系统软件实现的算法也完全不同，甚至智能视频软件的实现平台也是可选的：既可以在X86的服务器上实施，也可以在基于DSP的嵌入式系统上实施。这一特点，也正是智能视频行业探讨的热点所在。 智能视频的发展现状 智能视频软件市场是一个成长非常快速的市场，根据IMS的市场研究分析，在未来3 年内有关视频技术的软件市场会成长到8亿美元的份额。注意，仅仅是在软件部分就有这么大的一个份额。 在视频智能分析软件的市场需求急剧增长的刺激下，国外提供视频智能分析软件产品的厂商已经有许多：Verint、Vidient、Westec、Interactive、Visual Defence、Nextiva、V istascape、NiceVision、ioimage、TASC、MATE、Ov、Dallmeier、Ivbox、Viseowave等，他们都能提供视频智能分析产品，大部分厂商提供的视频智能分析产品，都基于ObjectVid eo公司的图像分析技术，采用Object Video OnBoard平台来设计并创建自己品牌的OEM产品，这是大部分视频智能分析产品商以最小的投资成本及最快的时间来赢得市场的好办法。 在解决方案的提供上，国外也有许多成功的案例，比如旧金山国际机场采用了由Vidie nt公司提供的智能视频分析系统Smart Catch。Smart Catch与机场现有的闭路电视(CCTV)系统协同检测异常或可疑行为（如图1）。当智能视频分析软件识别出一个异常情况时，就立即将视频片段通过呼机、手提电脑、移动电话或其它通讯设备发送给响应者前来进行现场调查。 国内的众多企业也开始了对智能视频分析软件的尝试。比如上海世平伟业公司开发的I vbox智能视频分析系统，上海皓维推出的智能视频分析预警系统等等。
膜分离技术综述
膜分离技术应用综述 摘要：膜分离工程技术是一项新兴的高效分离技术，已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药等工业，被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。由于膜分离的优势，越来越多的中药研究者正致力于开发膜技术在中药工业中的应用。膜分离技术 (微滤、超滤、纳滤、反渗透膜技术)在中药领域中发挥着非常重要的作用，可应用于中药提取液的纯化、浸膏制剂的制备、口服液的生产、注射剂的制备以及热原的去除等。膜分离技术将在中药现代化进程中发挥重大作用，并对中药的规范化和标准化生产起到一定的促进作用。由于历史的原因，生物技术发展初期，绝大多数的投资是在上游过程的开发，而下游处理过程的研究投入要比上游过程少得多，因而使得下游处理过程的研究明显落后，已成为生物技术整体优化的瓶颈，严重地制约了生物技术工业的发展，因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。 关键词：生物分离下游工程膜分离 正文： 1、常用的膜分离过程 1.1微滤 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。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 1.2超滤 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。1.3纳滤 纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保净水和污水处理及其资源化工业。1.4反渗透 由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。 1.5其他常用膜分离过程 除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
超导技术及其发展历程
超导技术 超导技术的主体是超导材料。简而言之，超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失。 1911年荷兰物理学家Onnes发现汞(水银)在4.2k附近电阻突然下降为零，他把这种零电阻现象称为超导电性。 海克·卡末林·昂内斯 海克·卡末林·昂内斯（Heike Onnes，1853年9月21日－1926年2月21日），荷兰物理学家，超导现象的发现者，低温物理学的奠基人。1853年出生于荷兰的格罗宁根，1894年创建了莱顿大学低温物理实验室，建立了大型液化气工厂，1904年液化了氧气，两年后又液化了氢气，并在1908年7月10日首次液化了氦气，以-269 °C(4K)刷新了人造低温的新纪录。1911年由于对物质在低温状态下性质的研究以及液化氦气，昂内斯被授予诺贝尔物理学奖。1923年，昂内斯退休，1926年在莱顿逝世。为纪念他，莱顿大学物理实验室1932年被命名为“卡末林·昂内斯实验室”。 汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度，常用Tc表示。在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性，它们的转变温度Tc列于表5-6。从表中可以看到，单个金属的超导转变温度都很低，没有应用价值。因此，人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。表5-7列出一些超导合金的转变温度，其中Nb3Ge 的转变温度为23.2K，这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态，假如没有低温技术发展作为后盾，就发现不了超导电性，无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因此在应用上受到很大的限制。 人们迫切希望找到高温超导体，在徘徊了几十年后，终于在1986年有了突破。（1）瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性，转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金
膜分离技术及其应用_童汉清
膜分离技术及其应用 童汉清 海金萍 (蚌埠高等专科学校食品系,蚌埠市233030) 摘 要 针对膜分离技术的一系列独特优点,介绍了工业中常用的各种分离膜的性能、材料及其各自的应用,并简述了世界上最新的膜分离技术及其发展方向。 关键词 膜分离技术 反渗透膜 超滤膜 微滤膜 0 前言 膜分离是用半透膜分离均相混合物中不同组分的一种方法。由于膜分离技术在生产中物料无相变过程,因而无需再沸器、冷凝器等设备,与蒸发、精馏等分离技术相比具有显著的节能、高效等特点,特别是对于食品工业,膜分离技术可以完好地保留食品原有色、香、味,而其营养成分又不会被高温破坏。因而膜技术在世界范围内引起人们极大关注,被誉为重大的新技术革命之一。 现代膜技术的开发还仅仅是近三十年的事情,虽然近年来有了较大的发展,但目前仍处于发展和完善的过程中。国内外膜分离技术已在许多不同行业得到应用,并取得了良好效果。 1 反渗透膜及其应用 1.1 反渗透膜的性能 反渗透膜的孔径在0.3～2nm之间,通常为非对称的微孔结构膜,压差作为操作推动力,工作压力可高达7.0～7.5M Pa,膜通量一般为0.5m3/(m2d)。 反渗透膜能截留住除水分子、氢离子、氢氧根离子以外的其它物质,因而主要用于水和其它物质的分离。 1.2 膜材料 最先开发并成功应用的反渗透膜材料是醋酸纤维素,70年代以来逐渐开发出一些新型反渗透膜材料,如芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯撑氧、磺化聚磺酸盐、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲苯二异氰酸酯和等离子处理聚丙烯腈等。醋酸纤维素在强酸和弱碱条件下易发生水解且不耐高温,易受微生物和酶的作用,在正常使用时还会发生蠕变使透水速率降低。尽管存在这些缺点,但目前工业上最广泛使用的两种反渗透膜材料,还是首选醋酸纤维素,其次为聚酰胺。 1.3 反渗透膜的应用 1.3.1 海水淡化 反渗透膜分离技术被广泛应用于海水淡化。在全世界海水淡化装置中,约有30%用反渗透方式来实现。反渗透膜由极薄致密表层和多孔支撑层构成,具有高透水率及高脱盐率,可脱去海水中99%以上的盐离子。 1.3.2 果汁、果酒等产品的浓缩 膜浓缩是在常温下进行的。用反渗透膜对果汁、果酒进行浓缩,可保证维生素等营养成分不受破坏以及挥发质不损失,并可保留其原有的风味,这是其它浓缩技术难以做到的。另外,反渗透膜可以完全除去细菌和病毒,使产品不加任何防腐剂而延长储存期,食用更加卫生可靠。 19 《化工装备技术》第20卷第2期1999年
膜分离技术的应用现状及发展前景
膜分离技术的应用现状及发 展前景 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
膜分离技术的应用现状及发展前景 摘要：膜分离技术( Membrane Separation Technologies)是近十几年发展起来的一种高新技术，随着膜设备和技术的不断发展和成熟，其在各行业中有着广泛的应用。本文介绍了膜分离技术的特性，阐述了膜分离技术在食品工业、水处理、生物技术、医药工业和医疗设备方面的应用，并展望膜分离技术应用领域的发展前景，分析膜分离技术在膜材料、新的膜过程和膜通量等方面的发展趋势，同时指出膜分离技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用。 关键词：膜分离技术；膜生物反应器；选择透过性膜；膜材料； 前言： 膜分离技术是指用天然或人工合成的具有选择透过性膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的边缘学科高新技术[1]。由于膜分离技术具有节能、高效、简单、造价低、无相变、可在常温下连续操作等优点，而且特别适合热敏性物质的处理的特点，其应用已渗透到人们生活和生产的各个方面，现已被广泛应用于化工、环保、生物工程、医药和保健、食品和生化工程等行业[2]。虽然膜分离技术的应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，但是随着新型膜材料的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入, 膜分离技术应将得到更加广泛的应用，其在未来是世界各国研究的热点，它将在各个领域发挥更引人注目的作用。 现本文对膜技术的特点、类型及其在各方面的应用现状进行综述，并且提出了膜分离技术的发展前景。 1 膜分离技术的特点 膜分离技术作为一种新型的分离技术, 具有以下特点[3]： 1.1 在常温下进行，特别适用于热敏性物质的分离、分级、提纯和浓缩，且可 以同步进行能较好地保持产品原有的色、香、味和营养成分； 1.2 分离过程中不发生相变，挥发性物质损失少，节约能源； 1.3 具有冷杀菌作用，保存期长，无二次污染； 1.4 选择性好，应用范围广，但要选择相应的膜类型； 1.5 设备简单，易于操作，可连续进行，效率高。 2 膜分离技术的类型
超导材料及其应用现状与发展前景培训讲学
超导材料及其应用现状与发展前景
超导材料及其应用现状与发展前景 作者：肖立业刘向宏王秋良马衍伟古宏伟 来源：《中国工业和信息化》2018年第08期 超导体不仅在临界温度下具有零电阻特性，而且在一定的条件下具有常规导体完全不具备的电磁特性，因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值。我国在超导材料及其应用领域总体上处于国际先进行列，基本掌握了各种实用化超导材料的制备技术，在多个应用方面也取得了良好的发展。我国超导材料及其应用领域将不断探索更高临界温度的超导体，提升超导材料及其应用技术的发展水平。 1911年，荷兰莱登实验室的卡麦林·昂尼斯在测量低温下金属的电导率时发现，当温度下降到4.2K时，汞的电阻完全消失（如图1所示），他把具有这种现象的导体称为超导体。经过近50年的研究，科学家們陆续发现，超导体不仅在一定温度（也称为临界温度，简称Tc）之下具有零电阻特性，而且在一定的条件下具有高密度载流能力、完全抗磁性（迈斯纳效应）、约瑟夫森效应等常规导体完全不具备的电磁特性，因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值（见表1）。根据应用的具体需求，工程师们可以将超导体制备成各种超导材料，如超导线材、超导带材、超导薄膜、复合超导体等。 经历了100多年的研究，人们已经发现了多达数万种超导体。按照超导体的临界温度，可以将超导体分为低温超导体和高温超导体，临界温度低于25K～30K超导体为低温超导体，临界温度高于25K～30K超导体为高温超导体。目前，基于低温超导材料的应用装置一般工作在液氦温度（4.2K及以下），基于高温超导材料的应用装置一般工作在液氢温度（约20K）至液氮温度（约77K）之间。探索出更高临界温度乃至室温的超导体是人类不断追求的梦想。 超导材料的发展现状与前景 尽管人们已经发现了数万种超导体，但真正具有实用价值的超导体并不多。目前得到应用的低温超导体主要包括NbTi、Nb3Sn、Nb3Al等，具有实用价值的高温超导体主要包括铋系（BSCCO，Tc约90K-110K，也称为第一代高温超导材料，主要包括BSCCO-2212和BSCCO-2223两种，也简称Bi-2212或Bi-2223）、钇系（Tc约90K，YBCO或ReBCO，也称为第二代高温超导材料）。进入21世纪以来，MgB2（Tc为39K）和铁基超导体（Tc最高为55K）相继被发现，成为两种新的具有实际应用潜力的超导体。 低温超导材料发展现状与前景 超导材料主要包括NbTi、Nb3Sn、Nb3Al等。自上世纪60年代以来，其制备技术与工艺已经相当成熟，并推动了如加速器磁体、核聚变工程用超导磁体、核磁共振（MRI和NMR）磁体、通用超导磁体等的发展，并由此形成了具有一定规模的超导产业。目前，美国、欧盟和日本等国家和地区已经有一大批的企业可以生产各种面向不同应用需求的低温超导材料。2006年，我国加入了国际热核聚变实验堆（ITER）计划，从而使我国低温超导材料的发展迎来了前所未有的机遇。作为国内极少的低温超导线材产业化公司，西部超导材料科技有限公司承担了174吨NbTi超导线和35吨Nb3Sn超导线的生产任务，通过自主开发，掌握了成套技术和工艺，并于2017年全部交付预订的产品，得到了国际同行的高度评价，总体上达到了国际先进水平。ITER项目极大推动了我国低温超导材料的发展，也为我国自主开发MRI、加速器和核聚变磁体提供了超导材料供应的保障。
国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势
浅析：国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势 国外虚拟现实技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel Shockwave3D, Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools，WEBMAX等…… 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比VRML1.0增加了近30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO 批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JA V A、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下：Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件，Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash 动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.360docs.net/doc/f719011160.html, , https://www.360docs.net/doc/f719011160.html, 应用的画面：慕尼黑机场（电子商务）
科学技术发展史论文
成都理大学 科学技术史论文题目：世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 彭静 201206020228 核自学院 指导老师：周世祥
世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界之时，大家是否会感受到，人类经历了一个多么漫长而伟大的科学技术发展历程。 一．古代科技发展概况 大约在公元前4000年以前，人类由石器时代跨入青铜器时代，并逐渐产生了语言和文字。在于自然界的长期斗争中，人类不断推动着生产工具和生产技术的进步，与此同时，人类对自然界的认识也不断丰富，科学技术的萌芽不断成长起来。 世界文明发端于中国，埃及，印度和巴比伦四大文明古国。中国古代科学技术十分辉煌，但主要在技术领域。中国的四大发明对世界文明产生巨大影响。古代中国科技文明的主要支桂有天文学、数学、医药学、农学四大学科和陶瓷、丝织、建筑三大技术,及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。四大发明：造纸、印刷术、火药、指南针。 生活在尼罗河和两河流域的古埃及和巴比伦人在天文学，数学等方面创造了杰出的成就，埃及金字塔名垂史册，印度数学为世界数学发展史大侠光辉的一页。 古希腊是科学精神的发源地，古希腊人创造了辉煌夺目的科学奇迹，在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。在人类历史上第一次形成了独具特色的的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。毕达哥拉斯，希波克拉底，以及百科全书式的学者亚里士多德都是那一时期的解除代表人物。公元前3世纪，进入希腊化时期的古希腊获得更大的发展，出现了欧几里得，阿基米德和托勒密三位杰出的科学家，使得古代科学攀上三座高峰。 公元最初的500多年中，欧洲的科学技术持续衰落，5世纪后进入黑暗的年代，并且延续了1000多年，科学一度成为宗教的婢女。但是科学精神在14世纪发出自己的呐喊，近代实验科学的始祖逻辑尔-培根像一颗新星，点亮了欧洲的天空。 在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。 古代自然科学的发展还停留在描述现象，总结经验的阶段，个学科的分野并不明确，因而具有实用性，经验性和双重性，但它给近代科学的发展准备了充分的条件。 2.近现代科学技术的发展
膜分离技术应用综述
膜分离技术应用综述 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
《食品科学概论》课程论文 论文题目：膜分离技术应用综述 学 院 ：生物工程学院 专 业 ：食品科学与工程 年级班别 ：09级一班 学 号 ：10122 学生姓名 ：齐莹 学生 指导教师 ：陈清禅 2011年 5 月 24 日 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
膜分离技术应用综述 齐莹 10122 摘要综述膜分离技术的特点、种类及分离机理，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。 关键词膜分离技术微滤超滤食品工业 膜分离是在20世纪初出现，上世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。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，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，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。据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。 1膜分离的简介 1. 1 膜的定义 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。 1. 2 膜的种类 分离膜包括:反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ,纳滤膜(0. 001 ～0. 005μm) 超滤膜(0. 001 ～0. 1μm) 微滤膜(0. 1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、
超导材料未来应用的前景
超导材料的未来应用前景 超导是超导电性的简称。是一种材料，如某种金属、合金或化合物在温度下降至某一临界温度时，其电阻完全消失，这种现象称为超导电性，具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是：当电阻消失时，磁感应线将不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。 超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。 超导体的巨大前景 ●超导材料不可思议 那么，为什么世界各国对“超导”技术的研究与开发如此重视呢？这主要是因为超导材料具有极其优越的物理特性：一是零电阻效应，二是约瑟夫逊效应，三是迈斯纳效应。超导体这些突出特性的重大意义，不亚于半导体的发现。甚至有专家预言，超导体的应用将导致一场新技术革命，特别是在军事领域的应用，将引起一系列巨大变革。 ●军事应用前景广阔 超导体在军事领域的应用将十分广泛。采用超导体材料，可使许多重要的军用装备，如C4I系统、聚能武器、舰艇、飞机、坦克、装甲车辆、导弹等武器的性能得到大幅度的改善。 超导飞机设计制造大功率、小体积的发动机，对提高飞机的作战性能至关重要。目前，飞机所采用的均是磁流体发电，但利用普通磁体，很难使磁场强度高于15高斯，而如果利用超导磁体就能产生数万至几十万高斯的磁场，从而大大提高磁体发电的输出功率。所以，超导技术的突破，为大容量、小型化磁流体发电机的研制成功提供了条件，这种超导发电机正在加速走向实用化。目前，有些国家已在研制几百至一千兆瓦的体积小、重量轻的超导发电机，预计机载大功率超导发电机将成为超导技术在军事上率先得到应用的重点项目。 超导舰船20世纪70年代以来，美、苏、英、日等国积极开展超导技术在海军舰船方面应用的研究，并不断取得成效。美国试制了7500马力的超导驱动系统；英国研制了650马力的超导电磁力推进装置；日本制成了世界上第一艘超导船。超导舰船由于取消了传统的螺旋桨推动部件，因而具有结构简单、维修方便、推力大、航速高、无震动、无噪声、无污染、造价低等诸多优点。潜艇应用超导推进系统后，能有效地消除噪音、降低红外辐射，从而不易被敌方发现，大大提高了舰船的快速机动能力和突防能力。 超导聚能武器聚能武器是把能量汇聚成极细的能束，沿着精确的方向，以接近或等于光速的速度发射出去，对目标进行杀伤。但目前在研制这些武器上几乎都遇到了能源问题。即如何在瞬间向聚能武器提供大量的能源，如激光武器，特别是大功率的战略激光武器耗能巨大，它要求在瞬间提供数十亿至数百亿焦耳的能量，而目前的储能装置储存的能量却非常有限，且体大笨重。而超导技术的发展，
流媒体技术的原理、应用及发展
摘要：Internet的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务正日益普及，流媒体技术广泛应用于互联网信息服务的方方面面。首先介绍了流媒体技术的基础、基本原理以及流式传输的基本过程，接着重点介绍了流媒体技术在视频点播、远程教育、视频会议和Internet直播方面的应用，最后介绍了流媒体技术的发展现状和展望。 关键词：多媒体通信，多媒体业务，流媒体，流式传输，原理，应用，发展 随着现代网络技术的发展，网络开始带给人们形式多样的信息。从在网络上出现第一张图片到现在各种形式的网络视频、三维动画，人们的视听觉在网络上得到了很大的满足。但人们又面临着另外一种不可避免的尴尬：在网络上看到生动清晰的媒体演示的同时，不得不为等待传输文件而花费大量时间。为了解决这个矛盾，一种新的媒体技术应运而生，这就是流媒体技术。 流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。而流式传输技术就是把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放到网站服务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到自己的机器后才可以观看的网络传输技术。 目前，在网络上传输音视频（A/V）等多媒体信息主要有下载和流式传输两种方案。一方面，由于音视频文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于受网络带宽的限制，下载这样的文件常常需要几分钟甚至几小时，所以采用下载方法的时延也就很大。而采用流式传输时，声音、图像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机连续、实时传送，用户只需经过几秒或数十秒的启动时延而不必等到整个文件全部下载完毕即可观看。当声音、图像等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器上继续下载。流式传输不仅使启动时延大大缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部下载完毕之后才能观看的缺点。一、流媒体技术基础 实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Real-time streaming transport）和顺序流式传输（progressive streaming transport）。一般来说，如为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用实时流协议（RTSP）等，即为实时流式传输。如使用超文本传输协议（HTTP）服务器，文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法可以根据需要进行选择。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。 1.实时流式传输 实时流式传输总是实时传送，特别适合现场广播，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看后面或前面的内容。但实时流式传输必须保证媒体信号带宽与网络连接匹配，以便传输的内容可被实时观看。这意味着在以调制解调器速度连接网络时图像质量较差。而且，如果因为网络拥塞或出现问题而导致出错和丢失的信息都被忽略掉，那么图像质量将很差。实时流式传输需要专用的流媒体服务器与传输协议。 2.顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内容，在给定时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的部分。由于标准的HTTP服务器可发送顺序流式传输的文件，也不需要其他特殊协议，所以顺序流式传输经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于这种传输方式观看的部分是无损下载的，所以能够保证播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前必须经历时延。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的情况，如讲座、演说与演示；也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。