泡沫分离与膜分离技术
泡沫分离法泡沫分离
14.2.2 Gibbs(吉布斯)等温吸附方程
Γ为吸附溶质的表面过剩量，即单位面积上吸附溶质 的摩尔数与主体溶液浓度之差,对于稀溶液即为溶质的 表面浓度，可通过 σ (溶液的表面张力)与浓度c(溶质 在主体溶液中的平衡浓度)来求得；Γ/c为吸附分配因 子。 如果溶液中含离子 型表面活性剂，则
n为与离子型表面活性剂的类型有关的常数。例如为完 全电离的电解质类型n＝2；在电解质类型溶液中还添 加过量无机盐时n＝1。
溶液中表面活性剂浓度c和 表面过剩量Γ的相互关系可 用右图表示。在b点之前， 随着溶液中表面活性剂浓度 c增加，Γ成直线增加：
Γ=Kc
b点后溶液饱和，多余的表面活
性剂分子开始在溶液内部形成“胶束”，b点的浓度 称为临界浓度(CMC)，此值一般为0.01～0.02mol/L左 右，分离最好在低于CMC下进行。对于非离子型表面 活性剂，上图曲线更接近于Langmuir等温方程：
酶等，但它们必须具有和某一类型的表面活性剂 结合的能力，当料液鼓泡时能进入液层上方的泡 沫层而与液相主体分离。由于它的操作和设计在 许多方面可与精馏相类比，所以称它为泡沫分馏。 泡沫浮选用于分离不溶解的物质，按照被分离对 象是分子还是胶体，是大颗粒还是小颗粒等等， 又可分为:1 矿物浮选，用于矿石和脉石离子的 分离；2 粗粒浮选和微粒浮选，常用于共生矿中 单质的分离，前者粒子直径大致1～10mm内，后 者的粒子直径为1μm ～1mm ，处理的对象为胶体、高
分子物质或矿浆；3 粒子浮选和分子浮选，用于分离非 表面活性粒子或分子，需要向体系中
加入浮选捕集剂与被分离组分形成难溶或不溶 物，然后以浮渣形式将其脱除；4 沉淀浮选， 首先利用改变溶液的pH值或加入某种絮凝剂等 方法，使需脱除的粒子形成沉淀，再利用浮选 法将沉淀脱除；5 吸附胶体浮选，是以胶体粒 子作为捕集剂，选择性吸附所需的溶质，再用 浮选法除去。 泡沫分离技术除了在选矿方面比 较成熟外。在其他方面尚属开发阶段，命名和 分类尚不完善，但由上所述，可以对泡沫分离 术有大体的了解。
生物分离工程名词解释
凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１mm 大小块状凝聚体的过程。
PPT电泳：荷电的胶体粒子在电场中的移动。
PPT或者：荷电溶质（电解质）或粒子在电场作用下发生定向泳动的现象P362电泳迁移率（mobility）:在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。
PPT或者：单位电场强度下的电泳速度。
P363膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
PPT 或者：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。
P56离子交换: 在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中。
PPT亲和层析：是利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分离纯化的技术。
PPT过滤：是在外力作用下，利用过滤介质使悬浮液中的液体通过，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的一种单元操作。
PPT或者：利用薄片形多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法。
P20沉降：离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程称为沉降。
PPT重结晶：是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。
PPT分辨率：也称分离度。
它是指相邻两色谱保留值之差与两峰底宽平均值之比。
PPT晶体：形成新相（固体）需要一定的表面自由能。
因此，溶液浓度达到饱和溶解度时，晶体尚不能析出，只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。
溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
PPT分子伴侣：是一种热休克蛋白质，在体内和体外都具有抑制蛋白质伸展肽链错误折叠和聚集、促进肽链折叠成天然活性肽的作用。
高分子分离膜与膜分离技术(精)
高分子分离膜与膜分离技术
按功能分类 日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为 分离功能膜（包括气体分离膜、液体分离膜、离子 交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓 差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能 转化膜，导电膜）、生物功能膜（包括探感膜、生 物反应器、医用膜）等。
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高分子分离膜与膜分离技术
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高分子分离膜与膜分离技术
1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1, 4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
H
CH2OH
H O H H OH H
CH2OH
H OH OH H
O H
OH H O H O
H
CH2OH
H OH H
O H H
H O H
n_ 2 2
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高分子分离膜与膜分离技术
1.2 膜分离技术发展简史 高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年， 耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒 精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。1861年，施 密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。他 提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤 时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力 差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小 粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过 滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。
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高分子分离膜与膜分离技术
1.3 功能膜的分类 1. 按膜的材料分类
表4—1 膜材料的分类
类别 纤维素酯类 膜材料 纤维素衍生物类 聚砜类 聚酰(亚)胺类 非纤维素酯类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类 其他 举 例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
膜分离和泡沫分离
制作人：徐立栋、二货
内容简介
膜分离技术定义及பைடு நூலகம்缺点 泡沫分离技术定义及优缺点 耦合技术优势、操作、应用
膜分离
定义：以选择性透过膜作为分 离介质，通过在膜两侧施加某 种推动力（如压力差，蒸汽分 压差，浓度差，电位差等）， 使原料侧组分有选择性的透过 膜，从而达到分离，提纯和浓 缩的目的。
应用展望
1.水处理：除悬浮物，有机物 等
2.医疗医药：酶，多肽，蛋白 制剂，疫苗，激素，血清制 剂等
3.食品工业：牛奶浓缩，乳清 蛋白的回收、浓缩等
膜的过滤效果
优缺点
• 优点：无相变、常温下操作、 能耗低、效率高、操作简单、 环境友好
• 缺点：易出现浓差极化，膜 污染、需反复清洗、成本较 高，受pH，离子强度影响等
泡沫分离
定义：根据表面吸附的原 理，利用通气鼓泡在液相 中形成的气泡为载体，对 液相中的溶质或颗粒进行 分离，达到浓缩物质和净 化液相的目的
优缺点
• 优点：设备简单，易于放大、 能耗低、成本低、可直接处 理含细胞和细胞碎片的料液、 与环境相协调等
• 缺点：回收率低、易反混， 影响因素多：温度、pH值、 离子强度流速，层高，泡沫 性质，搅拌等
膜分离和泡沫分离耦合
耦合优势： 1.减少料液进入膜的浓度，降低了浓
差极化和膜污染，使膜保持在较高 的渗透率下运行； 2.克服泡沫分离法回收率低的缺点， 回收得到较高浓度的产物溶液； 3.节省能耗，操作简单，利于工业生 产
泡沫分离技术的原理
泡沫分离技术的原理首先呢，泡沫分离技术就是利用泡沫来进行物质分离的一种方法。
那它为啥能这么干呢？其实啊，是因为不同的物质在泡沫中的行为不太一样。
比如说，有些物质容易吸附在泡沫表面，而有些物质就不咋喜欢呆在泡沫上。
这就像是一群小伙伴，有的喜欢凑一块儿玩，有的就自己单独行动。
在这个过程中，我们会产生泡沫呀。
怎么产生泡沫呢？通常会有一些特殊的设备或者添加一些特定的物质来让溶液产生泡沫。
我觉得这一步其实可以根据实际情况去选择合适的方式，毕竟不同的场景可能需求不太一样嘛。
然后呢，那些容易吸附在泡沫表面的物质就随着泡沫被带到上面去了。
这个时候，就好像是坐电梯一样，它们被泡沫这个“电梯”给带到了另一个地方。
不过呢，这里面也有一些小窍门。
根据经验，控制好泡沫产生的速度和质量对整个分离过程影响还挺大的。
要是泡沫产生得太快或者太粗糙，可能就会影响分离的效果哦。
那为什么要这么大费周章地用泡沫来分离物质呢？这是因为这种方法在某些情况下真的很有效率。
对于一些微量物质的分离或者一些特殊体系下的分离，泡沫分离技术有着它独特的优势。
虽然刚开始了解这个技术的时候，可能会觉得有点绕，但是习惯了就好了呀！而且在这个过程中，我们还可以根据实际的分离需求来调整一些参数。
这个环节可以根据实际情况自行决定到底要调整哪些东西。
比如说，改变溶液的浓度或者调整一下产生泡沫的条件之类的。
最后呢，把泡沫里面的目标物质提取出来就大功告成啦！这一步要特别注意！要是不小心的话，前面的努力可就白费了。
泡沫分离技术的原理大概就是这么个事儿啦。
希望我的解释能让你对这个技术有个初步的了解哦！怎么样，是不是没有想象中的那么难呢？。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种重要的分离技术，通过膜将混合物中不同分子大小、形状、电荷和极性等特性的物质分离出来。
它广泛应用于各种领域，如环境保护、医药制造、食品加工、化学工业和电子行业等。
本文将介绍膜分离技术的工作原理、分类和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术利用膜作为分离介质，将混合物分离成两个或更多的组分，其中其中至少有一种组分通过膜而另一种组分不直接通过。
根据膜分离的机制可以分为以下三种类型：1、压力驱动膜分离技术压力驱动膜分离技术是指通过施加压力将混合物推动到膜上，以实现分离的技术。
膜的孔径大小、膜的材质和压力差均会影响分离效果。
该技术主要包括超滤、逆渗透和微滤等。
超滤是指利用孔径大小在10-100纳米的超滤膜去除溶液中的高分子物质。
逆渗透是利用高压驱动水通过0.1纳米左右的逆渗透膜，将混合物中的水增量分离出来，这是制取纯水的主要技术之一。
微滤是利用孔径在0.1-10微米的微滤膜去除悬浮物、细菌和微生物等。
2、电力驱动膜分离技术电力驱动膜分离技术是利用电场将混合物推动到膜上，实现分离的技术。
例如电渗析技术是利用电场和离子之间的电荷作用，将含有离子的溶液通过电场驱动到离子交换膜中，使得原来溶液中的阴离子和阳离子在两侧集中，最终通过两个极板分别收集。
3、扩散驱动膜分离技术扩散驱动膜分离技术是指利用分子间的扩散速率的大小差异，将混合物中的混合物分离的技术。
例如气体分离、液体浓缩和溶液析出等。
二、膜分离技术的分类根据膜的性质和分离机制的不同，可以将膜分离技术分为以下几种类型：1、纳滤技术纳滤技术是利用孔径在10-100纳米的纳滤膜，将分子大小在10-100纳米之间的物质分离出来。
纳滤技术主要应用于制备高分子材料、微电子器件制造和水处理等领域中。
2、超滤技术超滤技术是利用孔径在0.01-0.1微米之间的超滤膜，将分子大小在1000道100万道之间的物质分离出来。
超滤技术主要应用于蛋白质提取、水处理、生物制品制备和废水处理等领域中。
膜分离技术及其应用
膜分离技术及其应用膜分离技术是一种通过半透膜对流体进行分离的方法，广泛应用于水处理、生物科技、食品工业等领域。
本文将介绍膜分离技术的原理、分类及其在不同领域的应用。
一、膜分离技术的原理膜分离技术是利用半透膜的选择性通透特性，通过物质的分子大小、化学性质等差异，将混合物中的物质分离出来。
其原理主要包括渗透、扩散和分离。
渗透是指物质通过膜的透过性能，扩散是指物质在膜上的传递过程，而分离则是指膜对不同物质的选择性分离效果。
二、膜分离技术的分类根据膜的材料和分离方式的不同，膜分离技术可分为多种分类。
常见的分类包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
微滤膜的分离范围通常在0.1-10微米之间，可以用于悬浊物的去除；超滤膜的分离范围为1万至100万道尔顿，可分离大分子物质；纳滤膜的分离范围在100-1000道尔顿之间，用于有机物质和溶解离子的去除；反渗透膜则是利用高压将溶剂逆向渗透，适合用于水处理等领域。
三、膜分离技术在水处理中的应用膜分离技术在水处理中具有重要的应用价值。
它可以有效地去除水中的悬浮物、细菌、病毒、颜色、异味等杂质，使水质得到提升。
其中反渗透膜是应用最为广泛的一种膜分离技术，其通过高压将溶液逆向渗透，将溶质与水分离，获得高纯度的水。
反渗透膜广泛用于饮用水处理、海水淡化、工业废水处理等领域。
四、膜分离技术在生物科技中的应用膜分离技术在生物科技领域有着广泛的应用，主要包括细胞培养、蛋白质纯化、基因工程等方面。
在细胞培养中，通过膜分离技术可以实现细胞和培养基的有效分离，保护细胞的生物完整性。
在蛋白质纯化方面，膜分离技术可以实现对不同大小、电荷的蛋白质的分离和富集。
而在基因工程中，膜分离技术则可以用于DNA片段的纯化和浓缩。
五、膜分离技术在食品工业中的应用膜分离技术在食品工业中有着广泛的应用，主要包括浓缩、分离和改良等方面。
在果汁加工中，膜分离技术可以实现果汁的浓缩和去除其中的水分，提高果汁的品质和口感。
泡沫分离技术
泡沫分离技术综述李现荣化学工艺 20620101151492泡沫分离，又称泡沫吸附分离技术，是一种用来分离金属离子、胶体、分子及沉淀等物质的一种新型分离方法，并在发展过程中逐渐作为一种单元操作加以研究。
至今为止，泡沫分离技术不但在矿物浮选的应用上已经相当成熟，并已成功应用于很多表面活性物质（诸如蛋白质、酶、胶体、合成洗涤剂等）的分离。
近年来，科学研究者们仍在不断探索更高效、环保、适于工业化操作的泡沫分离操作方式，并不断尝试分离新的活性物质以满足现代社会及工业的需求。
继用泡沫分离技术从溶液中回收微量金属离子的相关研究开始之后，随着对整个分离过程的原理、机制、操作方式、分离条件的深入研究，泡沫分离技术的应用范围逐渐扩大到蛋白质、DNA、酶等各种生物活性物质以及合成洗涤剂的分离。
其环保、温和、操作简单的特点无疑将使其在有关生物、环境、食品、化工等工业中得到更加广泛的应用。
一.泡沫分离技术的产生及发展概述早在古代时期，人们就开始利用物质的表面特性从矿物里面分离出金属金。
随着人们认识的提升及经验的积累，利用物质表面特性来对矿物进行浮选的工艺逐渐成熟，于20世纪初开始利用泡沫浮选技术对矿物中的金属进行浮选。
泡沫浮选技术的发展促进了对泡沫分离过程机制及应用范围的深入研究。
20世纪50年代，利用泡沫分离方法对离子、分子、胶体及沉淀等物质进行分离逐渐引起了研究学者们的关注，并开始将其作为一种单元操作加以研究。
研究者们最初致力于从溶液中回收金属离子的课题，前期研究了泡沫分离金属离子的可行性，然后建立了金属离子与表面活性剂离子之间相互作用的扩散-双电层理论；20世纪60年代中期采用泡沫分离法脱除洗涤剂工厂排放的一级污水和二级污水中的表面活性剂——直链烷基磺酸盐和苯磺酸盐获得成功；20世纪70年代进行了染料等有机废水泡沫分离的实验研究，1977年开始报道用阴离子表面活性剂泡沫分离DNA、蛋白质、液体卵磷脂等生物活性物质。
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十六烷基三甲基季铵盐的溴化物 （CTAB）主要用于沉淀酸性多糖。
十二烷基磺酸钠（SDS）主要用于沉 淀膜蛋白和核蛋白。
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4.5 离子型多聚物沉淀剂
是一类温和的沉淀剂，与目标蛋白成盐。 核酸（多聚阴离子）：用于碱性蛋白的沉
淀 鱼精蛋白（多聚阳离子）：用于酸性蛋白
被膜分开的流体相物质是液体或气体 膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为
膜。 膜在分离过程中的功能：物质的识别与透
过，界面，反应场。
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3.2 膜分离技术的类型
膜分离过程的实质是物质透过或被截留 于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤 膜孔径大小而达到物质分离的目的，故 而可以按分离粒子大小进行分类。
加剂等 ②表面活性剂 ③操作条件，如进料浓度，气泡尺寸，气
体流量 ④泡沫柱高度
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2 泡沫分离
2.5 应用 2.5.1 泡沫分离的优势
①设备简单，易于放大 ②操作简便，能耗低 ③可连续和间歇操作 ④更适合处理体积庞大的稀料液 ⑤分离效率高
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2 泡沫分离
2.5.2ห้องสมุดไป่ตู้实际应用 ①细胞的收集或去除 ②蛋白质、多肽和酶的提取分离 ③中药有效成分的分离浓缩
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3.2 膜分离技术的类型
1.微滤（Microfiltration,MF） ：
以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力， 使不溶性物质得以分离的操作。 可用于粒子粒径为0.1 μm ~ 10 μm的过滤。 可应用于消毒、澄清、细胞收集等。如培养 基液菌体分离与浓缩，产品消毒。
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3.2 膜分离技术的类型
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超滤：需要增加流体的静压力，改变天然过程的方向，
才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时 的推动力是流体静压力与渗透压的压差；
pp p0 patm
反渗透：过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低
分子量的化合物被截留。因此，操作压力比超滤大得多。
pp p0 patm
因此，超滤和反渗透通常又被称之为“强 制膜分离过程”
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3.2 膜分离技术的类型
6 渗透气化 利用膜与被分离有机液体混合物中各组分
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3.2 膜分离技术的类型
3.反渗透（Reverse osmosis,RO） ：
▪ 其基本原理为溶解扩散。在高于溶液渗透压的 压力作用下，只有溶液中的水透过膜，而所有 溶液中的大分子、小分子有机物及无机物全被 戳留住。
▪ 主要用于海水脱盐，纯水制造以及小分子产品 如乙醇、糖及氨基酸浓缩等。
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微滤 反渗透
超滤
○:微粒子
●精:品大课件分子
子 ……..：水
＋:小分
3.2 膜分离技术的类型
超滤和反渗透 目的：将溶质通过一层具有选择性的薄
膜，从溶液中分离出来。 分离时的推动力都是压强，由于被分离
物质的分子量和直径大小差别及膜孔结 构不同，其采用的压强大小不同。 反渗透膜的操作压力常达1 ~ 10 MPa。
渗透和渗透压：
渗透：膜（不能透过溶质）两 侧压力相等时，在浓度差作用 下，溶剂从溶质浓度低的一侧 向溶质浓度高的一侧透过的现 象。
渗透压：渗透现象中，促使水 分子透过的推动力。
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3.2 膜分离技术的类型
3.反渗透（Reverse osmosis,RO）:
反渗透： 定义：在溶质浓度高 的一侧施加超过渗透 压的压力，使溶剂透 过膜的操作。 ▪ 是一种以压力差为推 动力，从溶液中分离 出溶剂的膜分离操作， 孔径范围在0. 1~1 nm 之间。
的沉淀
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2 泡沫分离
2.1 泡沫分离（foam separation）
根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液 相中形成的气泡为载体对液相中的溶质或 颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离或 泡沫分级。
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2 泡沫分离
2.2 泡沫分离原理 根据表面吸附原理，基于溶液中溶质（或
颗粒）间表面活性的差异，表面活性强的 物质优先吸附于分散相与连续相的界面处， 通过鼓泡使溶质选择性的聚集在气-液界面 并借助浮力上升至溶液主体上方形成泡沫 层，从而分离、浓缩溶质或净化液相主体 的过程。
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3.2 膜分离技术的类型
5.电渗析：以电位差为推动力，利用离子 交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或 富集电解质的膜分离操作。
在直流电场的作用下，由于离子交换膜 的阻隔作用，实现溶液的淡化和浓缩， 分离推动力是静电引力。
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3.2 膜分离技术的类型
电渗析的应用：海水和苦水的淡化、废水处理， 氨基酸和有机酸等小分子的分离纯化
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2 泡沫分离
2.3 泡沫分离设备和过程 ①设备：泡沫柱和消泡器
②分离过程可分为： 间歇泡沫分离，连续泡沫分离 表面活性物质泡沫分离，非表面活性物质泡沫分离 浓缩纯化泡沫分离，提取回收泡沫分离
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2 泡沫分离
2.4 影响泡沫分离的因素 ①料液性质，如pH值，离子强度，其他添
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3 膜分离技术
3.1 膜分离的概念：利用膜的选择性 （孔径大小），以膜的两侧存在的能量 差作为推动力，由于溶液中各组分透过 膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
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份，从而 达到分离目的的技术。
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膜的概念与功能
在流体相之间有一层薄的凝聚相物质，把 流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物 质称为膜。
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3.2 膜分离技术的类型
4.透析：用具有一定孔径大小的、高分子溶质不能
透过的亲水膜将溶质溶液与纯水分隔，在浓差的作用 下，小分子溶质透向水侧，水透向溶液一侧。 ▪ 透析膜：孔径5-10nm,实验室中常用透析袋 ▪ 应用：脱盐，血液透析
特点：以浓差为推动力，膜透 过通量很小，不适于大规模生物 分离过程，多在实验室中应用。
2.超滤（ Ultrafiltration, UF） ：
▪ 分离介质同上，但孔径更小，可分离或浓缩粒子 粒径为1nm ~ 50 nm的可溶性物质。
▪ 适合于酶、蛋白质等生物大分子物质的分离、浓 缩，超滤亲和纯化，血浆分离，脱盐，去热原， 在生物工程中应用最广。
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3.2 膜分离技术的类型
3.反渗透（Reverse osmosis,RO）: