生物分离工程：5章
《生物分离工程》课程笔记
《生物分离工程》课程笔记第一章绪论一、生物分离工程的历史及应用1. 历史生物分离工程的历史可以追溯到古代酿酒和面包制作时期，但作为一个独立领域的发展始于20世纪。
早期的生物分离技术主要依靠自然现象，如沉淀、结晶等。
随着科技的发展，尤其是生物技术的崛起，生物分离工程逐渐形成一门独立的学科，并得到了迅速发展。
2. 应用生物分离技术在医药、食品、农业、环境保护等领域有广泛的应用。
例如，在疫苗生产中，需要从细胞培养液中分离出病毒或细菌；在抗生素提取中，需要从发酵液中提取抗生素；在蛋白质纯化中，需要从混合蛋白质中分离出目标蛋白质；在果汁澄清中，需要去除果汁中的悬浮固体等。
二、生物分离过程的特点1. 复杂性生物分离过程涉及生物大分子（如蛋白质、核酸、多糖等）的分离和纯化，这些生物大分子在结构和性质上具有很高的复杂性，因此生物分离过程也具有较高的复杂性。
2. 多样性生物分离过程中，针对不同的生物大分子和混合物，需要采用不同的分离方法和工艺，因此生物分离过程具有很高的多样性。
3. 灵敏度生物大分子在分离过程中容易受到外界因素的影响，如温度、pH值、离子强度等，因此生物分离过程需要严格控制条件，具有很高的灵敏度。
4. 易失活性生物大分子在分离过程中容易发生变性、降解等失活现象，因此生物分离过程需要尽量减少这些失活现象的发生。
5. 高价值生物大分子往往具有很高的经济价值，如药物、生物制品等，因此生物分离过程需要高效、高收率地分离目标物质，以满足市场需求。
第二章过滤一、过滤基本概念及预处理1. 过滤基本概念过滤是一种基于孔径大小实现固体与流体分离的技术。
在生物分离工程中，过滤技术被广泛应用于细胞培养液、发酵液、酶反应液等混合物的初步分离和纯化。
过滤过程中，混合物通过过滤介质（如滤纸、滤膜等），固体颗粒被拦截在过滤介质上，而流体则通过过滤介质流出，从而实现分离。
2. 预处理为了提高过滤效率，通常需要对混合物进行预处理。
生物分离工程练习题二(第4-5章)
《生物分离工程》练习题二（第4~5章）一、选择题（22分）1、以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（ B ）A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力2、颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（ A ）A.越小B.越大C.不变D.无法确定3、等密度区带离心的密度梯度中最大密度（ A ）待分离的目标产物的密度。
A.大于B.小于C.等于D.以上均可4、差速区带离心的密度梯度中最大密度（ B ）待分离的目标产物的密度。
A.大于B.小于C.等于D.以上均可5、以下各物质可用于密度梯度离心介质的是（ D ）。
A.蔗糖B.聚蔗糖C.氯化铯D.以上均可6、当两种高聚物水溶液相互混合时，二者之间的相互作用不可能产生（D）A. 互不相溶，形成两个水相B. 两种高聚物都分配于一相，另一相几乎全部为溶剂水C. 完全互溶，形成均相的高聚物水溶液D. 形成沉淀7、超临界流体萃取中，如何降低溶质的溶解度达到分离的目的（C）A.降温 B升高压力 C.升温 D.加入夹带剂8、物理萃取即溶质根据（B）的原理进行分离的A.吸附B.相似相溶 C分子筛 D 亲和9、超临界流体萃取法适用于提取（ B ）A、极性大的成分B、极性小的成分C、离子型化合物D、亲水性成分10、在萃取液用量相同的条件下，下列哪种萃取方式的理论收率最高（C）A.单级萃取B.三级错流萃取C.三级逆流萃取D.二级逆流萃取11、关于萃取下列说法正确的是（C）A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取C. 两性电解质在等电点时进行提取D. 两性电解质偏离等电点时进行提取12、液一液萃取时常发生乳化作用，如何避免（D）A.剧烈搅拌 B低温 C.静止 D.加热13、在葡聚糖与聚乙二醇形成的双水相体系中，目标蛋白质存在于（A）A.上相 B下相 C.葡聚糖相 D.以上都有可能14、超临界流体萃取中，如何降低溶质的溶解度达到分离的目的（C）A.降温 B升高压力 C.升温 D.加入夹带剂15、关于反萃取的概念，下列说法正确的是：（A）。
生物分离工程
Chapter 5 沉析1、何谓盐析？其原理是什么？▪在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。
原理：首先需要了解生物大分子在水溶液中的存在状态：▪两性电解质，由于静电力的作用，分子间相互排斥，形成稳定的分散系▪蛋白质周围形成水化膜，保护了蛋白质粒子，避免了相互碰撞2、等电点沉析的工作原理是什么？▪原理：蛋白质是两性电解质，当溶液pH值处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。
▪概念：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。
3、有机溶剂沉析法的原理是什么？▪概念：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。
▪原理：（1）降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电引力增加，从而出现聚集现象，导致沉淀。
（2）由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，降低了亲水性，导致脱水凝聚。
4、影响盐析的主要因素有哪些？▪溶质种类的影响：Ks和β值▪溶质浓度的影响：•蛋白质浓度大，盐的用量小，但共沉作用明显，分辨率低；•蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；▪pH值：影响蛋白质表面净电荷的数量•通常调整体系pH值，使其在pI附近；▪盐析温度：•一般在高盐浓度下，温度升高，其溶解度反而下降Chapter 6 结晶1．饱和溶液和过饱和溶液的概念饱和溶液：当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时，该溶液称为饱和溶液；过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液；溶质只有在过饱和溶液中才能析出；2．过饱和溶液形成的方法有哪些？热饱和溶液冷却部分溶剂蒸发法真空蒸发冷却法化学反应结晶3．绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线，并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区。
4.常用的工业起晶方法有哪些？υ自然起晶法：溶剂蒸发进入不稳定区形成晶核、当产生一定量的晶种后，加入稀溶液使溶液浓度降至亚稳定区，新的晶种不再产生，溶质在晶种表面生长。
生物分离工程第5章-初级分离
eg. 从血浆中通过5步沉淀生产纯度高达99%的免 疫球蛋白和96%~99%的白蛋白。
重新溶解的沉淀
血浆
乙醇法沉淀
沉淀物Ⅰ＋Ⅱ＋
Ⅲ
上清液
乙醇法沉淀 沉淀物Ⅰ＋Ⅲ
乙醇法沉淀沉 淀物Ⅱ
废弃沉淀
层厚度（ζ 电位）降低蛋白质溶液的稳定性，实 现蛋白质的沉淀。
蛋白质可以看作是一个表面分布有正、负 电荷的球体，这种正、负电荷是由氨基和 羧基的离子化形成的，换句话说，该球体 是带有均衡电荷分布的胶体颗粒。因此， 蛋白质的沉淀，实际上与胶体颗粒的凝聚 和絮凝现象相似。
蛋白质粒子在水溶液中是带电的，带电的 原因主要是吸附溶液中的离子或自身基团 的电离。因溶液是电中性的，水中应有等 当量的反离子存在。蛋白质表面的电荷与 溶液中反离子的电荷构成双电层。
蛋白质沉淀方法
中性盐盐析法
等电点沉淀法
有机溶剂盐析法
非离子型聚合物沉淀法 聚电解质沉淀法 金属沉淀法
其他沉淀法
一、中性盐盐析法
当中性盐加入蛋白质分散体系时可能出现以下两 种情况：
（1）“盐溶”现象(salting-in) ——低盐浓度下，蛋白质溶解度增大。
（2）“盐析”现象(salting-out) ——高盐浓度下，蛋白质溶解度随之下降。
Ks—盐析常数，与蛋白质和无机盐的种类有 关，与温度、pH值无关。
常数Ks代表图中直线的斜率；β 代表截距， 即当离子强度为零，也就是纯水中的假想
溶解度的对数。从一些实验结果表明，Ks与温度 和pH无关，但和蛋白质与盐的种类有关。
但这种变化不是很大，例如以硫酸铵作为沉淀剂 时，Ks值对不同的蛋白质来说，其变化不会超过 1倍。组成相近的蛋白质，分子量越大，沉淀所需 盐的量越少；蛋白质分子不对称性越大，也越易 沉淀。
生物分离工程复习题二(第4-5章)
《生物分离工程》复习题二（第4~5章）一、选择题1、以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（）A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力2、颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（）A.越小B.越大C.不变D.无法确定3、等密度区带离心的密度梯度中最大密度（）待分离的目标产物的密度。
A.大于B.小于C.等于D.以上均可4、差速区带离心的密度梯度中最大密度（）待分离的目标产物的密度。
A.大于B.小于C.等于D.以上均可5、以下各物质可用于密度梯度离心介质的是（）。
A.蔗糖B.聚蔗糖C.氯化铯D.以上均可6、针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（）。
A.凝胶过滤B.离子交换层析C.亲和层析D.纸层析7、用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是（）A．离子交换色谱 B.亲和色谱 C.凝胶过滤色谱 D.反相色谱8、蛋白质分子量的测定可采用（）方法。
A．离子交换层析 B.亲和层析 C.凝胶层析 D.聚酰胺层析9、凝胶色谱分离的依据是（）。
A、固定相对各物质的吸附力不同B、各物质分子大小不同C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同D、各物质与专一分子的亲和力不同10、下列哪一项是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团（）A 磺酸基团（-SO3 H）B 羧基-COOHC 酚羟基C6H5OHD 氧乙酸基-OCH2COOH11、依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不同。
树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（）。
A、Fe3+﹥Ca2+﹥Na+B、Na+﹥Ca2+﹥Fe3+C、Na+﹥Rb+﹥Cs+D、Rb+﹥Cs+﹥Na+12、如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（）。
A、Sephadex G-200B、Sephadex G-150C、Sephadex G-100D、Sephadex G-5013、离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（）将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。
生物分离工程-第五章-萃取技术PPT课件
mCl
[R Cl - ] [Cl - ]
则
mAKeC mlCl1[H K 2][K H 1 K ]2 21
43
-化学萃取平衡之分配平衡（2）
二（2－乙基己基）磷酸萃取氨基酸为例，其所对应的离 子交换反应
A2(H2RA ) R(3H H R )
KeH[A[AR]([(HH3R]R[2)H])]
氨基酸的表观分配系数为
6
生物产品萃取根据分子量大小划分
小分子类 化合物相对分子量约小于1000，如氨基酸、 抗生素、维生素、有机酸等，采用有机溶 剂萃取
大分子类 相对分子量大于1000，如酶，抗体，蛋白 质等，有机溶剂不适用，可选用反胶团萃 取、双水相萃取等
7
工业上生产青霉素
大多采用醋酸丁酯为萃取剂，pH=1.8～2.2， 相比VO/VW=1/2～1/2.5，温度5℃，反萃取过 程采用碳酸氢钾或碳酸钾水溶液为反萃取剂。
A
A+
A+
AA+
A AClA
有机相
R+Cl-
RR++CA-l-
R+Cl-
R+Cl-
R+Cl-
42
化学萃取平衡之分配平衡
季胺盐萃取氨基酸为例，其所对应的离子交换反应
R C lA R A -C l
[RA-][Cl- ] KeCl [RCl- ][A- ]
氨基酸和氯离子对应的表观分配系数分别为
[R A- ] mA cA
51
2、双水相形成
当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作 用时，即一种分子周围将聚集同种分子而 排斥异种分子，则在达到平衡时，就形成 分别富含不同聚合物的两相 。
重庆大学生物分离工程_第五章 萃取
某些聚合物的溶液与某些无机盐的溶液相混合 时，只要浓度达到一定值，也会形成两相，即 聚合物-盐双水相体系，成相机理尚不清楚，一 种解释为“盐析”作用。
(2) 温度
温度会影响生化物质的稳定性。
影响分配系数K。
(3) 盐析
无机盐类如硫酸铵、氯化钠等一般可降低产 物在水中的溶解度而使其更易于转入有机溶 剂相中，另一方面还能减小有机溶剂在水相 中的溶解度。
(4) 带溶剂
为提高分配系数K，常添加带溶剂。带溶剂是 指能和产物形成复合物，促使产物更易溶于有 机溶剂相中，在一定条件下又要容易分离的物 质。
PEG／盐系统应用得很广泛，主要由于PEG价 格低廉以及该系统选择性。
三步萃取流程示意图
分配在上相中的蛋白质可通过加入适量的盐(有 时也补充适量的PEG)，进行第二次双水相萃 取，目的是除去核酸和多糖，它们的亲水性较 强，因而易分配在盐相中，蛋白质就停留在上 相PEG中。
在第三次萃取中，应使蛋白质分配在盐相(如调 节pH)，以便和主体PEG分离，色素因其憎水 性而通常分配在上相；盐相中的蛋白质可用超 滤法弃除残余的PEG，主体PEG可循环使用。
再如图中，2.2％的葡聚糖水溶液与等体积的0.72 ％甲基纤维素钠的水溶液相混合并静置后，可得 到两个粘稠的液层。
葡聚糖与甲基纤维素钠的双水相体系
上述现象称为聚合物的不相溶性 (incompatibility)。如果多种不相溶的聚合物混 在一起，就可得到多相体系，如硫酸葡聚糖、 葡聚糖、羟丙基葡聚糖和聚乙二醇相混时，可 形成四相体系。
生物分离工程-第5章-萃取技术
单级萃取
假定：两相中的分配很快达到平衡； 两相完全不互溶，完全分离。
X S VS CS VS 1 ★ 萃取因素： E 萃取液溶质总量 ＝ ＝K K 萃余液溶质总量 XF VF CF VF m
单级萃取
单级萃取：只包括一个混合器和一个分离器
分离因素（β）
分离因素表示有效成分A与杂质B的分离程度。
KA KB
β=1 KA = KB 分离效果不好；
β>1 KA > KB 分离效果好；
β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
弱电解质在有机溶剂-水相的分配平衡
分配系数中CO和CW 必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。对 于弱电解质，在水中发生解离，则只有两相中的单分子化合物的浓度才 符合分配定律。 例如青霉素在水中部分离解成负离子（青COO－），而在有机溶剂相 中则仅以游离酸（青COOH）的形式存在，则只有两相中的游离酸分子 才符合分配定律。
多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级中连续加入料液，并 逐渐向下一级移动，而在最后一级中连续加入萃取 剂，并逐渐向前一级移动。
料液移动的方向和萃取剂移动的方向相反，故称为 逆流萃取。 在逆流萃取中，只在最后一级中加入萃取剂，故和 错流萃取相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液 平均浓度较高。
有机溶剂萃取的影响因素
pH的影响
pH对表观分配系数的影响（pH-K）
pH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质分 配在水相。 对弱酸随pH↓，K↑, 当pH << pK时，K→K0
由萃取机理和K～pH的关系式可得出如下结论
酸性物质 萃取 反萃取 pH<pK pH>pK 碱性物质 pH>pK pH<pK
生物分离工程 第五章 萃取
多级逆流萃取
L1, y0 1 H, x1
y1 2 x2
y2
yn-2 n-1
yn-1 n xn
yn, L
x3
xn-1
xn+1, H
确定要达到一定的回收率所需萃取的级数
E=kL/H （E萃取因子，k分配系数） 1- φn= (En+1-E)/ (En+1-1) 1- φn=n/(n+1) (φ萃余分数）(E=1时，据罗比塔极限法得之）
and Solid phase extraction.利用在两个互不相溶的液相中各种组分
（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的 （萃取剂、萃 取液、萃余液）
The extraction classifications萃取的分类：
By physical conditions of extract solvents and materials: L-L extraction, L-S extraction and SFE根据萃取剂和原料的物理状态分：液液萃取（有机溶剂萃取、 双水相萃取、液膜萃取和反胶束萃取等），液固萃取，超临界流体萃取等
表面活性剂：稳定油水分界面的重要组成，相当于生物膜类脂双
分子层的亲水端，含量在1%-5%
流动载体：相当于生物膜的蛋白质载体 膜增强剂：
液膜分类（p87-88） 乳状液膜：（W/O)/W型和(O/W)/O型，在生物分离中主要是（W/O)/W
型
支撑液膜： 流动液膜： 液膜萃取机理 单纯迁移：又称物理渗透
By extraction flowsheet: single stage extraction and multistage extraction.根
生物分离工程部分习题和答案
2 生物分离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标产物是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程的重要环节，而且分离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。
3 分离效率评价的主要标准有哪些？各有什么意义？（ppt）答：根据分离目的的不同，评价分离效率主要有3个标准：以浓缩为目的：目标产物浓缩程度（浓缩率m）以纯度为目的：目标产物最终纯度（分离因子a）以收率为目的：产品收得率（%）5 在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？(ppt)答：<1>、目标产物性质及其共存杂质的特性 <2>、充分考虑目标产物商业价值<3>、考虑生物加工过程自身规模 <4>、采用步骤次序相对合理<5>、尽可能采用最少步骤 <6>、产品稳定性与物性<7>、产品规格与型式 <8>、生产过程中废水等排放6 下游加工过程的发展趋势有哪些方面？（ppt）答：成本控制和质量控制第二章发酵液预处理一解释名词凝聚剂：让不稳定的胶体微粒（或者凝结过程中形成的微粒）聚合在一起形成集合体的过程中所投加的试剂的统称。
过滤：利用多孔介质（如滤布、微孔膜、致密膜）截流悬浮液中的固体粒子，进行液固分离的过程。
离心：在离心力作用下，利用固体和液体之间的密度差达到沉降分离目的。
细胞破碎：利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术包含体：指细胞或细菌中高表达的蛋白质(也可以汇同其他细胞成分)聚集而成的不溶性颗粒。
二简答题1 为什么要进行发酵液的预处理？常用处理方法有哪几种？答：提高过滤速度与过滤质量改变发酵液性质(黏度↓、颗粒 、颗粒稳定性↓) 去除部分杂质使产物转入到易处理的相中（通常是液相）方法：加热、调节、pH、凝聚、絮凝2 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？答：凝集：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。
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较成熟的膜分离过程
• • • • Microfiltration （微滤） Nanofiltration （纳滤） Ultrafiltration （超滤） Reverse Osmosis （反渗透）
• Dialysis （电渗析） • Gas Separation （气体分离） • Pervaporation （渗透汽化） • Electrodialysis （电渗析） • Membrane Electrolyses （膜电解）
第5章 膜分离
一、概述 二、反渗透 三、纳滤 四、超滤 五、微滤 六、渗透汽化 七、气体分离 八、电渗析
名人名言
• If you are tired of membranes, you are tired of life. －－Prof. Richard Bowen －－
没有从事膜科学技术研究的大学，不是好 的大学。 • －－黎念之教授
• 1986 1987 1988 1989 1991? • Atlanta San Antonio Nancy Florida Nevada 1992 1995 Ottawa
• International Conference on Inorganic Membranes
• • 2000(6) France 2002 China 2004
小分子
中分子
大分子
原料
膜
透过侧
各种膜过程的相对适用范围
离
子 含水盐溶液
分
子 炭黑 白蛋白
大分子 颜 细 料
小微粒 人 发 菌
大颗粒
合成 色素 金属 离子 病 内毒素/热精 糖 明
海沙 烟 草 灰 毒 靛 蓝 红 血 球 / 乳 棉 浊 液 谷物-面粉 活性灰 花粉粒 酵 母 菌
胶 胶 乳
原子半径
20.0 10.0
石
反 渗 透 ห้องสมุดไป่ตู้ 滤
压 差 1. 0 ∆p 0 .1 MPa
0.01
0 . 0001 0 . 001 0 . 01 0 .1 微粒或分子的大小 1 d
p
超
滤 微 滤 普 通 过 滤
(µ m )
10
100
1000
工业化的膜过程及其推动力和传质机制
膜科学技术基本概况
各种膜过程开发现状及发展趋势
作为一门分离技术，膜分离有何优点？适用于什么场合？ 作为一门分离技术，膜分离有何优点？适用于什么场合？
） （1）化学性质及物理性质 相似的化合物的混合物。 相似的化合物的混合物。 （2） 结构的或取代基位置的 ） 异构物混合物。 异构物混合物。 （3） 含有热敏性组分的混合物。 ） 含有热敏性组分的混合物。
• 1996－
• • • •
凝胶膜、刷膜、闸膜（敏感性智能膜） 分子识别与分子印迹膜，分子自组装膜 双极膜，燃料电池（质子交换膜） 人工肝， 免疫分离膜
膜技术的发展历程
膜分离机理研究
• 1874年 Abbe Nollet • 发现动物膀胱隔开的水渗入酒中。 • 1855年 A.E.Fick
•
用硝化纤维制成第一张合成膜，提 出 溶质的渗透通量与浓度梯度成正比
•
J A = −DAB∆CA
膜分离机理研究
• 1876年 J.W.Gibbs 1 dσ • 单位界面上溶质的吸附量 Γ = − ( ) 与溶液的表面张力成正比。 RT d ln a
膜技术的发展历程
• 1 st Membrane (1960-1975) • CA (Cellulose acetate) • 2 nd Membranes (1976-1985) • CTA (Cellulose Triacetate)、CN (Cellulose Nitrate) • PTFE (Polytetrafluorethylene)、PS (Polysilfone) • PES (Polyether Sulfone)
膜技术的发展历程
• 3 rd Membranes (1986- 95) • Inorganic Membranes (AI、 Zr、Ti、Si)、、 • Pervaporation membranes (PVA、 PVACS) • Functional membranes (Facilitated transport) • • 4 th Membranes (1996) • Functional membranes • Sensitive Polymer membranes • (pH ,Temperature ,Concentration)
• In Environmental Protection • Oily or non-oily wastewater treatment
• Recovery of useful matters from wastewater
重点研究与开发内容
• 高温气体分离膜， 催化反应膜 • 纳滤膜，渗透汽化膜（有机混合物分离） • 亲和膜， 固载活性基团膜
国内膜与膜过程研究单位
• • • • • 大连化物所 天津工业大学 海洋局杭州水处理中心 浙江大学材化学院 湖州欧美水处理设备厂
各类膜技术国际会议举行时间与地 点
• International Congress on Membrane and Membrane Processes (ICOM)
• 1990 1993 1996 • American Gunmen Japan 1999 2002 Canada France 2005 Korea
发展中的膜分离技术
• Bipolar Membrane (双极膜） • Membrane （Bio）Reactor （膜生物反应器） • Catalytic Membrane （催化膜） • • • • • Affinity Membrane （亲和膜） Vapor permeation （蒸汽渗透） Membrane Distillation （膜蒸馏） Membrane-based Absorption （膜基吸收） Membrane-based Extraction （膜基萃取）
各类膜技术国际会议举行时间与地 点
• Advanced Membrane Technology
2002 2004 • • (美国) 伊尔塞（德国） • Organized by Engineering Conference International • Supported by United Engineering Foundation(UEF), Inc.
膜分离过程的推动力与传质
膜的促进传递机理
工业化的膜过程及其推动力和传质机制
工业应用膜过程的基本特征
反渗透、纳滤、超滤、微滤、气体分离等膜 反渗透、 纳滤、 超滤、 微滤、 过程都属于以压力为驱动力的膜分离过程， 过程都属于以压力为驱动力的膜分离过程 ， 即压力驱动膜过程， 即压力驱动膜过程 ， 压力驱动的膜工艺的分 类及其对应的被分离微粒或分子的大小见下 图。
膜的分离功能
§13.2 膜分离
一、概述
两相之间的一个不连续区间，简单地说， 膜：两相之间的一个不连续区间，简单地说，膜是分隔开 两种流体的一个薄的阻挡层。 两种流体的一个薄的阻挡层。
以区别于相界面
膜过程是近30年发展很快的一门新型的分离、浓缩、 膜过程是近 年发展很快的一门新型的分离、浓缩、提纯 年发展很快的一门新型的分离 及净化技术。 及净化技术。
• Eurom (Progress in Membrane Science and Technology)
• 1994 1997 • The Netherlands The Netherlands 1999 Belgium 2000 Israel
各类膜技术国际会议举行时间与地 点
• International Conference on PVAP Pro. in the Chem.Indust.
• Supported Liquid Membrane （液膜） • Controlled Release （控制释放） • Facilitated Transport （促进传递）
2000年世界膜工业产值及增长速率 年世界膜工业产值及增长速率
（按膜过程统计） 按膜过程统计）
2000年世界膜工业产值及增长速率 年世界膜工业产值及增长速率
}
常规分离方法不能经济、 常规分离方法不能经济、 合理地进行分离。 合理地进行分离。
按膜的 性质分
膜的分 类方法
按膜的 结构分
按膜的 作用分
按膜的 用途分
按膜的来源形态和结构分类， 按膜的来源形态和结构分类，则
液膜
合 成 膜
{带支撑层的液膜
乳状液膜
膜
固膜
生物膜 （ 原 生 质 、 细 胞膜）
{
有机膜
{
无孔膜— 无孔膜 — 不对称膜
多孔膜
无机膜— 无机膜—多孔膜
{ {
{
复合膜 荷电膜 转相膜
不荷电膜
不对称膜
{ 复合膜 {转相膜
对称膜
不对称膜
对称膜
Membrane materials
Polymers Ceramics Glass Metals Liquids
膜的结构形式
非对称膜结构
膜分离过程的推动力与传质
Annual Meetings
• 1. America Institute Chem. Eng. (AIChE) • 2. North America Membrane Society (NAMS) 3.America Chemistry Society (ACS) • -----Polymer Materials: Sci.& Eng. • (Spring and autumn) • 4. Materials Research Society (MRS) • (Spring and autumn)