膜分离技术综述
膜分离技术概述和基本理论
五、表征膜性能的参数
➢ 膜的分离性能 1.分离效率： 截留率 表观截留率
2.渗透通量： 3.通量衰减系数：
R
1c p cw
100
%
R
1
cp cw
100
%
Re
1 c p cb
100
%
Re 1
cp cb
100
%
Jw=V/St
Jt=J1tn
• 采用逆洗（让逆流液以进料液相反得方向间歇地 流入膜系统）
• 超声波处理膜或进料液（促进溶质的均匀扩散） • 增加液体的湍流程度（在进料通道口设置静态搅
拌器、金属管或流化床等均可增加液体的湍流程 度） • 改变操作方式（切向流式或错流过滤） • 改善膜的性能
（二）膜的压实
• 当反渗透压力较高时，会使膜产生变形， 不透过物在膜表面沉积而被压实，影响透 过的通量。
第二节 反渗透分离技术
• 一、反渗透基本概念 • 渗透：溶剂分子从纯溶剂侧经半透膜渗透到溶液侧。 • 渗透压：渗透一直进行到溶液侧的压强高到足以使溶剂分
子不再渗透为止，此时即达平衡。平衡时膜两侧的压差。 • 反渗透：溶剂分子将从溶液侧向溶剂侧渗透。
渗
渗透平
反渗透
透
衡
渗透压
施加外
（ Δπ ）
压
（P）
重视。 • 20世纪60年代中期，膜分离技术的发展进入了新时代。
Reid、Sourirajan等 。 • 20世纪80年代以来，膜技术进入高速发展阶段。 • 20世纪90年代以来，膜技术的发展相对较为平稳。 • 21世纪是膜科学与技术大显身手的时代，新的膜及膜集成
膜分离技术综述
膜分离技术综述一膜分离技术是近三十多年来发展起来的高新技术，是多学科交*的产物，亦是化学工程学科发展新的增长点。
它与传统的分离方法比较，具有如下明显的优点：1.高效：由于膜具有选择性，它能有选择性地透过某些物质，而阻挡另一些物质的透过。
选择合适的膜，可以有效地进行物质的分离，提纯和浓缩；2.节能：多数膜分离过程在常温下*作，被分离物质不发生相变, 是一种低能耗，低成本的单元*作；3.过程简单、容易*作和控制；4.不污染环境。
由于这些优点、使膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，已广泛有效地应用于石油化工、生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺织、食品、环保、航天、海运、人民生活等领域，形成了独立的新兴技术产业。
目前，世界膜市场以每年递增14～30％速度发展，它不仅自身形成了每年约百亿美元的产值，而且有力地促进了社会、经济及科技的发展。
特别是，它的应用与节能、环境保护以及水资源的再生有密切的关系，因此在当今世界上能源短缺、水荒和环境污染日益严重的情况下，膜分离技术得到世界各国的普遍重视，欧、美、日等发达国家投巨资立专项进行开发研究，已取得在此领域的领先地位。
我国在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”以及863、973计划中均列为重点项目，给予支持。
关于发展膜分离技术的重要性，美国官方的文件说，“18世纪电器改变了整个工业过程，而20世纪膜技术改变了整个面貌”。
1987年日本东京召开的国际膜与膜过程会议上，曾将“21世纪的多数工业中膜过程所扮演的战略角色”列为专题进行深入讨论，与会的专家一致认为，膜技术将是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。
世界著名的化工与膜专家，美国国家工程院院士、北美膜学会主席黎念之博士(我校化工系兼职教授)在1994年应邀访问我国时说“要想发展化工就必须发展膜技术”。
国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。
可见，发展膜分离技术对于学科建设和经济发展均具有重要而深远的意义。
膜分离技术
具有分离选择性的人造液膜是马丁（Martin） 在60年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖 在固体膜之上的，为支撑液膜。 60年代中期，美籍华人黎念之博士发现含有表 面活性剂的水和油能形成界面膜，从而发明了不带 有固体膜支撑的新型液膜，并于1968年获得纯粹液 膜的第一项专利。 70年代初，卡斯勒（Cussler）又研制成功含流 动载体的液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。
细胞
水
盐
小 分 子
大 分 子
微滤（MF）
①、微粒和细菌的过滤：可用于水的高度净化、食品 和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和 除菌等。 ②、微粒和细菌的检测：微孔膜可作为微粒和细菌的 富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 ③、气体、溶液和水的净化：大气中悬浮的尘埃、纤 维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固 体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。 ④、食糖与酒类的精制：微孔膜对食糖溶液和啤、黄 酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的 酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产 品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使 酒类产品变味。
水
灰尘
生物小分子 病毒 盐类
生物大分子 细菌
灰尘
灰尘 灰尘 细菌 细菌 病毒 生物大分子 生物小分子 盐类 水
细菌
灰尘 病毒 生物大分子 生物小分子 盐类 水
病毒
生物大分子 生物小分子 盐类
细菌
膜
病毒
生物大分子
生物小分子 盐类 水
水
微滤（MF）
（0.2-2um）
超滤（UF）
（10-200nm）
纳滤（MF）
第四节 膜分离设备
大豆分离蛋白传统生产工艺
豆粕 碱溶 酸沉 分离蛋白
(完整word版)膜分离技术及其应用领域分析
膜分离技术及其应用领域分析膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。
一、膜分离技术原理及特点膜分离技术以选择性透过膜为分离介质，如图1所示，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。
膜分离技术以其低能耗、高效率被认为是理想的分离技术之一。
图 1 膜分离技术原理利用膜分离技术进行分离所具有的特点包括：1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。
3）膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。
基于膜分离技术所具有上述特点，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。
二、膜分离技术种类分析按照膜孔径和成膜材料分类，常用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透以及气体分离等。
各种膜过程具有不同的分离机理，可适用于不同的对象和要求。
按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从下表可以看出，几乎所有的分离膜技术均可应用于任何分离、提纯和浓缩领域。
反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。
表 1 膜分离种类分析三、膜分离技术的用领域分析膜分离技术作为一种能耗低、设备简单、操作方便和分离性能好的分离技术，正日益受到广泛的关注。
由于其兼有分离、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。
(最新整理)MOF膜综述
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金属有机骨架(MOFs）膜的在气体分离方面的研究进展摘要：在过去几年中，对金属有机骨架（MOFs）和其他晶体配位的兴趣网络从其非常高的孔隙率扩展到其他引人注目的性质，例如作为金属中心（有时是配体）之间的电子和磁耦合。
为了探索和利用这些性质,这些框架必须沉积在固体表面上，如电极，SiO2、Al2O3等[1]。
在这一基础上讨论了支撑在各种基底上的金属有机骨架的薄膜涂层的应用和潜力。
因为制造这种多孔涂层的需求是相当明显的，在过去几年中已经开发了几种用于制备薄多孔MOF膜的合成方法。
本文将介绍几个主要且常用的制备方法。
关键词：金属有机骨架；MOF；纳米;基底；沉积;SAMResearch progress of metal organic frameworks （MOFs） membranes forgas separationabstract:In the last years， metal—organic frameworks (MOFs） and other crystals with networksof interest from its very high porosity to other interesting properties， such as metal (sometimes ligand） between electronic and magnetic coupling. In order to explore and take advantage of these properties， these frameworks must be deposited on a solid surface, such as electrodes， SiO2，Al2O3， and so on。
膜分离技术应用的研究进展
膜分离技术应用的研究进展一、本文概述随着科技的不断进步，膜分离技术作为一种高效、环保的分离技术，已经在多个领域得到了广泛的应用。
膜分离技术，利用特定的膜材料对混合物中的不同组分进行选择性分离，具有操作简便、能耗低、分离效果好等优点，因此在化工、环保、食品、医药等领域有着广阔的应用前景。
本文旨在对膜分离技术应用的研究进展进行全面的综述，分析各类膜材料的性能特点，探讨膜分离技术在不同领域的应用现状，以及未来可能的发展趋势。
通过对膜分离技术的深入研究，我们期望能够为相关领域的科技进步和产业发展提供有益的参考。
二、膜分离技术的分类与特点膜分离技术是一种基于膜的选择性渗透原理，用于分离、提纯和浓缩溶液中的不同组分的高效分离技术。
根据其分离机制和操作原理，膜分离技术主要分为以下几类，并各自具有其独特的特点。
微滤（Microfiltration，MF）：微滤膜通常具有较大的孔径，能够有效截留溶液中的悬浮物、颗粒物和细菌等。
其特点是操作简单、高通量、低能耗，广泛应用于水处理、食品加工和制药等领域。
超滤（Ultrafiltration，UF）：超滤膜的孔径介于微滤和纳滤之间，能够截留分子量较大的溶质和胶体物质。
超滤技术具有分离效果好、操作简便、对热敏性物质损伤小等优点，常用于蛋白质、酶等生物大分子的分离和纯化。
纳滤（Nanofiltration，NF）：纳滤膜的孔径较小，能够截留分子量较小的溶质和无机盐。
纳滤技术具有对有机物和无机盐的高效分离能力，且能在较低的操作压力下实现较高的分离效率，适用于水软化、废水处理和食品工业等领域。
反渗透（Reverse Osmosis，RO）：反渗透膜具有极小的孔径，能够截留溶液中的绝大多数溶质，实现高纯度水的制备。
反渗透技术具有分离效果好、产水水质高、操作稳定等优点，是海水淡化、苦咸水脱盐、工业废水处理等领域的首选技术。
电渗析（Electrodialysis，ED）：电渗析技术利用电场作用下的离子迁移原理，实现溶液中阴阳离子的分离。
膜分离技术简介
膜分离技术简介
膜分离技术是一种利用膜作为分离屏障，将混合物中的各组分分离出来的一种技术。
它是通过利用膜对混合物中的各组分的选择性透过性，从而实现混合物的分离，也可以说是利用膜的选择性透过性，将混合物中的各组分分离出来的一种技术。
膜分离技术的基本原理是，利用膜的选择性透过性，将混合物中的各组分分离出来。
膜分离技术可以分为渗透和渗析两种，渗透法是利用膜的选择性透过性，将混合物中的各组分分离出来，而渗析法则是利用膜的渗析效应，将混合物中的各组分分离出来。
膜分离技术具有操作简单、过程可控、产品质量高、成本低等优点，在石油、化工、食品、制药、环保等领域得到了广泛应用。
膜分离技术简介全
非对称性膜复合膜
*
膜过程
推动力
传递机理
透过物
截留物
膜类型
渗析
浓度差
溶质的扩散传递
低分子量物、离子
溶剂
非对称性膜
电渗析
电位差
电解质离子的
离子交换膜
气体分离
压力差
气体和蒸汽的 扩散渗透
气体或蒸汽
难渗透性气 体或蒸汽
均相膜、复合膜，非对称膜
渗透蒸发
压力差
*
膜的清洗一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂。具体用何种清洗剂应根据膜的性质和污染物的性质而决定，使用的清洗剂要具有良好的去污能力，同时又不能损害膜的过滤性能。
*
如果用清水清洗就恢复膜的透过性能，则不需使用其他清洗剂。对于蛋白质的严重吸附所引起的膜污染，用蛋白酶(如胃蛋白酶、胰蛋白酶等)溶液清洗，效果较好。
*
*
(3)、螺旋卷式(Spiral Wound)膜组件 目前,螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种膜分离过程。 膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通过适当的方式被组合在一起,然后将其装人能承受压力的外壳中制成膜组件。通过改变料液和过滤液流动通道的形式,这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的形式。
*
*
(4)、中空纤维(Hollow Fiber)膜组件 中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比所有其他组件大, 最高可达到30000m2/m3。中空纤维膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端流人, 沿纤维外侧平行于纤维束流动,透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔,然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出,原液则从膜组件的另一端流出。
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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。
2、膜分离原理及膜的分类
2.1膜分离原理
用天然或人工合成的高分子薄膜，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、提纯和富集的方法，统称为膜分离法。
膜分离过程是以选择透过膜为分离介质，利用膜对混合物各组分渗透性能的差异，实现对多组分的混合物进行物理的分离、纯化和富集。
2.2膜的分类
膜就结构而言可分为对称膜和非对称膜；根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜；依据膜孔径（或截留分子质量）的不同，可分为微滤
（microfiltration ,MF）膜、超滤（ultrafiltration ,UF）膜、纳滤（nanofiltration ,NF）膜、反渗透（reverse osmosis ,RO）膜。
微滤膜主要用于截留悬固体、细菌，超滤膜主要用于截留大个子有机物、染料、重金属离子等，反渗透膜主要用于截留无机盐如氯化钠等。
目前已开发的在医药工业应用的膜分离技术主要有：微滤、超滤、纳滤及反渗透等。
都是以压力差为推动力的膜过程，当膜两侧存在一定压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。
四种膜的透过机理基本相同，主要是被分离物颗粒或分子的大小和所采用膜的结构与性能有所差异。
3、生物技术下游加工分离与纯化的一般步骤
由于人们所需的生物产品不同（如菌体或酶或代谢产物），用途各异，对产品的质量（纯度）要求也可以是多方面的，所以分离与纯化步骤可有不同的组合，提取和精制的方法也是多种多样的。
但大多数生物分离与纯化过程常常按生产过程的顺序分为四个类似步骤，见图（1）。
其中a、发酵液的预处理与固液分离（或不溶物的去除）：在这一步步骤中，过滤和离心是基本的单元操作。
而凝聚和絮凝等技术可加速两相分离。
为了减少过滤介质的阻力，采用了错流过滤技术，但这一步对产物浓缩和产物质量的改善作用很小。
如果是胞内产物还须进行细胞的破碎及碎片的分离。
b、初步纯化：这一步骤没有特定的方法，主要是除去与
目标产物性质有很大差异的物质，一般会发生显著的浓缩和产物质量的增加。
典型的分离方法有吸附、萃取等。
c、高度纯化：这类过程，技术对产物有高度的选择性，用于除去有类似化学功能和物理性质的不纯物，典型的方法有层析、电泳等。
d. 成品加工（精制）：产物的最终用途决定了最终的加工方法。
结晶常常是关键。
大多数产品也必须经过干燥。
其中各阶段都有若干单元操作可以选用，应根据具体情况而定。
为了便于技术选择，下面将各种主要的单元操作的主要分离方法作一简要介绍。
4、膜分离技术发展史、现状及展望
4.1发展史
膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的，但我们人类对它的认识、利用、模拟直至现在人工合成的历史过程却是漫长而曲折的。
我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。
60年代进入开创阶段。
1965年着手反渗透的探索，1967年开始的全国海水淡化会战，大大促进了我国膜科技的发展。
70年代进入开发阶段。
这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入了推广应用阶段。
80年代又是气体分离和其他新膜开发阶段。
4.2现状
随着我国膜科学技术的发展，相应的学术、技术团体也相继成立。
她们的成立为规范膜行业的标准、促进膜行业的发展起着举足轻重的作用。
半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新型分离技术。
1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。
由于膜分离技术本身具有的优越性能，故膜过程现在已经得到世界各国的普遍重视。
在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。
曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。
目前，这一潜力巨大的新兴行业正在以蓬勃的激情挑战市场，为众多的企业带来了较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。
参考文献：
1、严希康，《生化分离技术》上海华东理工大学出版社，1998
2、徐炎华等，《我国生物分离纯化技术现状及发展方向》江苏化工，1996
3、周加祥、刘铮，《生物分离技术与过程的研究进展》2000
4、赵燕英、陈正望，《浅谈生物工程下游技术》2011
5、毛中贵，《生物工业下游技术》中国轻工业出版社，2001。