膜分离原理技术与设备
膜分离技术
膜分离技术在生物领域的应用
氨基酸的分离和精制
膜分离技术用于发酵液中氨基酸的分离和精制, 可以 先用微滤或超滤将发酵液中的菌体截留并回收利用, 透过液经纳滤或反渗透浓缩后, 再通过等电点结晶获 得高纯氨基酸产品, 这样不仅可提高氨基酸的质量和 回收率, 而且可节约菌种培养费和分离能耗。
膜分离技术在生物领域的应用
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膜分离技术的概况
膜分离技术与传统分离技术的区别
分离过程 原料 分离原理 分离器件 分离介质
传统平衡分离过程 热力学平衡时两相 混合物 精馏、吸收、萃取 组成不相等的原理
塔器
能量、溶剂或吸附 剂等分离剂
膜分离过程 微滤、超滤
混合物
利用原料侧各组分透 选择性透过 膜的扩散速率差异 膜
推动力（压差、 温差、浓度差）
超滤膜
反渗透海水淡化膜
不同类型的膜分离及其应用
膜分离过程:微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、
离子交换膜、智能膜、分子印迹膜等。 推动力：压力、电场力、浓度差等
不同类型的膜分离及其应用
微滤 超滤 纳滤 反渗透
孔20nm 0.5-1.0nm 0.3nm
0.01-0.2 0.1-1.0 0.5-1.5 1.0-10
不同类型的膜分离及其应用
作用机理 ：当离子交换膜浸入电解质溶液中时，电解质
溶液中的离子和膜内的可交换离子会发生交换，由于阳离子 交换膜带负电荷，构成强烈的负电场，溶液中带正电荷的阳 离子被它吸引，通过膜内传递而进入到膜的另一侧。而带负 电荷的离子则受到阳离子交换膜上固定电荷的排斥，不能通 过膜，被截留。 Na+ 阳膜 Cl-
膜分离技术的概况
膜分离技术的重要性
空分设备原理
空分设备原理
空分设备是一种广泛应用于化工、石油、医药等领域的设备，其原理是利用气体的分子大小和亲和性差异来实现气体的分离和纯化。
空分设备主要包括吸附分离、膜分离和膨胀冷却分离等多种技术，下面将分别介绍这些原理及其应用。
吸附分离是利用吸附剂对气体分子的选择性吸附来实现分离的一种方法。
在吸附分离过程中，气体混合物通过吸附塔，不同组分的气体分子在吸附剂表面的亲和力不同，因此会在吸附剂上停留的时间不同，从而实现分离。
吸附分离广泛应用于气体纯化、气体分离和气体储存等领域。
膜分离是利用半透膜对气体分子的选择性渗透来实现分离的一种方法。
在膜分离过程中，气体混合物通过半透膜，不同组分的气体分子由于在膜上的渗透速率不同，因此会在膜的两侧实现分离。
膜分离技术在天然气净化、气体分离和气体液体分离等领域有着重要的应用。
膨胀冷却分离是利用气体在膨胀过程中温度降低导致凝结的原理来实现分离的一种方法。
在膨胀冷却分离过程中，气体混合物通
过膨胀阀膨胀，不同组分的气体由于凝结温度不同，因此会在膨胀过程中发生凝结，从而实现分离。
膨胀冷却分离技术在液化空气、液化天然气和工业气体生产中有着重要的应用。
综上所述，空分设备原理主要包括吸附分离、膜分离和膨胀冷却分离三种技术，它们分别利用气体分子的选择性吸附、渗透和凝结特性来实现气体的分离和纯化。
这些原理在化工、石油、医药等领域有着广泛的应用，为相关产业的发展做出了重要贡献。
希望通过本文的介绍，能够更加深入地了解空分设备原理及其应用，为相关领域的研究和生产提供参考和帮助。
反渗透超纯水设备
设备参数
1、进水水质：市政自来水，电导率≤500μs/cm 2、产生水质：一级反渗透系统处理后，产水电导率<10μS/cm（以在线仪表监测为准） 二级反渗透系统处理后，产水电导率<2μS/cm （以在线仪表监测为准） 3、混床产生电阻率：≥ 10MΩ·CM 4、EDI系统产水电阻率：≥15MΩ·CM 5、核能混床产水电阻率：≥18MΩ·CM 6、相对湿度：≤80%、无强酸、强碱等挥发性气体，无强电磁干扰 7、安装场地要求：地面设有防水层，地漏，保持排水通畅。 8、控制方式：自动、手动、全自动PLC控制系统 9、设备系统脱盐率：≥99.5% 10、工作方式：可24小时连续工作
设备工艺
反渗透超纯水设备典型工艺流程为： 1:预处理－反渗透－纯化水箱－离子交换器－紫外灯-纯水泵－用水点 2:预处理－一级反渗透－二级反渗透（正电荷反渗膜）－纯化水箱－纯水泵-紫外灯－用水点 3:预处理－反渗透－中间水箱－中间水泵－EDI装置－纯化水箱－纯水泵-紫外灯－用水点 4:预处理→紫外线杀菌装置→一级RO装置→二级RO装置→中间水箱→EDI装置→脱氧装置→氮封纯水箱→除 TOC UV装置→抛光混床→超滤装置→用水点
该行业迅速发展的主要原因：国家对行业水质标准的完善及提高促使相应行业对提高水质的要求增长较快， 市场需求较旺;国外膜产品大量涌入中国市场，加速了国内膜技术的成熟;国民经济高速增长，企业购买力加强; 市场不断扩展与生产成本下降形成良性循环;反渗透工艺技术的应用发展迅速，技术市场日渐成熟。
技术应用
在国内以反渗透工艺生产纯水的最大市场属电力工业，该行业享受国家优先发展政策，其工程的数量及规模 非其它行业可比，从而使其成为水处理行业的最大用户，火电厂蒸汽锅炉给水处理的反渗透工艺已被广泛接受， 并大量采用国产设备，前景良好。制药工业中，国家药典对大输液等规定采用蒸馏法，反渗透技术在片剂、口服 液及蒸馏前处理的工艺用水市场已相当可观，酿酒、饮料等食品行业采用纯水勾兑工艺已成趋势，瓶装、桶装饮 用纯水生产工艺中已大量采用一级或二级反渗透技术。与家用纯水器及桶瓶装水生产线相比，集团用纯水机的市 场空间也很广阔，其发展将对改善企业、机关、学校及公共场所的饮水环境提供更实用的设备。
膜分离技术教案
膜分离技术教案一、教学目标1. 了解膜分离技术的基本原理和应用领域。
2. 掌握膜分离技术的操作步骤和常见设备。
3. 理解膜分离技术在生物工程、食品工业、环境保护等领域的应用。
二、教学重点1. 膜分离技术的原理和操作步骤。
2. 膜分离技术在不同领域的应用。
三、教学难点1. 膜分离技术的操作技巧和注意事项。
2. 膜分离技术在复杂液体体系中的应用。
四、教学内容1. 膜分离技术的基本原理a. 膜分离技术的定义和分类b. 膜的结构和功能c. 膜分离的传质机制2. 膜分离技术的操作步骤a. 膜模块的选择和准备b. 膜组件的安装和连接c. 膜分离过程的控制和调节3. 膜分离技术的应用a. 生物工程中的蛋白质分离b. 食品工业中的浓缩和分离c. 环境保护中的水处理和废液处理五、教学方法1. 理论讲解结合实例分析，让学生深入理解膜分离技术的原理和应用。
2. 实验演示，让学生亲自操作膜分离设备，加深对膜分离技术操作步骤的理解。
3. 小组讨论，让学生探讨膜分离技术在不同领域的应用案例，培养学生的综合分析能力。
六、教学评价1. 实验报告的撰写和评审。
2. 课堂讨论的表现和总结。
七、教学资源1. 实验室设备和膜分离技术相关的实验器材。
2. 教材、教学PPT和实验指南。
八、教学进度安排第一节课：膜分离技术的基本原理和分类介绍第二节课：膜分离技术的操作步骤和设备介绍第三节课：膜分离技术的应用案例分析和实验演示以上教案仅供参考，可根据具体教学内容和教学目标进行适当调整。
纳米通道膜分离
纳米通道膜分离纳米通道膜分离是一种重要的分离技术，可以应用于水处理、生物分析、能源转换等领域。
本文将以人类视角，详细介绍纳米通道膜分离的原理、应用和发展前景。
一、纳米通道膜分离的原理纳米通道膜是一种具有纳米级孔径的薄膜，可以实现对溶液中不同成分的选择性分离。
其分离机制是基于溶液中不同成分在纳米通道中的传输速率差异。
纳米通道膜可以通过不同方法制备，如溶液浸渍、电化学沉积等。
制备后的纳米通道膜具有高度有序的孔道结构，能够控制物质的传输，实现高效的分离。
1. 水处理：纳米通道膜可以用于海水淡化、废水处理等领域。
通过调控纳米通道孔径和表面性质，可以实现对水中离子、有机物等的高效去除，提高水质。
2. 生物分析：纳米通道膜可以用于生物分析领域，如DNA测序、蛋白质分离等。
通过纳米通道孔径的选择性识别，可以实现对生物分子的高灵敏检测和分离。
3. 能源转换：纳米通道膜可以用于能源转换领域，如燃料电池、超级电容器等。
通过纳米通道膜的离子传输特性，可以实现能量的高效转换和储存。
三、纳米通道膜分离的发展前景纳米通道膜分离技术具有许多优点，如高选择性、高通量、低能耗等，因此在各个领域具有广阔的应用前景。
随着纳米材料制备和纳米加工技术的不断发展，纳米通道膜的制备成本逐渐降低，性能得到进一步提升。
未来，纳米通道膜分离技术将在更多领域得到应用，为解决环境污染、提高能源利用效率等问题提供有效的解决方案。
纳米通道膜分离是一种重要的分离技术，具有广泛的应用前景。
通过控制纳米通道孔径和表面性质，可以实现对溶液中不同成分的高效分离。
纳米通道膜分离技术在水处理、生物分析、能源转换等领域具有重要的应用，未来将得到进一步发展和应用。
我们期待纳米通道膜分离技术能够为解决一系列的问题提供有效的解决方案，推动科技进步和社会发展。
制药分离工程知识点总结
制药分离工程知识点总结制药分离工程是制药工业中的一个重要领域，它涉及到原料药的提取、分离纯化、结晶、干燥等过程。
在这个过程中，需要应用到许多分离工程的原理和技术。
本文将对制药分离工程的知识点进行总结，包括分离原理、分离技术、设备选型等方面进行阐述，以期为制药分离工程的实践工作提供参考。
一、分离原理1. 传质基本原理在分离工程中，传质是一个基本的概念。
它涉及到物质在不同相（气、液、固）之间进行传递的过程。
传质基本原理包括扩散、对流、吸附、分配等过程。
2. 分离原理分离原理是指根据物质在不同相中的性质进行分离的原理。
例如，萃取是利用两种不同溶剂对物质的不同溶解度进行分离；结晶是利用物质在溶剂中的溶解度随温度、浓度变化的原理进行分离。
3. 平衡分离原理平衡分离原理是指在达到平衡状态时，物质的分配相对稳定，不易再发生变化的原理。
在制药分离工程中，需要根据平衡分离原理进行操作，以达到预期的分离效果。
二、分离技术1. 萃取技术萃取技术是一种利用两种或两种以上的不同溶剂，使有机成分转移到有机相，而部分或全部杂质则留在水相中的技术。
在制药分离工程中，萃取技术可以用于提取天然产物、分离分析等方面。
2. 结晶技术结晶技术是指通过溶液中溶剂浓度的变化，使溶解度超过饱和度，溶质析出结晶过程。
在制药分离工程中，结晶技术常用于药物的纯化与固化。
3. 蒸馏技术蒸馏技术是一种利用溶液物质在液相与气相之间的平衡关系，通过升华凝结、再冷凝回收的技术手段，实现液体中组分的分离。
在制药分离工程中，蒸馏技术常用于溶剂回收、水蒸气蒸馏分离等方面。
4. 结合物理化学分离技术结合物理化学分离技术是指利用物质在不同相中的特性差异，通过物理或物理化学方法进行分离的技术。
其中包括吸附分离、离子交换分离、膜分离等。
三、设备选型1. 萃取设备在萃取工程中，可以使用液液萃取、固液萃取等设备。
典型的设备包括萃取塔、萃取槽、浸提设备等。
2. 结晶设备在结晶工程中，可以使用搅拌结晶槽、冷凝结晶槽、真空挥发结晶槽等设备。
矿用井下移动式膜分离制氮技术及装备-沈阳研究院
五、主要部件或功能单元的结构
【1】空压机段由螺杆空压机组成，排气压力为 1.2Mpa。 【2】空气预处理段是由螺旋板式换热器、四级过 滤器及系统控制部分组成。 【3】膜分离段由数根膜组件并联和调节阀门、压 力仪表等组成。
六、技术特征
【整机防爆】DM系列制氮装置整机防爆,不但可以制造成井 下移动式，也可以制造成地面固定式或地面移动式。 【体积小、安装移动方便】DM系列制氮装置可以方便的 运移到任何注氮地点，特别是能够适于多个工作面或矿 井随机使用。 【性能可靠、操作简单】只有空压机段有运转机件，其他 部分皆属静态工作，可保证长期运行而系统性能稳定。 【产氮量可调】增加或减少膜组件数量,就可改变产氮量。 【保护齐全】D主要技术参数。
七、品种、规格、技术参数
DM－200、DM－300、DM－350、DM－400、DM－500、DM－600、 DM－800、DM－900、DM－1000 产氮量 （m3/h） 300 160 DM－400 DM－600 DM－800 DM－1000 400 600 800 1000 ≥97 ≥0．8 185 160×2 185×2 660 氮气纯度 （%） 氮气压力 （M Pa） 电机功率 (kW) 额定电压 (V)
二、主 要 用 途 及 使 用 范 围
• 制氮装置可以直接用于防治煤矿井下有煤 或瓦斯突出场所的煤炭自然发火。
三、总 体 结 构
• 制氮装置由空压机段、空气预处理段及膜分离段 三部分组成。分体组装在矿用平板车上，三段之 间以高压胶管相连，从而构成制氮装置。【制氮装置
总体结构见下图】
四、工作原理
型号 DM－300
八、售后服务
◆ 设备在售出12个月为质量保证期，质保期内保证设备正常使用， 如有任何质量问题，将免费无条件更换。 ◆设备在售出一年后出现问题，供方负责保修，若更换另部件只收 成本费，不收维修费 。 ◆售出设备在使用过程中需要技术服务人员到现场指导，或者在使 用过程中出现任何问题，技术服务人员在接到通知电话后，将在 48小时内赶到现场，并在最短时间内解决问题。对设备出现的较 大问题，解决时间不超过3个日历日。 ◆煤炭科学研究总院抚顺分院作为通风防灭火的专业研究院，将为 用户提供注氮工艺设计，并在生产过程中为用户提供技术指导， 使注氮设备能充分有效地发挥其效能，保障用户的安全生产。
膜分离技术及其装备在中药制药过程中的应用
膜分离技术及其装备在 中药制药 过程 中的应用
王艳艳 王 团结 彭 敏
（ １ ． 江 苏联 合职 业 技术 学 院连 云港 中医 药分 院 ， 江苏 连 云港 ２ ２ ２ ０ ０ ６ ２ ． 江 苏康 缘 药业 股 份 有 限公 司 ， 江苏 连 云港 ２ ２ ２ ０ ０ １ ； ３ ． 广 东 省江 门 市药 品检 验所 ， 广东 江门 ５ ２ ９ ０ ０ ０ ）
染环境 形成鲜 明 的对 比， 使 得膜分 离技术 成为分离 科 移 率 不 同， 达 到对 混 合 物进 行 分 离 、 提 纯和 浓 缩 的 目的 。
学 中重要 的组成部分 ， 被认 为是“ ２ ｌ 世 纪最有 前途 、 最 １ ． ２ 膜 分 离 技 术 的 特 点
有发展前景的高新技术之一 ， 在工业技 术改造 中起着战 略性作用 ” 。世界上许 多国家包括 中国在 内， 都把膜分
离 技 术 从 实验 室 走 进 车 间 。 其 中， 膜 分 离 技 术 由于其 环 下 进 行 的筛 分 过 程 ， 可视 为 用 膜 作 为 介 质 进 行 过 滤 的
１ ４ 中国制药装备・ ２ ０ １ ３年 ３月・ 第 ３辑
Ｇ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｇ ｏ ｎ ｇ ｙ ｉ Ｙ ｕ Ｓ ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ ◆ 工 程 工 艺 与 设 备 ｌ
过程 。其原理为 ： 在 一定 的压力差 作用下 ， 含有大分子 １ ． ４ 膜 分离 装备 系统
物 质 和 小分 子 物 质 的 混 合 液 体透 过 膜 时 ， 小 于 孔 径 的
中药提 取使用 的膜分离系统主 要为无机陶 瓷膜系
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（2）非对称膜：横断面具有不对称结
构。包括一体化非对称膜和复合膜两类。
——分离效能主要或完全由很薄的皮层决定， 传质阻力小，其透过速率较对称膜高得多。
醋酸纤维素膜的结构示意图
三、膜分离的特点
（1）膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离；
（2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低； （3）膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料； （4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维
2、特点
① 结构紧凑，装填密度很高； ② 清洗困难； ③ 中空纤维膜一旦损坏无法维修，只能
更换膜组件； ④ 液体在管内流动时阻力很大，易阻塞。
3、工作过程
（1）内压式 料液从空心纤维管内 流过，透过液经纤维 管膜流出管外，这是 常用的操作方式。
（2）外压式 料液从一端经分布管在纤维管外流动，透过液 则从纤维膜管内流出。
（2）借助本身的化学位差，物质发生由高 位到低位的流动。
3、膜分离方法
（1）压力推动
反渗透、纳滤、超滤、微滤均为压力推动的 膜过程，即在压力的作用下，溶剂及小分子 通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其 截留程度取决于膜结构。
——反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（包
括离子）而使溶剂通过，操作压力较高，一般为2～ 10MPa；
压差 1.0～10
分离原理 筛分 筛分 筛分
应用举例
除菌，回收菌，分离 病毒
蛋白质、多肽和多糖 的回收和浓缩
盐、氨基酸、糖的浓 缩、淡水制造
渗析
浓差
筛分
脱盐，除变性剂
电渗析 渗透气化
电位差
电荷、筛分
脱盐，氨基酸和有机 酸分离
压差、温 溶质与膜的亲 有机溶剂与水的分离，
差
和作用
共沸物的分离
二、膜材料及分类
（2）结构形式
多层滤板堆叠，经密封后，由季紧螺栓固定。
（3）工作过程
半透膜
进水
耐压容器
透水板 透过水
浓缩水
板 式 超 滤 膜 装 置
（二）圆管式膜器件
1、基本部件
管状膜、圆筒形支撑体、管束板、不锈钢外壳、端 部密封
2、特点
① 流动状态好，流速易控制； ② 结构简单，容易清洗，安装、操作方便； ③ 装填密度较小，单位体积内有效膜面积小； ④ 耐高压，无死角，适宜于处理高黏度及固体含量
4、膜组件的结构与组装
端 盖
密 膜连 封 组接
浓缩 液
圈 件器
进耐压容器水口 Nhomakorabea透过 液
（四）中空纤维式膜器件
1、基本构成
（1）中空纤维膜
将膜材料制成外径为80～400μm、内径为 40～100μm的空心管，即为中空纤维膜。
（2）中空纤维膜组件
将大量的中空纤维一端封死，另一端用环氧 树脂浇注成管板，装在圆筒形压力容器中， 就构成了中空纤维膜组件。
4、中空纤维膜设备操作
（1）操作过程
过滤、浓缩→反洗→清 洗→正洗
第9章膜分离设备
第1节 膜分离概述
一、膜分离的基本原理
1、什么是膜分离
膜分离（MembraneSeparation）是以选择 性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力 的作用下，使原料中的某组分选择性地透过 膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、 浓缩等目的的分离过程。
2、膜分离的推动力
（1）借助外界能量，物质发生由低位到高 位的流动；
——纳滤膜孔径为2～5nm，能截留部分离子及有机
物，操作压力为0.7～3MPa；
——超滤膜孔径为2～20nm，能截留小胶体粒子、
大分子物质，操作压力为0.1～1MPa；
——微滤膜孔径为0.05～10μm，能截留胶体颗粒、
微生物及悬浮粒子，操作压力为0.05～0.5MPa。
（2）其他推动力
——电渗析采用带电的离子交换膜，在电场 作用下膜能允许阴、阳离子通过，可用于溶 液去除离子。
——气体分离是依据混合气体中各组分在膜 中渗透性的差异而实现的膜分离过程。
——渗透汽化是在膜两侧浓度差的作用下， 原料液中的易渗透组分通过膜并汽化，从而 使原液体混合物得以分离的膜过程。
各种膜分离法的原理和应用范围
膜分离法
传质推动 力
微滤（MF）
压差 0.05～0.5
超滤
压差 0.1～1.0
反渗透
2、特点
① 组装比较简单，可以简单地增加膜的层数 以提高处理量；
② 操作比较方便。 ③ 板框式膜组件组装零件太多；装填密度低；
膜的机械强度要求较高。
3、应用
超滤（UF）、微滤（MF）、反渗透（RO）、 电渗析（ED）
4、板框式反渗透膜组件
季紧螺栓型-装配图
（1） 结构单元
承压板、多孔支撑板、滤膜组成滤板
护都十分方便； （5）处理能力和规模选择性强； （6）体积小，占地少。
第2节 膜分离装置
一、膜分离系统组成
1、膜分离系统的构成
膜器件、泵、过滤器、阀、仪表、管路等
2、常用膜器件的类型
板框式、圆管式、螺旋卷式、中空纤维式、 毛细管式
二、常用的膜器件
（一）板框式膜器件
1、基本部件
平板膜、支撑盘、 间隔盘。三种部 件相互交替、重 叠、压紧。
1、常用膜材料
有机高聚物膜：纤维素类、聚砜类、聚酰胺 类、聚酯类、含氟高聚物、聚烯烃等
无机分离膜：陶瓷膜、玻璃膜、金属膜和分 子筛炭膜等
2、膜的种类
（1）对称膜：又称为均质膜，是一种
均匀的薄膜，膜两侧截面的结构及形态 完全相同。包括致密的无孔膜和对称的 多孔膜两种。
——传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜的 厚度可以提高透过速率。
较高的料液，比其他形式应用更为广泛。
3、类型与结构
管式膜组件又 分为内压型和 外压型两种。
内压型有单管 式和管束式两 种。
（三）螺旋卷式膜器件
1、基本部件
膜、多孔支撑层、原料水隔网、多孔中心管 构成：两层膜三边封口，构成信封状膜袋，
膜袋内填充多孔支撑层，一层膜袋衬一层隔 网，从膜袋开口端开始绕多孔中心管卷绕而 形成螺旋卷式膜器件。
螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图
膜，上下两层
密封
多孔透水材料
密封
密封
2、特点
① 结构紧凑，装填密度高 ② 制作简单，安装、操作方便 ③ 适合低流速、低压下操作 ④ 制作工艺复杂，膜清洗困难
3、工作过程
原料从端部进入组件后，在隔网中的流 道沿平行于中心管方向流动，而透过物进入 膜袋后旋转着沿螺旋方向流动，最后汇集在 中心收集管中再排出，浓液则从组件另一端 排出。