膜分离的发展及其工业应用
膜分离技术在制药工业中的应用
膜分离技术在制药工业中的应用1. 引言1.1 膜分离技术在制药工业中的应用膜分离技术在制药工业中的应用非常广泛且重要。
随着制药工业的发展和科技进步，膜分离技术在药物制备、纯化、浓缩、分析以及输送系统中的应用越来越受到重视。
膜分离技术的应用可以提高药物的纯度和成品率，减少生产成本，缩短制药周期，保护环境等方面具有重要作用。
在药物纯化中，膜分离技术可以通过选择合适的膜材料和膜结构来实现对药物的高效分离和提纯，从而得到高纯度的药物成品。
在药物浓缩中，膜分离技术可以帮助将药物溶液中的水分去除，使药物浓缩、稳定和保存更加方便。
在药物分离和分析中，膜分离技术可以帮助分离出药物中的杂质，进行药物结构分析，从而确保药物的质量和安全性。
在药物输送系统中，膜分离技术可以实现药物的控释和定向释放，提高药物的治疗效果和降低药物的副作用。
2. 正文2.1 膜分离技术的基本原理膜分离技术是一种通过膜对不同组分进行选择性分离的技术。
其基本原理是利用多种不同类型的膜，如微孔膜、超滤膜、逆渗透膜等，通过物理和化学的方式实现对物质的分离。
膜分离的过程中，溶液会在压力的作用下通过膜的表面进行传递，而较大分子或杂质则无法通过膜的孔隙，从而实现对溶液的分离。
膜分离技术的基本原理包括超滤、逆渗透、微滤和气体分离等多种方式。
逆渗透膜是一种具有高选择性的膜，能够将水和溶解于水中的溶质有效分离。
而微滤膜则可以通过筛选作用将颗粒、胶体等大分子分离出去。
气体分离膜则是利用膜的孔隙大小和分子大小之间的差异实现对气体的分离。
膜分离技术的基本原理不仅能够应用于制药工业中的药物纯化、浓缩和分离，还可以应用于其他领域，如水处理、食品加工等。
通过不同类型的膜和不同操作条件的组合，膜分离技术在制药工业中具有广泛的应用前景。
2.2 膜分离技术在药物纯化中的应用膜分离技术在药物纯化中发挥着重要的作用，其主要原理是利用不同膜的特性来分离目标药物或杂质。
在药物生产过程中，药物可能会和其他成分混在一起，通过膜分离技术可以有效地将目标药物从混合物中提取出来。
膜分离技术及其在食品工业中的应用
膜分离技术的原理和工艺过程
3、收集透过膜的物质和浓缩物质，以实现物质的分离、纯化或浓缩。
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的应用
在食品工业中，膜分离技术主要应用于水处理、食品添加剂和配料的生产过 程中。
1、水处理方面：膜分离技术可有效去除水中的悬浮物、有机物、重金属离子 等有害物质，提高水质。同时，膜分离技术还可以实现水的软化、脱盐和浓缩等， 为食品加工提供优质水源。
3、饮料除菌和保鲜
3、饮料除菌和保鲜
膜分离技术可以用于饮料的除菌和保鲜，提高饮料的卫生质量和保存期。例 如，在瓶装饮料的生产过程中，采用超滤技术可以去除饮料中的微生物，延长瓶 装饮料的保质期。同时，纳滤或反渗透技术可以用于浓缩果汁，并将其制成固体 状，延长果汁的保存期。
与其他方法的对比分析
与其他方法的对比分析
在饮料工业中，膜分离技术与其他传统分离方法相比具有以下优势： 1、高效率和高质量：膜分离技术可以在常温下进行，不会对产品造成热损伤， 同时可以有效地去除杂质和微生物，提高产品的质量和稳定性。
与其他方法的对比分析
2、节能环保：膜分离技术不需要大量的化学试剂和高温高压条件，因此具有 较低的能源消耗和环境污染。
结论
通过不断优化膜材料的选择和工艺条件，可以进一步提高膜分离技术的效果 和降低成本；开发新型的膜分离技术也将为食品工业的发展带来更多的可能性。 因此，膜分离技术在食品工业中的应用具有广阔的前景和重要意义。
参考内容
引言
引言
膜分离技术是一种高效、环保的分离技术，在食品、医药、环保等领域得到 广泛应用。本次演示将重点介绍膜分离技术在饮料工业中的应用，包括膜分离技 术的原理、分类、特点等，以及在饮料工业中的具体应用案例和未来发展前景。
膜分离技术在食品工业上的应用
膜分离技术在食品工业上的应用一、本文概述随着科技的不断发展，膜分离技术作为一种新兴的分离和纯化技术，其在食品工业中的应用日益广泛。
本文旨在探讨膜分离技术在食品工业中的应用及其影响。
我们将首先概述膜分离技术的基本原理和类型，然后深入讨论其在食品工业中的多个应用领域，包括果汁澄清、乳制品生产、蛋白质分离、酒类精制以及食品添加剂的提取等。
我们还将讨论膜分离技术的优势，如高效、节能、环保等，以及面临的挑战和未来的发展趋势。
通过本文的阐述，我们希望能够为读者提供一个关于膜分离技术在食品工业中应用的全面视角，同时为其在食品工业中的进一步应用提供理论支持和指导。
二、膜分离技术的主要类型与特点膜分离技术是一种基于膜的选择性透过原理，利用不同物质在膜两侧的化学位差、电位差或浓度差，实现对混合物中各组分的分离、提纯和富集的技术。
在食品工业中，膜分离技术以其独特的优势，如操作简便、能耗低、分离效果好等，得到了广泛的应用。
膜分离技术的主要类型包括微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等。
微滤主要用于分离大颗粒物质，如悬浮物、细菌等；超滤则能截留分子量大于某一特定值的溶质，适用于分离蛋白质、胶体等；纳滤能够选择性地截留分子量介于超滤和反渗透之间的溶质，常用于去除有机物、色素等；反渗透则能够去除溶解性的无机盐、有机物等，是制备纯净水的主要手段；电渗析则利用电场作用下离子交换膜的选择透过性，实现对溶液中离子的分离。
这些膜分离技术各有特点，但共同的优势在于操作条件温和，不破坏物料的原有性质，且易于实现自动化和连续化生产。
膜分离技术在节能减排、提高产品质量和附加值等方面也具有显著优势。
因此，在食品工业中，膜分离技术被广泛应用于果汁澄清、乳制品加工、蛋白质提取、酒类精制等多个领域，为食品工业的发展提供了强有力的技术支持。
三、膜分离技术在食品工业中的应用膜分离技术以其独特的优势在食品工业中得到了广泛的应用。
其能够有效地分离、提纯、浓缩和精制食品原料，提高产品质量，同时也有助于节能减排，降低生产成本。
膜分离技术的研究及应用现状
膜分离技术的研究及应用现状近年来，随着生物技术、食品工业、医药行业等行业的不断发展，膜分离技术得到了广泛的应用和研究。
膜分离技术以其高效、节能、环保的特点广受好评。
本篇文章将重点介绍膜分离技术的研究现状以及应用现状。
一、膜分离技术的概述膜分离技术是利用特定的膜材料对流体进行过滤、浓缩、分离甚至纯化的技术。
利用膜的分子筛分作用，将大分子、微生物、固体颗粒等物质分离出去，同时残留在膜上的溶质、小分子等物质通过膜材料的选择性通道迅速传递，从而实现分离作用。
膜分离技术的具体分类有微滤、超滤、纳滤、反渗透等，根据膜孔径的不同进行区分。
二、膜分离技术的研究现状随着生物技术、食品工业、医药行业等的不断进步，人们对膜分离技术的研究也在不断深入。
近年来，膜材料的研究中，高通量、高选择性、高耐受性、高透过率的特殊膜材料成为研究热点。
同时，利用纳米技术对膜进行改性以进行特殊过滤成为研究重点之一。
另外，随着膜分离技术的发展，膜脱水技术、膜萃取技术、膜反应器技术、膜析吸合一技术等新的应用领域正在不断涌现。
例如，利用膜脱水技术实现高盐水资源化，将高浓度的盐水进行膜过滤分离，达到资源化利用的效果。
三、膜分离技术在生物制剂制备中的应用生物技术的应用范围非常广泛，包括酶的制备、蛋白质分离纯化、DNA分离等等。
膜分离技术的优势在于可以进行多级、连续、高效的生物制剂分离纯化过程，从而大大提高了生产效率和产品质量。
在这个领域，使用超滤等膜分离技术分离出蛋白质、分离出目标酶等，与传统工艺方法相比，可以节省时间、成本和提高产率。
四、膜分离技术在食品工业中的应用食品工业是一个庞大而重要的产业，食品加工过程中需要精细的处理技术。
膜分离技术在食品加工中的应用日益普及，通过膜技术可以对液体进行过滤、浓缩、分离等处理从而改善产品的质量和纯度。
例如，膜过滤可以用于酸奶、酒类不同物质的分离；利用微过滤的方法检测饮料中的微生物，以及富含蛋白质的食品中去除其他成分等。
膜分离技术在化工中的应用
膜分离技术在化工中的应用随着科技的发展，化工行业在不断推进，膜分离技术作为一种新型技术，已经被应用到了化工行业的很多领域，具有非常广阔的发展前景。
本文就来介绍一下膜分离技术在化工中的应用。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术是在膜的作用下，使溶液、混合气体等物质透过膜，分离出不同大小、形状、性质的物质的一种分离技术。
膜分离技术是以膜作为物理屏障，通过膜的选择性过滤和筛选，实现不同物质的迅速分离。
膜分离技术不仅有高效过滤、分离和提纯的特点，而且还能在保留溶液和气体完整性的同时，实现一定程度的削弱、改变介质性质等效果。
二、1.水处理领域膜分离技术在水处理领域有着广泛的应用。
膜分离技术可以用来处理各种污水，如酸性污水、电解污水、废油污水等，可以有效地去除溶解和悬浮性固体、重金属离子、有机物、微生物等。
同时，膜分离技术还可以用于制造高纯水，如电子工业中所需的纯水、空气净化行业中的净水等。
2.制药领域膜分离技术在制药领域也有着广泛的应用。
通过膜分离技术，可以分离出不同粒径和相对分子质量的物质。
例如，该技术可以用于生产高质量的注射用水，通过一步一步筛选，去除各种杂质和微生物，使其达到纯净的水质。
3.食品加工领域膜分离技术在食品行业的应用涉及到四大类：浓缩、分离、除菌和脱色。
如要生产浓缩果汁、乳制品、调味品等，在保留食品的原有口感、营养物质成分等的情况下，通过膜分离技术可以排除掉农药残留、乳清蛋白等杂质物质，使食品更加健康。
4.化学分离领域膜分离技术还可以在化学分离领域中应用。
通过膜分离技术，可以实现大分子物质和小分子物质的分离。
例如，通过膜分离技术还可以将混合的气体分离成几种组份，进行单一有用组份的提取。
5.环保领域膜分离技术在环保领域也有广泛的应用。
例如，通过膜分离技术可以处理地下水、含油废水、烟气脱硫等固、液、气三态污染物，从而实现环境污染的控制和治理。
三、膜分离技术的优势与传统的化工技术相比，膜分离技术的优势主要表现在以下几个方面：1.高效节能由于使用了膜作为过滤介质，因此可以实现无需加热、无需高压的过滤操作。
膜分离技术在制药工业中的应用
膜分离技术在制药工业中的应用膜分离技术是一种能够通过膜材料的选择性透过性来实现物质分离和纯化的技术。
它具有结构简单、操作方便、效率高、节能环保等优点，因此在制药工业中得到了广泛的应用。
1.超滤膜在生物制药中的应用超滤膜是膜分离技术中的一种常用膜，能够对分子量较大的溶质进行分离和纯化。
在生物制药中，常常需要对蛋白质、抗体等生物大分子进行分离和纯化。
超滤膜可以通过控制孔径大小，选择性地将溶质分子分离出来，从而实现生物大分子的纯化。
2.逆渗透膜在制药废水处理中的应用制药过程中产生的废水含有大量有机物和微生物等有害成分，直接排放会对环境造成严重污染。
逆渗透膜是一种可以过滤出水中微小颗粒和溶质的膜，可以有效去除废水中的有害物质。
逆渗透膜在制药废水处理中应用广泛，能够将废水中的有害物质高效地除去，达到环境保护的目的。
3.微滤膜在制药过程中的应用微滤膜是一种孔径较小的膜，可以对微粒、细菌等进行有效的分离。
在制药过程中，常常需要对药液进行微生物除菌，以保证产品的质量和安全性。
微滤膜能够有效地去除药液中的微生物，避免了传统除菌方法中需要高温或者化学药剂的使用，从而提高了制药过程的效率和产品的质量。
4.气体分离膜在制药质量检测中的应用制药产品在储存和运输过程中，常常会发生氧气、水分等有害气体的渗透，从而导致产品的贮存期和质量下降。
气体分离膜是一种可以选择性地将气体分离和纯化的膜，可以有效地去除有害气体，保证制药产品的贮存期和质量。
1.优势：(1)结构简单、操作方便：膜分离技术相对于传统的分离方法，不需要大量的设备和复杂的操作步骤，能够大大节省时间和成本。
(2)效率高：膜分离技术可以快速、高效地完成分离和纯化过程，提高了制药过程的效率。
(3)节能环保：相比传统制药过程中的热力操作，膜分离技术不需要高温和压力，能够节约能源，并且产生的废物少，对环境友好。
2.挑战：(1)膜的选择：不同的制药过程需要使用不同性质的膜，而且要求膜具有良好的选择性和通透性，因此膜材料的选择是一个关键问题。
膜分离技术在食品工业上的应用
膜分离技术在食品工业上的应用随着科技的不断发展，膜分离技术作为一种新型的分离技术，在食品工业中得到了广泛应用。
膜分离技术以其高效、节能、环保等特点，在食品加工过程中发挥着越来越重要的作用。
本文将详细介绍膜分离技术的原理、分类、特点，并探讨其在食品工业中的应用、存在的问题以及未来发展趋势。
膜分离技术是一种利用膜材料分离液体或气体混合物的新型分离技术。
其原理是利用膜材料的不同孔径和选择性能，将混合物中的不同组分进行分离、提纯和浓缩。
膜分离技术可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等类别，具有高效、节能、环保、操作简便等特点。
在饮料加工过程中，膜分离技术主要用于果汁、酒类等液体的澄清和提纯。
通过超滤技术，可以有效地去除果汁中的果胶、蛋白质、细菌等杂质，提高果汁的澄清度和口感。
同时，在酒类加工中，膜分离技术可以去除酒中的甲醇、乙醛等有害物质，提高酒的质量和安全性。
在发酵工业中，膜分离技术主要应用于菌体分离、蛋白质分离和发酵液的澄清。
通过微滤或超滤技术，可以有效地将菌体和未发酵的溶液进行分离，得到高纯度的菌体蛋白质。
同时，膜分离技术还可以去除发酵液中的杂质，提高发酵产物的质量和产量。
在蒸馏工业中，膜分离技术主要应用于脱盐、脱氧、脱氨等操作。
通过反渗透技术，可以有效地去除溶液中的无机盐、有机物和微生物，得到高质量的蒸馏产品。
例如，在制糖工业中，反渗透技术可以去除糖汁中的盐分和色素，提高糖的纯度和白度。
膜污染是膜分离技术中普遍存在的问题。
由于原料液中的悬浮物、微生物和有机物等杂质会附着在膜表面，导致膜通量下降，甚至出现堵塞和破裂等问题。
为解决这一问题，可以采用预处理措施，如过滤、沉淀、离心等，以去除原料液中的杂质。
定期清洗和化学清洗也可以有效地减轻膜污染。
膜的寿命是影响膜分离技术成本的关键因素之一。
由于膜材料本身的质量和加工工艺的限制，膜的寿命存在一定的局限性。
为延长膜的寿命，可以选用高分子量、高稳定性、低污染的膜材料，优化膜组件的设计和加工工艺，避免极端操作条件等。
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。
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膜分离技术的发展及其工业应用摘要:膜分离技术作为新型高科技分离技术之一,倍受众多工业的关注。
综述了膜分离技术的发展,及今后的发展趋势,对其在石化行业、水处理、食品行业主要工业应用进行较为详细的阐述。
关键词:膜分离技术;膜发展;膜应用分离技术的发展与人类的生产实践密切相关,伴随着生产力的发展,科学技术的进步,分离的方法也从简到繁,从低级到高级,工艺从一种方法到多种联用。
已由过去简单的蒸馏分离技术发展到现在复杂的超临界萃取技术,膜分离技术等。
膜分离技术[1],顾名思义,是利用一张特殊制造的,有选择透过性能的薄膜,在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。
实践证明,当不能经济地用常规的分离方法得到较好的分离时,膜分离作为一种分离技术往往是非常有用的,并且膜分离技术还可以和常规的分离方法结合起来使用,使分离技术投资更为经济。
表1是几种主要的膜分离过程及其传递机理,推动力,透过物,膜类型的比较。
表1几种主要的膜分离过程1发展史膜分离在生物体内广泛存在,而人们对其的认识、利用、模拟,及至目前的人工合成的过程却是极其漫长而曲折的。
膜分离技术发展大致可分为3个阶段:——50年代,奠定基础的阶段,主要是对膜分离科学的基础理论研究和膜分离技术的初期工业开发;——60年代～80年代,发展阶段,主要是使一些膜分离技术实现工业化生产,同时又开发研制了几种重要膜分离过程;——90年代～至今,发展深化阶段,主要是不断提高已实现工业化的膜分离水平,扩大使用范一些难度较大的膜分离技术的开发得到突飞猛进的发展,并开拓了新的膜分离技术。
1.1膜分离技术的起源200多年前,Abbe Nollet在1748年观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中,发现了渗透现象。
但是,直到19世纪中叶Gra-ham发现了透析(Dialysis)现象,人们才开始对膜分离现象重视起来,并开始研究。
最初,许多生理学家使用的膜主要是动物膜。
1867年Moritz Taube制成了人类历史上第一张合成膜——亚铁氰化钠膜,并以近代的观点予以论述。
随后,Preffer用这种膜在蔗糖和其他溶液进行试验,把渗透压和温度及溶液浓度联系起来。
接下来Van′t Hoff以Preffer的结论为出发点,建立了完整的稀溶液理论。
1911年Donnan研究了荷电体传递中的平衡现象。
1920年,Gibbs从热力学角度提供了认识渗透压现象和它与其他热力学性能关系的理论。
1925年世界上第一个滤膜公司(Sartorius)在德国Gottingen公司成立。
1930年Treorell Meyer,Sievers等对膜电动势的研究,为电渗析和膜电极的发明打下了基础。
1950年W.Juda等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜,电渗析过程得到迅速发展。
1.2膜分离技术的发展60年代末期,加利福尼亚大学的Yuster、Loeb、Sourirajan等对膜材料进行了广泛的筛选工作,结果发现乙酸纤维素也具有特殊的半透性质。
为了改进乙酸纤维素的透水性能,他们采用过氯酸镁水溶液为添加剂,经过反复试验,终于在1960年首次制成世界上具有历史意义的高性能非对称的乙酸纤维素反渗透膜,这使得Allied-Singned公司开创了RO工业应用的时代。
随后,制膜技术不断机械化、自动化,膜的形式也从平板膜发展到管式膜及中空膜等。
1971年Du Pont化学公司也推出三醋酸纤维素中空纤维透过器。
微滤、反渗透、超滤、透析及气体分离等膜分离技术都在60～80年代相继得到迅速发展。
1.3发展趋势近10多年来世界各国对膜分离技术的重视,极大地促进膜技术的发展,90年代Get Gmb H公司推出了渗透蒸发。
中科院近来开发的某种新型渗透汽化膜及其工艺过程,将变革MTBE 的生产工艺,产生可观的经济效益。
近几年开发的纳滤膜分离技术,其膜的孔径比反渗透膜稍大,截留粒子的直径为几个nm,分子量为200～500,允许通过单价离子,低分子量有机溶剂。
我国对纳滤技术的开发和应用也相当广泛。
随着新型膜材料的开发和膜过程的改进,膜分离技术将不仅可以替代某些单元操作,而且可以与许多单元操作相结合,以取得更好的分离效果。
例如将膜分离技术与催化反应结合起来形成膜反应器1 膜分离技术概述随着纳滤分离技术越来越广泛地应用于食品、医药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程,纳滤膜分离机理的研究也成为当今膜科学领域的研究热点之一。
1.1 微滤微滤主要是根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。
在给定压力下[(50~100) kPa],溶剂、盐类及大分子物质均能透过孔径为(0.1~20)Lm的对称微孔膜,只有直径大于50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留,从而使溶液或水得到净化。
微滤技术是目前所有膜技术中应用最广、经济价值最大的技术。
主要用于悬浮物分离、制药行业的无菌过滤等。
在微滤方面今后应着重研究开发廉价膜组件;耐高温抗溶剂的膜及组件;不污染,易清洗的长寿命膜。
1.2 超滤超滤和微滤一样,也是利用筛分原理以压力差为推动力的膜分离过程。
同微滤过程相比超滤的分离技术,可用于传统分离手段较难处理的恒沸物、近沸物系的分离,微量水的脱除及水中微量有机物的去除。
渗透蒸发是利用溶液的吸附扩散原理,以膜两侧的蒸汽压差[(0~100)kPa])做为推动力,使一些组分首先选择性地溶解在膜料液的侧表面,再扩散透过膜,最后在膜透过侧表面汽化,解吸,而一些不易溶解组分或较大较难挥发的组分被截留从而达到分离目的的过程,此过程采用的是用均聚物制成的非对称可溶性膜。
在这方面今后应重点研究:具有较好抗溶剂性能的膜组件;用于酸性、碱性以及被浓缩了的水溶液溶剂蒸汽中脱水的膜;用于有机物之间分离的膜;从水中除去有机溶剂性能较好的膜等[2,9~13]。
1.3 反渗透反渗透过程主要是根据溶液的吸附扩散原理,以压力差为主要推动力的膜过程。
在浓溶液一侧施加一外加压力[(1 000~10 000)kPa],当此力大于溶液的渗透压时,就会迫使浓溶液中的溶剂反向透过孔径为0.1~1 nm的非对称膜流向稀溶液一侧,这一过程叫反渗透。
反渗透过程主要用于低分子量组分的浓缩、水溶液中溶解的盐类的脱除等。
在这方面今后应优先发展抗氧化膜;耐细菌侵蚀的膜;透水性好的易清洗、消毒的膜。
1.4 纳滤纳滤是膜分离技术的一个新兴领域,纳滤膜(Nanofiltration Membranes)是20世纪80年代末期问世的一种新型分离膜,其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,约为200~2 000,由此推测纳滤膜可能拥有1 nm左右的微孔结构,故称之为/纳滤0。
纳滤膜大多是复合膜,其表面分离层由聚电解质构成,因而对无机盐具有一定的截留率。
目前国外已经商品化的纳滤膜大多是通过界面缩聚及缩合法在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄分离层。
纳滤也是根据吸附扩散原理以压力差作为推动力的膜分离过程。
它兼有反渗透和超滤的工作原理。
在此过程中,水溶液中低分子量的有机溶质被截留,而盐类组分则部分透过非对称膜。
纳滤能使有机溶质得到同步浓缩和脱盐,而在渗透过程中溶质损失极少。
纳滤膜能截留易透过超滤膜的那部分溶质,同时又可使被反渗透膜所截留的盐透过,堪称为当代最先进的工业分离膜。
由于它具有热稳定性、耐酸、碱和耐溶剂等优良性能,所以在工业领域有着广泛的用途随着纳滤分离技术越来越广泛地应用于食品、医药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程,纳滤膜分离机理的研究也成为当今膜科学领域的研究热点之一。
1.5 渗析渗析也称透析是最早被发现和研究的膜现象。
它是根据筛分和吸附扩散原理,主要利用膜两侧的浓度差使小分子溶质通过对称微孔膜进行交换,而大分子被截留的过程。
渗析主要用于从大分子溶液中分离低分子组分。
由于超滤技术的发展,渗析技术正逐渐被取代。
但是近年来,血液渗析技术的发展使渗析技术得到重视,血液渗析和血液超滤技术互有补充,各有侧重。
1.6 电渗析电渗析是膜分离技术中较为成熟的一项技术,它的原理是利用离子交换和直流电场的作用,从水溶液和其他一些不带电离子组分中分离出小离子的一种电化学分离过程。
电渗析用的是离子交换膜,这一膜分离过程主要用于含有中性组分的溶液的脱盐及脱酸。
电渗析的发展经历过三次大的革新:(1)具有选择性离子交换膜的应用。
(2)设计出多层电渗析组件。
(3)采用倒换电极的操作模式。
今后在这方面应重点研究的课题有:有较好的温度稳定性的膜;较好的双极膜;蒸汽消毒膜;抗污染膜等。
1.7 气体分离气体分离技术在20世纪90年代得到巨大的发展,现已广泛应用于空气中富氧、浓氮、天然气分离等领域。
它的基本原理是利用溶液的溶解和吸附扩散原理,以静压差[(1 000~15 000)kPa]作为推动力,根据混合气体中各组分透过膜的传递速率的不同而进行分离的过程。
气体分离过程用的是一种均聚物制成的非对称膜,这一过程主要用于气体及蒸汽的分离。
随着膜材料的进一步发展,气体分离这种高效经济的技术将得到改进,将会有更大的发展。
今后在这方面开发的重点是:研制皮层厚度小于5 000 nm的膜;开发高选择性的膜材料;对膜的超薄皮层进行活化处理等。
1.8 渗透蒸发渗透蒸发作为一种有相变化的膜分离过程是在近20多年才迅速发展起来的新的液体混合物#59#第4期孙福强,等.膜分离技术及其应用研究进展的分离技术,可用于传统分离手段较难处理的恒沸物、近沸物系的分离,微量水的脱除及水中微量有机物的去除。
渗透蒸发是利用溶液的吸附扩散原理,以膜两侧的蒸汽压差[(0~100)kPa])做为推动力,使一些组分首先选择性地溶解在膜料液的侧表面,再扩散透过膜,最后在膜透过侧表面汽化,解吸,而一些不易溶解组分或较大较难挥发的组分被截留从而达到分离目的的过程,此过程采用的是用均聚物制成的非对称可溶性膜。
在这方面今后应重点研究:具有较好抗溶剂性能的膜组件;用于酸性、碱性以及被浓缩了的水溶液溶剂蒸汽中脱水的膜;用于有机物之间分离的膜;从水中除去有机溶剂性能较好的膜等[2,9~13]。
1. 9 膜蒸馏膜萃取亲和膜分离膜反应膜分离技术与传统的分离技术相结合,发展出了一些全新的膜过程。
例如:膜蒸馏、膜萃取、膜反应、亲和膜分离等。
这些新的膜过程在不同程度上吸取了膜分离和传统分离方法的优点而避免了二者一些原有的缺点,是膜技术发展的主要方向。
膜蒸馏是膜技术与蒸发过程结合的新型膜分离过程,它应用疏水微孔膜,其特点是过程在常压和低于溶液沸点下进行,热侧溶液可以在较低的温度(例如40~50e)下操作,因而可以使用低温热源或废热。
与反渗透比较,它在常压下操作,设备要求低,过程中溶液浓度变化的影响小;与常规蒸馏比,它具有较高的蒸馏效率,蒸馏液更为纯净,无需复杂的蒸馏设备。