膜分离技术在抗生素提取中的应用

哈 尔 滨 师 范 大 学

学士学位论文开题报告

论文题目 膜分离技术在处理废水中的应用

学生姓名

指导教师

年 级 xxxx级xx班

专 业

2017 年 3 月

说 明

本表需在指导教师和有关领导审查批准的情况下，要求学生认真填写。

说明课题的来源（自拟题目或指导教师承担的科研任务）、课题研究的目的和意义、课题在国内外研究现状和发展趋势。

若课题因故变动时，应向指导教师提出申请，提交题目变动论证报告。

课题来源：

对于中国城市水资源污染的调查显示，水资源污染最主要是工业废水，电镀废水和印染废水，中国城市水污染普遍严重，而膜分离技术可以解决上述问题，膜分离技术在国内比较落后，急需改进，针对以上问题来确定题目为膜分离技术在处理废水中的应用，有利于膜分离技术在实际中的运用。

课题研究的目的和意义：

研究目的：

进入21世纪以来，中国城市化正在逐步加快，加入WTO后，中国重工业的发展迅速，由此带来的工业废水正在与日俱增，中国城市人口稳步上升，带来的生活污水也不容忽视，中国的水资源正在面对巨大的挑战。常规的分离与处理方法分离污水的效率极低，而分离技术在污水处理效率而且绿色环保，膜处理技术对于工业废水、电镀废水与印染废水等方面实际应用较少，解决城市废水污染问题，提高水质，可以进一步探索膜分离技术在海水分离的运用。

研究意义：

通过对膜分离技术的起源、发展及运用现状，掌握膜分离技术的原理，对膜材料的分离、膜过程、膜反应器的探究。详细介绍膜处理技术在工业废水、电镀废水与印染废水的实际应用情况，对于膜处理技术的进行改进，加快分离效率，提高分离后的水质，改进膜分离的材料，可以解决城市污水，减少污水对环境污染，膜分离技术具有绿色节能的特点，也可以保证人类可持续发展。

国内外同类课题研究现状及发展趋势：

国内外研究现状：

膜分离技术作为一门新兴的科学技术，它是由材料科学与介质分离技术相互融合的，它具有分离高效、设备与操作简单、节省能量、绿色环保的特点，他还是一种新型高效、分离精密的技术，在实验中运用也比较广泛。膜分离技术成为世界的研究热点，它可以将海水的变成淡水的超前沿的净化技术，而且花费的成本极低，膜分离技术在未来拥有广阔的市场需求，在其他领域它也将备受瞩目。膜分离技术中膜处理过程有众多的选择，其中有微滤／超滤、徽滤／反渗透、微滤／超滤／反渗透或纳滤结合的膜处理。膜技术分离可以减低人类对环境的污染，其应用前景非常广阔，如饮用水的水质提高、工业废水的处理、垃圾填场渗滤液的处理、石油化工处理。对于石油化工膜分离技术是重要应用的领域，可以从油田淡水供应方面，再到生产、加工过程的反应、分离、浓缩、纯化等方面。目前，这些技术运用还处于初级阶段，所以说膜分离技术发展迅速。在国外，运用膜处理技术处理工业废水、废气已经很成熟，已经取得很大的成就，也带来巨大的经济效益和社会效益，间接保护环境与水资源。膜分离技术包括微滤、超滤、反渗透、电渗析的过程外，渗透汽化等其他膜技术也在飞速的发展。

Hangzhou Watech Membrane Engineering CO，。LTD

1 概述

中药是我们中华民族几千年文化的重要传承，它以自身独特的疗效，在医药领域中占据着十分重要的地位。但是中药成分复杂，而传统的中药提取分离方法存在着工艺复杂，分离效率低等不足。因此现在大多的中药制剂都有着服用剂量大，体积大不易携带，制剂粗糙质量不稳定等缺点。因此为了实现中药的现代化，真正的把中药推向世界市场，必须应用高新的技术提高中药制品的质量，达到中药“去粗

存精”的目的，以实现中药的现代化生产。其中膜分离技术可以去除中药提取物杂质、富集有效部位或有效成分, 被认为是中国中药制药工业中亟待推广的高新技术之一。

2 膜分离技术的原理与特点

膜分离技术作为一个新兴的物质分离提纯与浓缩的工艺，具有许多优点。如可在常温下连续的操作、无相变化无化学变化；在工业生产中有节能环保以及生产过程不产生污染的优势。因此它在食品、医药、生化等领域发展迅猛。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，用半透膜作为选择障碍层，然后利用膜的选择性（孔径），以膜的两侧存在的能量差作为动力，允许某些组分透过而保留混合物中的其他组分，从而达到分离、提纯或者浓缩的技术。膜分离技术应用于中药研究主要包括以下几种类型：微滤（MF ）、超滤（UF ）、纳滤（NF ）、反渗透（RO ）。四种膜的透过机理基本相同，主要根据被分离物的粒子的大小所采用膜的结构与性能有所差异。我国将膜分离技术用于中药的提取分离、纯化研究已经二十多年，取得了较大的进展，已经替代了部分中药的生产工艺。

3 膜分离技术的分类以及在中药领域的应用

3.1 微滤(MF的应用

微滤膜通常截留粒径大于0.05μm 的微粒。膜孔径范围为0.1~5μm，操作压差范围通常为0.05~0.2MPa，介于常规过滤和超滤之间。在中药工业中既可用于中药液体制剂的澄清，也可以用于中药的精制分离。 黄雪珍采用孔径为0.1，0.2，0.5，0.8μm 陶瓷膜过滤蝙蝠蛾被毛孢菌丝体水溶液，结果见表一。结果表明采用膜过滤中药水提液并非孔径越大越容易过滤，而是有一个最佳孔径。因为当膜孔径小时，因其不能通过膜孔而被截留；当膜孔径增大到一定程度时，有部分粒子嵌顿在膜孔上，使有效的孔径减少，从而导致过滤变难。考察了膜孔径、膜面积、药液浓度、工作压力和工作温度的影响，确定了合适的过滤操作工艺为：膜孔径为0.2μm、面积0.3 ㎡、压力为0.2MPa 、温度为80℃。同时与醇沉技术比较，醇沉技术所得产品口感有酱油味，难喝；膜分离技术除杂率略低于醇沉，但腺苷损失明显较低，而且产品的口感好，有甜味。因此陶瓷膜过滤可应用于蝙蝠蛾被毛孢菌丝体水溶液的分离纯化工艺。

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--完整版学习资料分享---- 膜分离技术的应用及发展趋势

摘要：综述膜分离技术的分离机理、特点、种类，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。

关键词：膜分离技术；微滤；超滤；纳滤；生化产品；微生物制药

膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术的交叉结合，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，尤其在食品、医药、生化领域发展迅猛。据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。笔者在此综述了膜分离技术的原理及其应用现状，并展望其发展趋势。

1 膜分离技术

1.1 原理

膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3 种。 -----WORD格式--可编辑--专业资料-----

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1.2 特点

膜分离技术具有如下特点[2] ：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。

专注物料浓缩分离提纯技术

膜分离技术生产抗生素已经成为重点研究方向

专注物料浓缩分离提纯技术

抗生素是人们对抗细菌的武器，其发展历史已有一百年。抗生素是典型的以其人之道还治其人之身的药物。这种物质由细菌自身分泌，能破坏或减缓细菌生长。

青霉素作为第一种天然抗生素，在1928年被发现。抗生素在二战中的作用简直是毋庸置疑的，人们把抗生素与原子弹、雷达齐名为“二战三大发明”。青霉素的确是医学上的一次伟大革命。而链霉素的发现，才为抗生素的大发展奠定了方向，就是在土壤中寻找抗生素。在1万多个来自土壤的菌株进行筛选。最后在放线菌培养液里分离出了链霉素，链霉素是治疗结核病的有效药物。

正是由于抗生素能抑制细菌生长或杀灭细菌，主要对细菌感染性疾病有治疗作用。人们才对抗生素如此的依赖，需求量大，生产规模自然也十分庞大。如何有效生产抗生素，成为了人们重点关注的方向。

抗生素发酵液中的可溶性蛋白质分子量一般为几万至几十万，发酵液中的悬浮物和发酵副产物的粒径也较大，可采用膜分离进行分离和提炼，同时能除去料液中部分无机盐。德兰梅勒膜分离技术运行无相变，浓缩倍数高，不破坏产品的结构，能较彻底去除料液中的固体颗粒、可溶性蛋白、多肽、细菌、热原，还有大部分色素等。

抗生素膜分离设备工艺抗生素优势显著，已成为重点方向

1、抗生素膜分离设备分离精度高，滤液透光率高，减小了离子交换树脂及真空浓缩的污染，促进了结晶; 专注物料浓缩分离提纯技术

2、抗生素膜分离设备滤液中杂质蛋白和多糖胶体含量大大降低，从而使后续有机超滤纳滤膜过滤浓缩时的膜污染减小了，通量增加，清洗周期和使用寿命得到延长。

德兰梅勒根据抗生素膜分离处理要求定制性价比高的工艺包，对整个抗生素膜分离系统进行全面分析和合理设计，使抗生素膜分离系统设计、制造、生产各工艺环节得到有效控制，以实现整套工艺包的经济性能与技术优势双结合，从而为客户提供既专业又完善的工艺包设计。