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膜分离技术及其应用默认分类2008-07-14 11:01:42 阅读215 评论2 字号：大中小订阅1．前言膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组份透过而保留混和物中其他组份，从而达到分离目的的技术。
它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和省能等优点，已作为一种单元操作日益受到人们极大重视。
在其发展过程中，1960年Loeb和Sourirajan制备出第一张具有高透水性和高脱盐率的不对称反渗透膜是膜分离技术发展的一个里程碑，使反渗透技术大规模用于水脱盐成为现实。
自此以后，不仅在膜材料范围上有了极大扩展，而且在制膜技术、组件结构及设备研制方面也取得了重大进展。
这些进展又大大促进了微滤和超滤技术的发展，使整个膜分离技术迅速向工业化应用迈进。
目前，膜分离技术已在电子工业、食品工业、医药工业、环境保护和生物工程等领域中得到广泛应用。
液体中通常含有生物体、可溶性大分子和电解质等复杂物质。
其主要组成及其尺寸大小列于表1。
表1 液体中可能存在的主要成分组份分子量（D）尺寸大小（nm）酵母和真菌103 ~104细菌300~104胶体100~103病毒30~300蛋白质104~106 2~10多糖104~106 2~10酶104~106 2~10抗体300~103 0.6~1.2单糖200~400 0.8~1.0有机酸100~500 0.4~0.8无机离子10~100 0.2~0.4图1是按分离的粒子或分子大小分类的各种分离过程。
由图可知，五种主要的膜分离过程覆盖了一个相当宽范围的粒子大小。
通常沉淀、过滤存在澄清不彻底、劳动量大、时间冗长等缺点；离心、超离心又有投资运行费用高、操作与维修困难等问题。
在分离浓缩步骤中，可用离子交换、蒸发、色谱等手段，但存在处理量、以及有些物质对热与化学环境敏感等问题。
膜分离技术由于具有如下优点而使其能在生物产品分离、提取与纯化过程中发挥作用：（1）处理效率高，设备易于放大；（2）可在室温或低温下操作，适宜于热敏感物质分离浓缩；（3）化学与机械强度最小，减少失活；（4）无相转变，省能；（5）有相当好选择性，可在分离、浓缩的同时达到部分纯化目的；（6）选择合适膜与操作参数，可得到较高回收率；（7）系统可密闭循环，防止外来污染；（8）不外加化学物，透过液（酸、碱或盐溶液）可循环使用，降低了成本，并减少对环境的污染。
植物提取液常温膜法除杂浓缩系统在植物（中草药）提取过程中，我们大多采用水、乙醇、甲醇为溶剂，将我们需要的组分从植物或中药材原料中提取出来。
由于提取液体积大，同时，里面含有大量的色素、胶体、蛋白、鞣质、植物纤维等杂质，需要在工艺后期通过大孔树脂、立交树脂或萃取工序将杂质去除，通过蒸发浓缩将提取液中的溶剂脱出，得到我们需要组分成品。
以上传统的生产工艺，有着如下的工艺劣势：（1）提取液体积量较大，进行热浓缩工艺过程的时间较长，生产效率低；（2）热浓缩体积较大，蒸汽等消耗量大，能耗高；（3）乙醇提取液热浓缩过程中，对乙醇的损失较大，增加了生产成本；（4）热浓缩过程没有除杂、难以提高产品品质；（5）传统工艺，人工劳动强大，增加了大量的人工成本；膜分离工艺膜分离技术是一种分子级别的过滤，能根据具体要求选择合适的分离孔径级别，达到分离除杂或浓缩脱盐的目的。
其独特的错流过滤方式能有效的防止膜堵塞污染，延长使用寿命，降低运行成本。
植物（中草药）提取液通过预处理去除部分固性杂质，经预处理之后的料液经过超滤膜澄清系统澄清除杂处理，超滤澄清液进入浓缩膜系统，浓缩脱溶剂的过程中，脱掉部分小分子杂质，浓缩液继续后续工艺处理。
如需要提高产品纯度和质量，在膜预处理之后，我们可以通过小分子超滤精确除杂处理，超滤液再进入浓缩系统，进行浓缩处理。
膜工艺流程：提取液→预处理→超滤→小分子超滤→膜浓缩→单效/多效→后续工艺膜工艺优势：（1）提取液经过预处理之后进行超滤，去除溶液中的大分子蛋白、鞣质、淀粉、植物纤维、多糖等，提高提取液的澄清度，有利于保护后续浓缩膜，保证浓缩效果，延长浓缩膜的使用寿命。
（2）小分子超滤能有效除去溶解性的大分子蛋白、多糖、胶质等杂质，提高产品纯度和质量。
超滤膜孔径、材质可选择性范围广，可根据具体产品进行分析和选择。
（3）浓缩膜可以有效的截留指标成分，脱出溶剂，达到浓缩的目的；浓缩出水无色澄清透亮，可以直接提取回用或排放，节约水资源，减轻环保压力。
常用的膜分离过程常用的膜分离过程 - 微滤微滤膜过滤技术，使过滤从一般比较粗糙的相对性质，过渡到精密的绝对性质。
它可以分为表面型和深层型两类。
我国的微滤膜技术的研制和生产起步较晚，70年代以前我国几乎没有专业的人员在从事这方面的研究。
在十几年的发展之后，我国在这方面取得了显著的成绩。
微滤膜、微滤组件单元及其相应的配套设备，在质量、品种、规格等方面可达到国际先进水平。
微滤的总销售额比所有其他膜过程之和还要大，年销售额目前已达到15亿美圆。
特别是通过国家“七五”和“八五”重大科技项目攻关后，使我国微滤膜及其配套部件又有了新的长足的发展。
◎微孔滤膜应用范围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。
常用的膜分离过程 - 超滤◎超滤膜发展概述超滤膜是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，它利用的是筛分原理分离，对有机物截留分子量从10000～100000 Dalton可选，适用于大分子物质与小分子物质分离、浓缩和纯化过程。
最早使用超滤膜的是天然动物脏器薄膜。
历史上1861，1867，1907，1960，1963，1965，都是超滤膜技术取得进展的年份。
我国在超滤技术上的应用，最先是研制出来管式超滤膜及组件。
根据资料显示，1990年世界膜市场中超滤及相关装置的年销售额已达3.54亿美圆。
随着膜工业的快速发展，膜工业中超滤这一分支，也必将显示出它的应用前景。
◎超滤的应用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常用的膜分离过程 - 纳滤◎纳滤的发展概述20世纪80年代末，随着新的制膜方法（如界面聚合法）的出现和制膜工艺的不断改进，一批新型复合膜（如疏松型反渗透膜和致密型超滤膜）得以问世，并受到极大的关注，现在人们习惯上将这类膜称为纳滤膜。
