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膜技术基础知识 Core technologies

 

 膜的分类
1. 按膜结构分类
  
液膜:按制膜质料形状去分类的一种,即以液态物资为星散介质构成的膜,亦叫液相膜或液膜。这类膜能够把两种气相,气液两相或两相不互溶的液体停止分开和增进星散,如乳化液膜和支持液膜。
  固膜:按制膜质料形状去分类的一种以固态物资为星散介质制成的膜,亦叫固相膜或固体膜。
  对称膜:一样平常指膜的各部分具有雷同的特性,其孔构造不随深度而转变的膜。膜的厚度局限为10~200um。
  非对称膜:由同种质料制成的,一层为致密星散层,其厚度一般为0.1~0.5um另外一层或多层(如无机膜)为支持层(其厚度为5~10um)。

2. 按化学构成分类
  差别的膜质料具有差别的化学稳定性、热稳定性、机械性能和亲和机能,关于差别的星散系统,应用差别质料制备的星散膜能够获得较好的结果。

有机质料

 纤维素类

 二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、硝酸纤维素等

 素酰胺类

 尼龙-66,芬芳聚酰胺、芬芳聚酰胺酰肼等

 芬芳杂环类

 聚哌嗪酰胺,聚酰亚胺、散苯并咪唑、散苯并咪唑铜等

 聚砜类

 聚砜、聚醚砜、碘化散砜、磺化聚醚砜等

 散烯烃类

 聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酸等

 硅橡胶类

 聚二甲基硅氧烷、素三甲基硅烷丙块,聚乙烯基三甲基硅烷

 露氟聚合物

 聚全氟硫酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等

 其他

 聚碳酸酯、散电解质

无机质料

 陶瓷

 聚化铝、氧化硅、氧化锆等

 玻璃

 硼酸盐玻璃

 金属

 铝、钯、银等

  有机膜:以有机高分子聚合物为质料制成的具有星散功用的渗出膜。这类膜的长处是轻易加工成型,本钱低。其瑕玷是正在高温,高压和有强吸附组分下,机能不稳定。
  无机膜:以无机质料为星散介质制成的具有星散功用的渗出膜,如金属膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金属合营物膜、分子筛复合膜、沸石膜和玻璃膜等,它具有化学稳定性好、耐高温、孔径散布窄和星散效力高档特性,可用于气体星散等。
  纤维素类是运用最早,也是运用最多的膜材,它重要用于渗出膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜、透析膜中,正在气体星散膜和渗出蒸发中也有运用。因为正在较下温度、酸性和碱性条件下纤维素膜易水解,另外易被很多微生物剖析,以是纤维素膜的耐久性较差。
  金属膜:以金属材料,如钯、银为介质制成的具有星散功用的渗出膜。可应用其对氢的消融机理制备超纯氢和停止加氢或脱氢膜回响反映。

3.  按星散机理分类:
  凭据星散机理,膜大抵分为多孔膜、无孔膜和载体膜,多孔膜正在处置惩罚溶液时凭据颗粒巨细停止星散,重要用于超滤和微滤;无孔膜应用星散系统中各组分溶解度或扩散系数的差别停止星散,重要用于气体星散、透析、蒸汽渗出等历程;载体膜是经由过程载体份子对某组分高度埋头的亲和性去实现差别组分的星散。

膜品种

膜功用

星散驱动力

透过物资

被截流物资

微滤

多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子

压力差

火、溶剂和消融物

悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物

超滤

脱除溶液中的胶体、各种大分子

压力差

溶剂、离子和小份子

蛋白质、各种酶、细菌、病毒、胶体、微粒子

反渗透和纳滤

脱除溶液中的盐类及低分子物资

压力差

火和溶剂

无机盐、糖类、氨基酸、有机物等

透析

脱除溶液中的盐类及低分子物资

浓度差

离子、低分子物、酸、碱

无机盐、糖类、氨基酸、有机物等

电渗析

脱除溶液中的离子

电位差

离子

无机、有机离子

渗出气化

溶液中的低分子及溶剂间的星散

压力差、浓度差

蒸汽

液体、无机盐、乙醇溶液

气体星散

气体、气体取蒸汽星散

浓度差

易透过气体

不容易透过液体

4. 按多少外形分类
  不管正在实验室照样正在工业生产中,膜都被制成肯定情势的组件作为膜星散装配的星散单位。正在产业上运用并实现商品化的膜组件重要有平板型、圆管型、螺旋卷型和中空纤维膜,响应的膜多少外形为平板式、管式、毛细管式和中空纤维式。后三种皆为管状膜,他们的差异重要是直径差别:直径〉10mm的为管式膜;直径正在0.5—10mm之间的毛细管式膜;直径〈0.5mm的为中空纤维膜。

  膜星散手艺体系运用
  膜星散的根基工艺道理是较为简朴的(拜见左图)。正在过滤历程中料液经由过程泵的加压,料液以肯定流速沿着滤膜的外面流过,大于膜截留分子量的物资份子不透过膜流回料罐,小于膜截留分子量的物资或份子透过膜,构成透析液。故膜体系皆有两个出口,一是回流液(稀释液)出口,另外一是透析液出口。正在单元工夫(Hr)单元膜面积(m2)透析液流出的量(L)称为膜通量(LMH),即过滤速度。影响膜通量的果素有:温度、压力、固含量(TDS)、离子浓度、黏度等。
        因为膜星散历程是一种纯物理历程,具有无相转变,节能、体积小、可拆分等特性,使膜普遍运用正在发酵、制药、动物提取、化工、水处理工艺历程及环保行业中。对差别构成的有机物,凭据有机物的分子量,挑选差别的膜,挑选适宜的膜工艺,从而到达最好的膜通量和截留率,进而进步消费收率、削减投资规模和运转本钱。
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        廓清纯化星散所接纳的膜重要是超/微滤膜,因为其所能截留的物资直径巨细散布局限广,被普遍应用于固液星散、巨细份子物资的星散、脱除色素、产物提纯、油水星散等工艺历程中。
        超/微滤膜星散可取代传统工艺中的天然沉降、板框过滤、实空转饱、离心机星散、溶媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺历程。
        廓清纯化手艺可采用的膜星散组件重要有:陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜、管式膜。
        接纳膜星散廓清纯化的长处:
        ●  可得到绝对的实溶液,产物稳定性好;
        ●  过滤星散收率下;
        ●  星散结果好,产品质量下,运转本钱低;
        ●  收缩消费周期,低落生产成本;
        ●   历程无需增加化学药品、溶媒溶剂,不带入二次污染物资;
        ●   操纵轻便,占地面积小,劳动力本钱低;
        ●   可拓展性好,轻易实现工业化扩产需供;
        ●   装备可主动运转,稳定性好,保护轻易。
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   膜星散手艺正在稀释提纯工艺上重要接纳截留分子量正在100~1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要特点是对二价离子、功用性糖类、小份子色素、多肽等物资的截留机能高于98%,而对一些单价离子、小份子酸碱、醇等有30~50%的透过机能,常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物资的洗脱和离子组分的调解、溶液系统的稀释等物资的星散、精制、稀释工艺历程中。
   纳滤膜星散手艺常被用于庖代传统工艺中的冷冻枯燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树脂工艺稀释、中和等工艺历程。
  稀释提纯手艺可采用的膜组件重要有:卷式膜、管式膜。
        接纳纳滤膜星散手艺稀释提纯的长处:
        ●  能耗极低,节约稀释历程本钱;
        ●  历程无化学反应、无相转变,不带入其他杂质及形成产物的剖析变性;
        ●  正在常温下达到稀释提纯目标,不形成有效成分的损坏,工艺历程收率下;
        ●  可完整脱除产物的盐分,削减产物灰分,进步产物纯度;
        ●  可回收溶液中的酸、碱、醇等物资;
        ●  装备构造简约松散,占地面积小;
        ●  操纵轻便,可实现自动化功课,稳定性好,保护轻易。

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1、制药行业

        ●  生物发酵液过滤除菌及下流星散纯化精制
        ●  树脂剖析液的稀释及剖析剂收受接管
        ●  农药水剂、粉剂的消费运用
        ●  中药浸提液过滤除纯及稀释
        ●  中药浸膏消费运用
        ●  合成药、原料药、中间体等的脱盐稀释
        ●  结晶母液收受接管
2、食品行业
        ●  乳浑废水处理
        ●  乳制品消费加工运用
        ●  果汁廓清脱色
        ●  食品添加剂纯化稀释
        ●  茶饮料廓清稀释
        ●  啤酒、葡萄酒、黄酒的精制加工
        ●  自然色素提取液的除纯及稀释
        ●  氨基酸发酵液过滤廓清及精制
3、染料化工和助剂
        ●  水溶性染料回响反映液的脱盐稀释
        ●  染料盐析母液废水收受接管
4、淀粉糖品
        ●  糖液星散纯化及稀释
        ●  果葡糖浆色普星散纯化
        ●  糖醇色普星散纯化
        ●  单糖、低聚糖及多糖的星散纯化及稀释
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        ●  纺织、染整、印染废水处理及回用
        ●  电镀工业废水整排放及资本收受接管
        ●  矿山及冶金废水处理收受接管
        ●  淀粉废水处理
        ●  造纸废水木质素收受接管及废水处理
        ●  电泳漆废水涂料收受接管
        ●  酸、碱废水处理收受接管
        ●  市政污水的处置惩罚及回用
        ●  洗车火、桑拿火、泅水池水、沐浴废水等轮回处置惩罚
        ●  工业生产所用的各种硬化火、纯水、超纯水制备
6、生物技术
        ●  生物卵白、多肽、酶制剂等酵液过滤廓清及精制
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