纳滤膜技术在医药行业的应用.docVIP

纳滤膜技术在医药行业的应用 ? ???纳滤膜是在上世纪八十年代初期，由美国FilmTec的科学家研制而出，它能使90%的NaCl透析，而99%的蔗糖被截留，由于这种膜在渗透过程中截留率大于95%的最小分子直径约为1纳米，因而它被命名为“纳滤膜”。由于它的独特性能――能完全截留大分子及多价离子，又能使小分子无机盐透过膜，而成为一种新兴的膜分离技术被广泛利用于各种工业生产领域中，作为物料的浓缩、脱盐来取代原有的树脂提纯、蒸发浓缩等工序。?? 因为无机盐能通过纳滤膜而透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透为低，这样，在保证一定的膜通量的前提下，纳滤过程所需的外加压力比反渗透低的多。而在同等压力下，纳滤的膜通量则比反渗透大得多。此外，纳滤能使浓缩与脱盐的过程同时进行。所以用纳滤代替反渗透，浓缩过程能有效快速地进行，并达到较大的浓缩倍数。由于具备以上特点，使得NF膜可以同时进行脱盐和浓缩并具在相当快的处理速度：用NF膜对抗生素、合成药进行浓缩脱盐具有常温无破坏、低成本、收率高、无二次污染问题的特点。 ? 详细介绍 ??? 1、抗生素发酵滤液的浓缩与纯化???? ?? 在制药工业中，目前抗生素的生产大多采用发酵的方法。发酵产生的溶液经过滤除去生物残渣、树脂脱色提纯后得到的解析液的抗生素浓度往往很低。通常都采用溶剂萃取的方法，薄膜蒸发等工艺进行纯化、浓缩。 ???? ?? 纳滤膜可直接浓缩抗生素树脂解析液，如头C的生产过程，利用纳滤膜的特性，将头C解析液浓缩到效价达到12万左右，即可用溶媒结晶法得到产品。采用纳滤膜浓缩的优点是浓缩过程无相变，而且整个过程可在常温下进行，解析液不会由于有热敏性而收到破坏，同时，采用纳滤浓缩可大大节省能耗，降低生产成本。另外，纳滤膜可用于浓缩抗生素发酵滤液的浓缩，如青霉素、红霉素的生产，用纳滤膜浓缩抗生素发酵滤液，至较小体积后再用有机溶剂的萃取，利用这种方法，现有的萃取设备的生产能力将大幅度地提高，并可大量减少抽提过程中溶剂的用量。 ???? ?? 图1、2形象地表示了抗生素的浓缩纯化过程，通常待浓缩的抗生素滤液（或解析液）被加在进料罐中，通过高压循环泵增压后输入膜组件，水和无机盐（或溶媒）通过膜而透析。而被膜截留的含抗生素的浓缩液则重新循环回到进料罐中，继续进行下一步的循环，直至达到给定的浓度后进入下一工序。  2、合成药的浓缩脱盐???? 合成药的生产工艺大致如图3： ???? ?? 由于合成过程产生大量的无机盐，一般会达到7～8％。在传统的工艺大都采用树脂提纯、脱盐，树脂的再生过程将造成二次污染，同时这类解析液浓度往往很低，因此必须利用薄膜蒸发或真空蒸发的方法进行浓缩，蒸发浓缩通常需很长时间，而且能耗大，温度不易控制，容易引起药液的变性分解。 ???? 利用纳滤膜分离技术的工艺如图4： ???? 纳滤膜系统浓缩脱盐的原理如图5： ???? ?? 利用纳滤膜对无机盐小分子的脱除效率及对大分子的截留性能，利用纳滤取代树脂脱盐及薄膜浓缩过程，可缩短生产工序，降低生产成本。在合成药浓缩过程中，无机盐随同水透过膜，而药液得到浓缩，在后期，补加去离子水将浓缩液内的无机盐小分子洗涤带出，直到药液内的无机盐脱除干净（透析液电导低于100US），则进入下一工序处理。 纳滤膜技术浓缩纯化的优点： ? 能耗极低（各种浓缩方法除水成本比较见图6）； ? 膜耐受的条件范围宽，浓缩倍数高； ? 设备结构简洁紧凑，操作十分方便，可实现自动化作业； ? 常温浓缩不破坏有效成分，损失率极低（0.1%以下），透析液不造成二次污染； ? 在浓缩的同时可脱除无机盐杂质，减少产品灰份；  ???? ?? 由上图可知采用纳滤浓缩工艺，单位除水成本基本在10～20元/吨水，而采用薄膜蒸发单位成本在100元/吨水左右，相差5倍之多，即使比较新的反渗透浓缩工艺，单位出水成本也在30元以上。 ???? ?? 另外，纳滤膜在染料生产、中药生产、有机废水处理等方面也都有较多的应用，新一代纳滤膜技术的出现为生物、医药、食品、化工工业降低生产成本提高产品品质提供了一条捷径，随着越来越多的企业认识到新技术所带来的巨大效益及竞争优势，纳滤膜技术在医药、化工、食品、冶金等领域的应用将越来越广，并为国家提倡的循环经济及可持续发展政策贡献一份力量。