制药设备第三部分气固分离及膜分离资料.ppt

早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙—4、尼龙—66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水 的分离率在80％～90％之间，但透水率很低，仅 0.076 ml/cm2·h。 以后发展了芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜，pH适用范围为3～11，分离率可达99.5％（对盐水），透水速率为0.6 ml/cm2·h。长期使用稳定性好。由于酰胺基团易与氯反应，故这种膜对水中的游离氯有较高要求。 离子性聚合物可用于制备离子交换膜。与离子 交换树脂相同，离子交换膜也可分为强酸型阳离子 膜、弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴 离子膜等。在淡化海水的应用中，主要使用的是强 酸型阳离子交换膜。 磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜是最常用的两种离 子聚合物膜。 § 典型的膜分离技术及应用领域 典型的膜分离技术主要有微孔过滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、渗析(D)、电渗析(ED)、液膜(LM)及渗透蒸发( PV)等，下面分别介绍之。 微孔过滤技术 微孔过滤技术始于十九世纪中叶，二战时被用于检测城市给水系统的微生物污染。我国20世纪70年代开始研究。到目前为止，国内外商品化的微孔膜约有13类，总计400多种。 1）推动力：压力差（静压差），为0.01～0.2MPa 2）膜类型特点：均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm左右，过滤粒径在0.025 ～ 10μm之间 （也有称10nm ～10μm）,孔隙率70%～80%，107～108个小孔/cm2滤膜。 微滤膜本身性脆、易碎，机械强度差，实际使用时必须衬贴在多孔支撑体上，如烧结的不锈钢、烧结镍等；尼龙布、丝绸（需以密孔筛板支撑）。 微孔膜的主要优点为： ① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大 于制定孔径的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度为107孔/cm2，微孔体积占膜总体积的70％～80％。由于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快几十倍； ③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～150μm之间，因而吸附量很少，可忽略不计。 ④ 无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料， 过滤时没有纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的 滤液。 2.1 微孔过滤技术 3）透过组分：小于膜孔的物质，如水、溶剂、溶解物 截留组分：大于膜孔的物质，如悬浮物、细菌等 2. 微孔过滤技术应用领域 微孔过滤技术目前主要在以下方面得到应用： （1）微粒和细菌的过滤。 可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等，溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。 （2）微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 （3）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。 （4）药物的除菌和除微粒。以前药物的灭菌主要采用热压法。但是热压法灭菌时，细菌的尸体仍留在药品中。而且对于热敏性药物，如胰岛素、血清蛋白等不能采用热压法灭菌。对于这类情况，微孔膜有突出的优点，经过微孔膜过滤后，细菌被截留，无细菌尸体残留在药物中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。 许多液态药物，如注射液、眼药水等，用常规的过滤技术难以达到要求，必须采用微滤技术。 超滤技术 超滤技术始于 1861 年，最早使用的超滤膜是动物脏器膜。1864年Traube合成了第一张人工膜。我国于20世纪70年代末开始研究，80年代发展迅速。 1）推动力：压力差，为0.1～0.5MPa 2）透过组分：溶剂、离子、小分子（分子量＜1000） 截留组分：生物制品、胶体、大分子（分子量1000～300000）如酶、蛋白质等 3）分离机理：——根据分子特性、大小、形状进行分离 与微滤相似，主要也是为筛分作用。 4）膜类型特点：超滤膜均为不对称膜，其过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约5～10 nm。 超滤膜的结构一般由三层结构组成： 即最上层的表面活性层，致密而光滑，厚度为0.1～1.5μm，其中细孔孔径一般小于10nm； 中间的过渡层，具有大于10nm的细孔，厚度一般为1～10μm；