生物工程下游技术膜分离技术.docVIP

生 物 工 程 下 游 技 术 小 综 述 姓名：宋 媛 媛 班级：B110709班 学号： 生物工程下游技术小综述 ——膜分离技术的研究现状与应用 一、概述 膜分离技术是利用具有一定选择性透过特性的过滤介质对物质进行分离纯化的技术。近代工业膜分离技术的应用始于20世纪30年代利用半透性纤维素膜分离回收苛性碱，60年代以后，不对称性膜制造技术取得了长足的进步，各种膜分离技术也迅速发展，在包括生物物质在内的分离过程中得到越来越广泛的应用，成为最重要的分离技术之一。 膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前途的重大生产技术。西方发达国家都已将膜分离技术列入21世纪优先发展的高新技术，甚至可以说，凡是物料以流体状态运行的生产过程，膜技术都有用武之地。所以，1987年，在日本东京召开的国际膜与膜过程会议指出：“在21世纪的多数工业中，膜过程扮演着战略角色。” 二、膜分离技术原理及特点 1. 原理 膜分离是指用半透膜作为障碍层,借助于膜的选择渗透作用,在能量、浓度或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离提纯。由于半透膜中滤膜孔径大小不同,可以允许某些组分透过膜层,而其它组分被保留在混合物中,以达到一定的分离效果。 分离膜具有选择透过特性，它可以使混合物质有的透过、有的被截留，但是不同的膜分离过程，它们使物质透过、截留的原理则不尽相同，总的来说，分离膜之所以能使混在一起的物质分开，不外乎两种手段，即根据混合物物理性质的不同或者化学性质的不同。 2. 特点 2.1 膜分离过程的分离效率比较高，并且大多数可以在较温和的条件下进行，操作的温度和压强比较低，适合生物活性物质的分离，可以最大限度的保存产品的生物活性。 2.2 膜分离过程的耗能一般较低。这是由于其分离过程条件温和，加热或者冷却的耗能较小，另外，膜分离过程一般不涉及相变，而相变潜热很大。 2.3 膜分离过程在密闭空间内进行，污染小。在过程中不用添加任何外来的化学物质,透过液可以循环使用,从而降低了成本,并可以减少环境污染。 2.4 膜分离过程具有相当大的选择性。适用对象广泛,可以分离肉眼看得见的颗粒,也可以分离离子和气体。 2.5 膜分离设备简单，处理规模和能力易调节、设备操作和维修方便、易实现自动化。该过程可以在室温下连续操作,设备易于放大,可以专一配膜,选择合适的膜,从而得到较高的回收率。 三、膜分离技术的类型 目前己经研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透等。 微滤 微滤是世界上开发应用最早、制备方便、价格便宜和应用范围较广的膜技术。微滤是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的压力驱动型膜过程。基于微孔滤膜发展起来的微滤技术是一种精密过滤技术，主要用来从气相和液相物质中截留微米及亚微米级的细小悬浮物、微生物、微粒、细菌、酵母、红细胞、污染物等以达到净化、分离和浓缩为目的，与常规过滤技术相比，微滤具有以下特点。 微滤被截留的粒子很小，已不再是不可压缩的刚性离子。 微滤更多见的是采用切向过滤，这样膜表面上的粒子层很薄，大大减小了过滤阻力，此时的微滤更确切地说属于增侬过程。 作为微滤推动力的压强差较大，常采用0.1~0.3MPa，故微滤一般不用真空过滤。 在微滤过程中，随着过滤的进行，膜孔逐渐被堵塞，到一定程度时必须停下来清洗，因此，严格来讲微滤不能算是真正意义上的连续过滤，而只是间歇过滤。 微滤操作的温度上限原则上取决于膜和物料的耐热程度，有机膜主要是膜的耐热性起制约作用，无机膜主要由物料的耐热性决定操作温度。 超滤 超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程，最早使用的超滤膜是天然动物的脏器滤膜。超滤是利用膜的透过性能，在静压差的推动力作用下，达到分离离子、分子及某种微粒目的的膜分离技术。超滤膜的孔径为1nm~0.05μm，其所分离的组分直径为5~10nm，可分离相对分子质量大于500的大分子和胶体。超滤有一下操作特点。 超滤常采用切向过滤，以减少过滤阻力，因此它也属于增侬过程。 超滤常用的压强差为0.1~0.5MPa，最大可达1MPa。 一般认为微滤和超滤间的分离界限大致在0.1μm，但实际上两者的分离范围往往是有所重叠的，并无严格的界限。 在超滤过程中，随着过滤的进行，同样会有膜孔逐渐被堵塞，导致滤液流量下降的现象，到一定程度时必须停下来进行清洗，因此，严格而言超滤也是间歇过程。 超滤常用于分子间的分离，一般的准则是如果要达到良好的分离，被分离分子间的相对分子质量要相差一个数量级。 纳滤 纳滤是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术。纳滤属于以压力差为推动力的膜分离过程，纳滤膜大部分为荷电膜，其对无机盐的分离行为不仅由化学势梯