膜分离试验-合肥科佳高分子材料科技有限公司.PDF

膜分离实验 中国科大-黄山永佳膜技术中心 编著 实验一 超滤法分离明胶蛋白水溶液 一、实验目的 1．熟悉超滤的基本原理、板式超滤器的结构及基本流程 2 ． 了解超滤过程中的影响因素如温度、压力、流量及物料分子量等因素对超滤通量的 影响 3 ． 了解超滤器污染的原因及其对策 二、实验原理 超滤的技术原理近似机械筛分。当溶液体系由水泵进入超滤器时，在超滤器内的膜表面 发生分离，溶剂（水）和其他小分子量溶质透过具有不对称微孔结构的滤膜，大分子溶质和 微粒（如蛋白质、病毒、细菌、胶体等）被滤膜截留（图 1）。从而达到分离和纯化的目的。 图 1 超滤技术原理示意图 膜切割分子量是超滤的重要性质参数，主要是用截留分子曲线法测定。一般方法是用分 子量差异不大的溶质在不易形成浓差极化的操作条件下，将表观截留率为 90%-95%的溶质分 子量定义为截留分子量，溶质通常采用球型分子，常见的基准物质及其分子量见表 1。 截留曲线的形状与孔径分布有关，当孔径分布均匀时，曲线形状陡峭，成称为锐分割； 当孔径分布很宽时，曲线变化平缓，成称为钝分割（图 2）。锐分割的性能虽好，但能达到 此性能的膜几乎没有，目前供应的商品膜性能介于二者之间。一般来说，如果膜的截留率为 0.9 和0.1 时的分子量相差 5-10 倍，即可认为是性能良好的膜。 2 锐分割 % 钝分割 ， 率 留 截 相对分子量 图2 超滤截留分子量曲线 表 1 常用的基准物质及其相对分子量 基准物质 相对分子 基准物质 相对分子 基准物质 相对分子 量 量 量 葡萄糖 180 维生素 1350 卵白蛋白 45000 蔗糖 342 B-12 5700 血清蛋白 67000 棉子糖 594 胰岛素 12400 球蛋白 160000 杆菌肽 1400 细胞色素 C 35000 肌红蛋白 17800 胃蛋白酶 表征超滤膜性能的参数除截留分子量外，还有截留率和膜的纯水通量。截留率是指对一 定分子量的物质来说，膜所能截留的程度，其定义为 C C f p R C f 式中 C 为料液的浓度，C 为超滤液的浓度。膜的纯水通量是指料液为纯水时，单位时间透 f p 过纯水的体积，一般是在 0.13～0.3 MPa 压力下测定的。 三、实验装置 图3 为本实验的流程，料液先放入料液槽，由泵供给，旁路阀 3 用以调节进料流量，用 出口阀4 调节进出口压力，料液泵入系统后，超滤液用一排塑料收集管收集，截留液进入料 液槽循环。 3 图3 超滤实验流程