第八章 膜分离法.pptVIP

要减少浓差极化，通常采用错流操作 膜表面附近浓度升高，增大了膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低。 当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。当分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，也会在膜表面形成凝胶层。这种现象称为凝胶极化(gel polarization) 二、膜污染 定义——是指处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附，沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象 。 用膜阻力增大系数m来表征膜污染程度： m= J0- JV JV J0: 膜的初始纯水通量； JV:膜污染后用自来水漂洗后的纯水通量。 §4.4 膜浓差极化、污染现象和控制 三、防止方法 ①进料液的预处理；(预过滤、调Ph) ②选择合适的膜材料； ③改善操作条件。 对于已形成附着层的膜可通过清洗来改善膜分离过程。 §4.4 膜浓差极化、污染现象和控制 膜分离过程中遇到的最大问题是膜污染（membrane fouling），膜污染的主要原因： 凝胶极化引起的凝胶层; 溶质在膜表面的吸附层; 膜孔堵塞; 膜孔内的溶质吸附。 清洗方法 物理清洗法 高速水洗 等压水洗 反冲洗 化学清洗法 碱（0.1%，35℃,NaOH） 酸（0.1M HCl） 酶（非特异蛋白水解酶） 表面活性剂 螯合剂（EDTA） 氧化剂（过氧化氢、次氯酸盐） 原则： 去污能力好，对膜无损害，成本最低。 膜的保存 分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。 微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜； 而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。 膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。 膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。收缩变形使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。 膜的用途 浓缩：目的产物以低浓度形式存在，因此需要除去溶剂；（截留物为产物） 纯化：除去杂质； 分离：将混合物分成两种或多种目的产物； 反应促进：把化学反应或生化反应的产物连续取出，能提高反应速率或提高产品质量。 膜 海水淡化 工业废水处理 城市废水资源化 天然气 生物质利用 能源 水资源 传统工业 生态环境 除尘 CO2 控制 制 药 食 品 化工与石化 电 子 冶 金 燃料电池 洁净燃烧 § 4.5 膜分离技术的应用 膜技术的工业应用 工业领域 应用举例 金属工艺 金属回收；污染控制；富氧燃烧 纺织及制革工业 余热回收；药剂回收；污染控制 造纸工业 代替蒸馏；污染控制；纤维及药剂回收 食品及生化工业 净化；浓缩；消毒；代替蒸馏；副产品回收 化学工业 有机物除去或回收；污染控制；气体分离；药剂回收和再利用 医药及保健 人造器官；控制释放；血液分离；消毒；水净化 水处理 海水、苦咸水淡化；超纯水制备；电厂锅炉用水净化；废水处理 国防工业 舰艇淡水供应；战地医院污水净化；低放射性水处理；野战供水 § 4.5 膜分离技术的应用 膜分离法在生物产物的回收和纯化方面的应用可归纳为以下几个方面： 目标产物的部分纯化或浓缩 生物制品去除热源物质,洗滤除盐 细胞破碎后碎片的去除 滤过除菌 膜生物反应器 um A RELATIVE SIZE OF COMMON MATERIAL 过滤对象 MOLECULAR WEIGHT 分子量 0.001 10 0.01 100 0.1 1000 1.0 10 4 10 10 5 100 1000 10 6 10 7 100 200 5,000 20,000 150,000 500,000 Aqueous salts 中水盐份 Metal ions 金属离子 Sugars 蔗糖 FILTRATION TECHNO- LOGY 过滤方法 Pyrogens 热源 Virus 病毒 Colloidal silica 胶体硅 Albumin protein 白蛋白 Bacteria 细菌 Carbon black 碳黑 Paint pigment 颜料色素 Yeast cells 酵母 Milled flour 面粉 Beach sand 海滩沙砾 Pollens 花粉 RO 反渗透 Ultrafiltration 超滤 Microfiltration 微滤 Particle filtration 一般过滤 THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图 NF 纳滤 微生物菌体分离 对