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药物分离与纯化技术课程

膜分离技术--膜过滤的基础理论

膜过滤的基础理论—膜分离技术大纲1.孔道特征2.截留率和截留分子量3.渗透通量

膜过滤的基础理论—膜分离技术表征膜性能的参数主要有：（1）膜孔道特征参数（孔径大小、孔径分布、孔隙度等）；（2）膜的截留率与截留分子量；（3）水通量等。

膜过滤的基础理论—膜分离技术膜的孔径一般用两个物理量来表述，即最大孔径和平均孔径。它们都在一定程度上反映了膜孔的大小，但各有其局限性。孔径分布是指膜中一定大小的孔占整个孔的体积百分数；孔径分布数值越大，说明孔径分布较窄，膜的分离选择性越好。孔隙度是指整个膜孔所占的体积百分数；孔隙度越大，流动阻力越小，但膜的机械强度会降低。（一）孔道特征

膜过滤的基础理论—膜分离技术膜对溶质的截留能力用截留率σ来表示，截留率是指对于一定相对分子量的物质，膜能截留的程度，其定义式为：（二）截留率和截留分子量当σ=1时，表示溶质全部被膜截留；当σ=0时，表示溶质能自由透过膜。由于除分子的大小以外，分子的结构形态、刚柔性、吸附作用等也影响膜的截留性能。

膜过滤的基础理论—膜分离技术截留率与相对分子量之间的关系，称为截留曲线，如图所示。质量较好的膜，截流曲线陡直，并可使不同分子量的溶质分离较完全；反之，截留曲线斜坦的膜将会导致溶质分离不完全。（二）截留率和截留分子量膜的截留曲线

膜过滤的基础理论—膜分离技术膜的孔径无法直接测量，通常用它所能截留溶质（截留率大于90%的物质）的分子量大小来表示，称为截留分子量；显然，截留率越高，截留分子量的范围越窄，其膜的性能越好。（二）截留率和截留分子量膜的截留曲线

膜过滤的基础理论—膜分离技术膜的处理能力（即溶剂透过膜的速率）是膜分离中的重要指标，一般用膜的渗透通量J来表示（又称透水率、水通量）；渗透通量J是指在一定压力下，单位时间内透过单位膜面积的溶剂体积。对于一个特定的膜来说，水通量的大小取决于膜的物理特性（如孔隙度、厚度、材质等），还与操作条件（如温度、膜两侧的压力差、所分离溶液的浓度及操作方式等）密切相关。（三）渗透通量

膜过滤的基础理论—膜分离技术渗透通量J的定义式可写为：（三）渗透通量

膜过滤的基础理论—膜分离技术制造厂一般采用纯水在0.35MPa，25℃条件下进行实验而测得。膜在使用过程中，由于膜本身的性质、操作因素和膜污染等原因，使膜通量大大降低，因此在工业生产中，膜的渗透通量是膜分离中重要的控制参数。（三）渗透通量

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