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膜分离技术的原理及应用领域

中国污水处理工程网 时间:2020-9-29 16:16:40

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  膜分离技术是一项高新技术, 虽然二百多年以前人们便已发现膜分离现象,但直到20世纪60年代开始, 由于美国埃克森公司第一张工业用膜的诞生,膜技术才进入快速发展时期。膜技术的发展虽然不长,但因为膜技术独具优越性,目前在工业中已得到广泛的应用,例如在环保、水处理、化工、冶金、能源、医药、食品、仿生等领域。

河南水之蓝膜分离.jpg

  1、膜分离技术的分离原理和特点

  1.1、微滤

  微滤是发展早、制备技术成熟的膜形式之一,孔径在0.05~10μm之间,可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去,滤液纯净,国际上通称为绝对过滤。微滤分离的实质是利用膜的“筛分”作用来进行的。即:比膜孔大的颗粒的机械截留、颗粒间相互作用及颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥架作用这三种方式来实现的。

  1.2、超滤

  超滤的截留相对分子质量在1000~100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程,是膜表面上的机械截留 ( 筛分)、在膜孔中的停留( 阻塞)、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。

  2、膜分离技术在当前各领域中的应用

  2.1、膜分离技术在食品领域的应用

  2.1.1、在乳制品加工中的应用

  根据超滤膜过滤特性,利用超滤膜可以将牛奶中一些组分分离。蛋白质分子量较大, 超滤膜可以截留几乎全部的蛋白质,而水、乳糖、可溶性盐类等组分可以自由通过,过滤后可以得到蛋白质可含量高达 80%的脱脂浓乳。Jevons 等人的研究表明,将超滤与反渗透用于软干酪和酸乳的预浓缩,可以提高其原料乳浓度,有效的提高奶酪的产量。2007年甘肃膜科院采用反渗透技术对原料乳浓缩的研究,可以将原料乳中的非脂乳固体从12%浓缩至24%。现在超滤广泛应用于奶酪的生产中,经超滤使乳浓缩,可减少后序生产过程中产生的乳清,减少酪蛋白的损失。

  2.1.2、在油脂加工中的应用

  在油脂精炼过程中,传统的水化脱胶一般只能除去毛油中磷脂的 80-90%,而脂溶性的磷脂却很难消除。通过超滤膜能将磷脂基本脱除,主要由于磷脂在非极性溶剂中会形成一种分子量达2×105~5×105的缔合物,适宜运用超滤膜将磷脂分离出来。

  2.2、膜分离技术在医药工业中的应用

  2.2.1、在中药制剂中的应用

  膜分离技术在中草药研究和生产中已经得到了广泛的应用,张传平等将膜分离技术用于板蓝根颗粒的生产中,利用膜分离技术精制及浓缩板蓝根的水提液。姜翠莲报道了清开灵注射液的膜分离技术,采用聚丙烯腈超滤膜( 孔径为 50,100,150 KD) 对六混液进行超滤,超滤技术应用于清开灵注射液的生产,显示了可行性和优越性。

  2.2.2、在抗生素生产中的应用

  采用二氯对二甲苯修饰的方法,制备聚苯并咪唑( PBI)纳滤膜,并将其应用于头孢氨苄的分离浓缩;Zhang等用哌嗪和盐酸 trimeaoyl 界面聚合的复合膜用于抗生素分离,其分离效率可与商用纳滤膜媲美。