《制药设备与工艺设计》膜分离设备.ppt

第四节膜分离设备大豆分离蛋白传统生产工艺借助于一定孔径的薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离、提纯或浓缩的新型分离技术。1、膜分离技术的地位和影响2、膜分离技术优点......高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年，耐克特（A.Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。1861年，施密特（A.Schmidt）首先提出了超过滤的概念。他提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过滤。然而，真正意义上的分离膜出现在20世纪60年代。1961年，米切利斯（A.S.Michealis）等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水—丙酮—溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的超过滤膜。美国Amicon公司首先将这种膜商品化。50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。1967年，DuPont公司研制成功了以尼龙—66为主要组分的中空纤维反渗透膜组件。同一时期，丹麦DDS公司研制成功平板式反渗透膜组件。反渗透膜开始工业化。自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先出现的分离膜是超过滤膜（UF膜）、微孔过滤膜（MF膜）和反渗透膜（RO膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得很大的发展。80年代气体分离膜的研制成功，使功能膜的地位又得到了进—步提高。具有分离选择性的人造液膜是马丁（Martin）在60年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖在固体膜之上的，为支撑液膜。60年代中期，美籍华人黎念之博士发现含有表面活性剂的水和油能形成界面膜，从而发明了不带有固体膜支撑的新型液膜，并于1968年获得纯粹液膜的第一项专利。70年代初，卡斯勒（Cussler）又研制成功含流动载体的液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。黎念之(NormanN.Li)博士小传二、典型的膜分离技术及应用领域微滤(ME,microfiltration)超滤(UF，ultrafiltration)纳滤(NF,nanofiltration)反渗透(RO,reverseosmosis)电渗析(ED,electrodialysis)膜电解(ME,membraneelectrolysis)扩散渗析(DD,diffusiondialysis)气体分离(GS,gasseparate)蒸汽渗透(VP,vaporpervation)全蒸发(PV,fullevaporation)膜蒸馏(MD,membranedistillation)膜接触器(MC,membranecontactor)2、按膜孔径或截留物质的大小：灰尘3、各种膜分离法的原理和应用范围1、微滤(MF)微滤（MF）①、微粒和细菌的过滤：可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。②、微粒和细菌的检测：微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。③、气体、溶液和水的净化：大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。④、食糖与酒类的精制：微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。⑤、药物的除菌和除微粒热压法灭菌时，细菌的尸体仍留在药品中。而且对于热敏性药物，如胰岛素、血清蛋白等不能采用热压法灭菌。对于这类情况，微孔膜有突出的优点，经过微孔膜过滤后，细菌被截留，无细菌尸体残留在药物中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。许多液态药物，如注射液、眼药水等，用常规的过滤技术难以达到要求，必须采用微滤技术。2、超滤(UF)大分子超滤技术的应用领域涉及化工、食品、医药、生化等。主要可归纳为以下方面。纳滤膜主要用于截留粒径在2～10nm，分子量为1000左右的物质，可以使盐和小分子物质透过，操作压（0.5～1MPa）。其被分离物质的尺寸介于反渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有所交叉。水应用领域4、反渗透(RO)渗透与反渗透原理示意图水反渗透最早应用于苦咸水淡化。反渗透过程主要是从水溶液中分离出水。（1）海水、苦咸水的淡化制取生活用水，硬水软化制备锅炉用水，高纯水的制备。近年来，反渗透技术在家用饮水机及直饮水给水系统中的应用更体现了其优越性。（2）在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡浸液等。与常用的冷冻干燥和蒸发脱水浓缩等工艺比较，反渗透法脱水浓缩成本较低，而且产品的疗效、风味和营养等均不受影响。5、电渗析（ED）