生物分离工程 膜分离过程.ppt

生物分离工程膜分离法与物质大小（直径）的关系＜0.5浓度梯度1.微滤膜分离过程(membraneseparation)2.超滤膜分离过程(membraneseparation)膜分离过程(membraneseparation)膜分离过程(membraneseparation)3纳滤膜分离过程(membraneseparation)膜分离过程(membraneseparation)纳滤膜截留氨基酸与多肽机理示意图肽和氨基酸的分离纳滤膜应用时注意的一些问题膜分离过程(membraneseparation)4.反渗透膜分离过程(membraneseparation)微滤、超滤、纳滤和反渗透膜分离过程(membraneseparation)5电渗析膜分离过程(membraneseparation)7透析透析原理图透析法的应用二膜材料和膜的结构膜材料对称膜和不对称膜示意图不对称膜的过滤作用纤维素分子醋酸纤维特点聚砜构造聚砜膜的特点芳香聚酰胺类聚酰胺膜相转变制膜新型膜材料三浓差极化与膜污染及清洗方法膜分离过程(membraneseparation)膜污染膜污染的控制方法四分离机理膜分离过程(membraneseparation)膜分离过程(membraneseparation)当压力有变化时，化学位公式如下：式中－膜相中组分i的偏摩尔体积p0－标准态压力将式（17－6）代入式（17－5）中，得由上式可见，推动力包括两项，即浓度梯度和压力梯度。对于稀溶液来说，溶剂(通常为水)的浓度改变很小，因而可只考虑压力的影响。相反，对溶质来说，一般截留率较高，浓度改变较大，压力项与浓度项相比可以忽略。于是对溶剂(组分1)可得：符号说明对溶质（组分2）来说，其摩尔通量为

溶解扩散模型适用于均匀的膜，能适合无机盐的反渗透过程，
但对有机物常不能适用。就这些方面说来，
优先吸附－毛细孔流动模型比较优越。3优先吸附－毛细孔流动模型（Preferential-capillaryflowmodel）图17-9优先吸附毛细孔流动模型(b)在膜表面处的流动水在膜中的迁移在稀溶液中，渗透压服从vańtHoff方程式：溶质在膜中的迁移：假定Ki为溶质在液相与膜相之间的分配系数即=Ki；=Ki，代入上式中可得五膜两侧溶液间传递方程式1浓差极化一凝胶层模型膜分离过程(membraneseparation)浓差极化边界层中的浓度分布凝胶层的形成膜分离过程(membraneseparation)随主体流动进入微元薄层的速度JvC应等于透过膜的通量与反扩散速度之和，故有如果溶质完全被截留，Cp=0上式就可以写成凝胶层形成前后通量JV与主体浓度logCb的关系膜分离过程(membraneseparation)膜分离过程(membraneseparation)2阻力模型（resistancemodd）Rm可以用新膜，以水进行试验求得,Ｒc膜面上滤饼的阻力计算如下:由上式可见，单位面积的处理量与Jv成反比。
这个关系在实用上有一定的意义。
如要求体积流速（m3/h）一定，则在膜阻塞前所能处理的总体积和膜面积成正比。因而膜面积增大1倍处理量可增加。3管状收缩效应(TubularPincheffect)管状收缩效应六表征膜性能的参数1截留率和截断分子量膜分离过程(membraneseparation)陡直影响截留率的因素2孔道特征孔径、孔径分布和空隙度膜分离过程(membraneseparation)完整性试验完整性试验流程图七影响膜过滤的各种因素①压力常规过滤在反渗透中通量与截留率随压力的变化在超滤中膜两侧压力差△Ｐt对通量和截留率的影响②浓度当以微滤过滤菌体时，通量与浓度的关系不同于超滤。在谷氨酸发酵液的微滤中，开始时通量下降很快，可能是由于膜面的污染；然后有一段区域，通量变化较小，可能由于管状收缩效应引起通量的增加和浓度增大引起的降低互相对消；最后通量急剧降低，见图③温度④流速膜分离过程(membraneseparation)⑤其它因素极化边界产生克服浓差极化的方法八膜过滤装置膜分离过程(membraneseparation)②管式膜组件的构造简图管式构造2膜分离过程(membraneseparation)各种模件性能比较①超滤微滤分批浓缩C0、V0为起始浓度和体积；VF为最总体积，R为截留率
分批操作中，见上图料液一次加入储槽中，以泵进行循环，同时有透过液流出，浓度逐渐增加，称为浓缩模式。
一般说来，循环液(保留液)的体积流速应为透过液的10倍以上，以便其以高速流过膜面。膜两侧的压力差由背压阀调节。通常将背压调至零，以使循环速度增大，但同时使膜两侧压力差降低，故存在一最适的背压，使通量达到最大。②透析过滤③连续操作十膜生物分离法的应用1微生物菌体分离2小分子产物的回收3除