[化学]微滤 超滤 纳滤ppt课件

1、微滤、超滤、纳滤膜分别技术膜分别技术 膜分别定义：膜分别定义： 膜分别过程以选择性透过膜为分别介质膜分别过程以选择性透过膜为分别介质，当膜两侧存在某种推进力，当膜两侧存在某种推进力(如压力差、浓度如压力差、浓度差、电位差等时，原料侧组分选择性地透差、电位差等时，原料侧组分选择性地透过膜，以到达分别、提纯的目的。过膜，以到达分别、提纯的目的。 通常膜原料侧称膜上游，透过侧称膜下通常膜原料侧称膜上游，透过侧称膜下游。不同的膜过程运用的膜不同，推进力也游。不同的膜过程运用的膜不同，推进力也不同。不同。膜分别技术在分别物质过程中不涉及相变，对能量膜分别技术在分别物质过程中不涉及相变，对能量要求低，其费

2、用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的要求低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/31/31/81/8，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需求输入能量的，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需求输入能量的过程有很大差别；过程有很大差别；膜分别的条件普通都较温暖，对于热敏性物质复杂膜分别的条件普通都较温暖，对于热敏性物质复杂的分别过程很重要，这两个要素使得膜分别成为生的分别过程很重要，这两个要素使得膜分别成为生化物质分别的适宜方式：化物质分别的适宜方式：无化学变化无化学变化 ：典型的物理分别过程，不用化学试：典型的物理分别过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染；剂和添加剂，产品不受污染；膜分别技术的优点膜分别技术的优点选择性好选

3、择性好 可在分子级内进展物质分别，具有普遍可在分子级内进展物质分别，具有普遍滤材无法取代的杰出性能；滤材无法取代的杰出性能；顺应性强顺应性强 处置规模可大可小，可以延续也可以间处置规模可大可小，可以延续也可以间歇进展，工艺简单，操作方便，构造紧凑、维修费歇进展，工艺简单，操作方便，构造紧凑、维修费用低，易于自动化。用低，易于自动化。 表一表一 几种主要分别膜的分别过程几种主要分别膜的分别过程膜过程膜过程推动力推动力膜类型膜类型透过物透过物截留物截留物微滤微滤压力差压力差纤维多孔膜纤维多孔膜0.110m水、溶剂溶解物水、溶剂溶解物悬浮物颗粒悬浮物颗粒超滤超滤压力差压力差非对称性膜非对称性膜 0n

4、m水、溶剂小分子水、溶剂小分子胶体和超过胶体和超过截留分子量截留分子量的分子的分子纳滤纳滤压力差压力差Donna效应效应复合膜复合膜1nm水、一价离子、水、一价离子、多价离子多价离子有机物有机物一、微一、微 滤滤(MF)(MF)以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推进力，利用以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推进力，利用筛分原理使不溶性粒子筛分原理使不溶性粒子0.1-10 m得以分别得以分别的操作。操作压力的操作。操作压力0.05-0.5MPa。 微滤膜的运用 在工业兴隆国家，从家庭生活到尖端技术都在不同程度上运用MF技术，其主要用于无菌液体的制备、生物制剂的分别、超纯水的制备以及空气的过滤、生物及微生

5、物的检测等方面。. 在医疗卫生领域中的运用 主要表达在药用水包括纯真水、注射用水的过滤、小针剂及眼药液的精滤及终端过滤，血液过滤，中草药液、后发酵液的廓清过滤，空气、蒸汽的过滤等。在制药工业中，终端过滤的选择相当关键，其去除效率取决于选择适宜的滤膜资料、膜孔径及流程。. 在生物化学和微生物研讨中的运用 利用不同孔径的MF膜搜集细菌、酶、蛋白、虫卵等提供分析。利用膜进展生物培育时，可根据需求在培育过程中变换培育基，以到达多种不同的目的，并可进展快速检验。因此，MF技术已被用于水质检验、临床微生物标本的分别、溶液的廓清、酶活性的测定等。. 在食品饮料工业领域中的运用 MF技术普遍用于酒类、饮用水、

6、茶饮料、果汁、奶制品、碳酸饮料的廓清和除菌过滤。如用孔径小于0.5m的微孔滤膜滤芯过滤器对啤酒和酒进展过滤后，可脱除其中的酵母、霉菌和其他微生物。经这样处置的产品清澈、透明、存放期长，且本钱低。 我国经多年努力，已研制出多种材质的系列孔径的MF膜元件，并构成产业化规模，已广泛用于国内各大著名的饮料消费商，如旭日升、汇源果汁、农夫果汁等企业。原料原料糖化糖化发酵发酵后发酵后发酵硅藻土过滤硅藻土过滤膜过滤膜过滤缓冲罐缓冲罐膜过滤膜过滤罐装罐装鲜生啤酒消费中膜过滤流程鲜生啤酒消费中膜过滤流程. 在电子工业中的运用 电子工业运用的流体包括气体和液体，过滤器大致分为气体过滤器和液体过滤器。气体过滤器采用

7、疏水性MF膜来从主体气体氮、氧、氢和特殊气体如硅烷、胂、磷化氢、氨中去除粒子。液体过滤器分成化学药剂过滤、光敏抗蚀剂过滤器及去离子水过滤器。 在电子工业中，对去离子水的要求很高，因此应选择干净度高，滤膜完好性好，孔径均匀的MF膜，否那么会影响去离子水的水质，进而导致电子元器件或集成电路板的报废。 MF膜在纯水制备中主要用途有两方面：一是在RO或ED前用作保安过滤器，用以去除细小的悬浮物质；二是在阳/阴或混合交换柱后，作为最后一级终端过滤手段，用它滤除树脂碎片或细菌等杂质。原水原水絮凝沉淀絮凝沉淀砂、无烟煤过滤砂、无烟煤过滤加氯消毒杀菌加氯消毒杀菌预过滤预过滤RO阳床阳床阴床阴床阴阳混床阴阳混床

8、MF用户用户电子工业超纯水制备流程电子工业超纯水制备流程. 在油田注水的运用 在石油开采中，向低浸透油田实行早期注入高质量的水是对低浸透油田补充能量，稳定产量的长期的根本保证。 在石油开采注水工艺中一个中心的环节是如何保证注入水的水质，MF技术在其中已发扬了较大的作用，国内主要用PE烧结微孔管、折叠式MF膜过滤芯及中空纤维UF组件等。 . 在家庭生活中的运用 由于我国城市自来水供应系统在保送过程中的不完善，我们日常饮用的自来水往往存在着二次污染的问题，这对我们的人身安康带灰很大的隐患。采用MF技术制造的家用净水器，经过MF膜的过滤不仅能有效去除水中的铁锈、泥沙等肉眼可见物，还能截留住水中的细菌

9、、大肠杆菌等。 二、超二、超 滤滤(UF)(UF)是以压力为推进力，利用超滤膜不同孔径对液体中溶质进展分别的物理筛分过程。其截断分子量一 般为6000到50万，孔径为几十nm，操作压0.2-0.6MPa。 超滤膜的运用超滤膜的运用 超滤从超滤从7070年代起步，年代起步， 90 90年代获得广泛运用年代获得广泛运用, ,已成为运用领域最广的技术。已成为运用领域最广的技术。 蛋白、酶、蛋白、酶、DNADNA的浓缩的浓缩 脱盐脱盐/ /纯化纯化 梯度分别相差梯度分别相差1010倍倍 清洗细胞、纯化病毒清洗细胞、纯化病毒 除病毒、热源除病毒、热源超滤安装表示图超滤安装表示图例蛋白酶液蛋白酶液恒流泵恒

10、流泵平板式平板式超滤膜超滤膜P出出背压阀背压阀超滤过程表示图：超滤过程表示图：P进进显显露显显露液液截留液截留液 三、纳滤三、纳滤(NF)Z纳滤技术是反浸透膜过程为顺应工业软化水的需求纳滤技术是反浸透膜过程为顺应工业软化水的需求及降低本钱的经济性不断开展的新膜种类，以顺应及降低本钱的经济性不断开展的新膜种类，以顺应在较低操作压力下运转，进而实现降低本钱演化开在较低操作压力下运转，进而实现降低本钱演化开展而来的。展而来的。Z膜组器于膜组器于8080年代中期商品化。纳滤膜大多从反浸透年代中期商品化。纳滤膜大多从反浸透膜衍化而来。膜衍化而来。Z纳滤纳滤 (NF (NF，Nanofiltration)

11、Nanofiltration)是一种介于反浸透和超是一种介于反浸透和超滤之间的压力驱动膜分别过程。滤之间的压力驱动膜分别过程。Z纳滤分别范围介于反浸透和超滤之间，截断分子量纳滤分别范围介于反浸透和超滤之间，截断分子量范围约为范围约为3003001000 1000 ，能截留透过超滤膜的那部分，能截留透过超滤膜的那部分有机小分子，透过无机盐和水。有机小分子，透过无机盐和水。纳滤膜的特点u纳滤膜的截留率大于纳滤膜的截留率大于95%95%的最小分子约为的最小分子约为nm,nm,故称故称之为纳滤膜。之为纳滤膜。u从构造上看纳滤膜大多是复合膜，即膜的外表分别从构造上看纳滤膜大多是复合膜，即膜的外表分别层和

12、它的支撑层的化学组成不同。其外表分别层由层和它的支撑层的化学组成不同。其外表分别层由聚电解质构成。聚电解质构成。u能透过一价无机盐，浸透压远比反浸透低，故操作能透过一价无机盐，浸透压远比反浸透低，故操作压力很低。到达同样的浸透通量所必需施加的压差压力很低。到达同样的浸透通量所必需施加的压差比用比用RORO膜低膜低0.50.53 MPa3 MPa，因此纳滤又被称作，因此纳滤又被称作“低压低压反浸透或反浸透或“疏松反浸透疏松反浸透( Loose RO )( Loose RO )。 筛分：对筛分：对Na+Na+和和Cl-Cl-等单价离子的截留等单价离子的截留率较低，但对率较低，但对Ca2+Ca2+、

13、Mg2+Mg2+、SO42-SO42-截留截留率高，对色素、染料、抗生素、多肽率高，对色素、染料、抗生素、多肽和氨基酸等小分子量和氨基酸等小分子量200-1000200-1000物物质可进展分级分别，实现高相对分子质可进展分级分别，实现高相对分子量和低相对分子量有机物的分别。量和低相对分子量有机物的分别。 DonnanDonnan效应：纳滤膜本体带有电荷性效应：纳滤膜本体带有电荷性，对一样电荷的分子阳离子具有，对一样电荷的分子阳离子具有较高的截留率。较高的截留率。 低压力下仍具有较高脱盐性能；低压力下仍具有较高脱盐性能； 分别分子量相差不大但带相反电荷的分别分子量相差不大但带相反电荷的小分子短

14、肽、氨基酸、抗生素。小分子短肽、氨基酸、抗生素。纳滤膜的分别机理纳滤膜的分别机理纳滤膜分别机理表示图纳滤膜分别机理表示图1112+2-(纳滤膜由于截留分子量介于超滤与反浸透之间，同时还存纳滤膜由于截留分子量介于超滤与反浸透之间，同时还存在在DonnanDonnan效应，广泛运用于制药、食品等行业中。效应，广泛运用于制药、食品等行业中。(同时水在纳滤膜中的浸透速率远大于反浸透膜，所以当需同时水在纳滤膜中的浸透速率远大于反浸透膜，所以当需求对低浓度的二价离子和分子量在求对低浓度的二价离子和分子量在500500到数千的溶质进展到数千的溶质进展截留时，选择纳滤比运用反浸透经济。截留时，选择纳滤比运用反浸透经济。( 运用：运用：(1 1小分子量的有机物质的分别；小分子量的有机物质的分别；(2 2有机物与小分子无机物的分别；有机物与小分子无机物的分别；(3 3溶液中一价盐类与二价或多价盐类的分别；溶液中一价盐类与二价或多价盐类的分别；(4 4盐与其对应酸的分别。盐与其对应酸的分别。纳滤膜的运用纳滤膜的运用行行 业业处理对象处理对象行行 业业处理对象处理对象制药工业制药工业母液中有效成分的回收母液中有效成分的回收抗菌素的分离纯