膜分离教案模版

中北大学教案中北大学教案10章节 第四章 膜分别 4学时学习目的和教学要求

理解各种膜分别法及其原理把握膜及其特性、膜组件、操作特性、影响膜分别速度的因素、膜分别过程、膜的污染与清洗以及膜的应用教学重点：膜及其特性、膜组件、膜的污染与清洗重点难点：膜分别法及原理难点程〔含章内容、学

各种膜分别法 15分膜材料及其特性 15分膜组件 15分常用膜分别技术的原理 45分时安排、4.5 影响膜分别速度的因素 45分法、关心手段〕

膜分别过程 45分膜的污染与清洗 25分应用 20分主要参考资料备注

《生物分别工程》孙彦主编，化工出版社，2023《生物分别工程》其次版，孙彦主编，化工出版社，2023《现代生物分别工程》，曹学君主编，华东理工大学出版社，2023多媒体教室各种膜分别法一、膜分别的概念利用膜的选择性〔孔径大小迁移率不同而实现分别的一种技术。二、膜的概念在一种流体相间有一层薄的分散相物质，把流体相分隔开来成为两局部，这一薄层物质称为膜。膜本身是均一的一相或由两相以上分散物构成的复合体。被膜分开的流体相物质是液体或气体。0.5mm以下，否则不能称其为膜。三、膜分别技术的类型和定义膜分别法包含着格外丰富的内容，在生物分别领域应用的膜分别法包括微滤(Microfiltration，MF)、超滤(U1trafiltratio，UF、反渗透(Reverrseosmosis，RO、纳滤〔Nanofiltration,N、透析(Dialysi，DS)、电渗析(E1ectrodialysis，KD)和渗透气化(Pervaporation，PV)等，各种膜分别法的原理和应用范围5．1。膜分别过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而到达物质分别的目的，故而可以按分别粒子大小进展分类：微滤〔M：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分别的操作，0.05~0.5MPa，具有明显的孔道构造，孔径分布范围在0.025~14μm之间；主要截留高分子溶质或固体微粒，用于悬浮液的过滤，适用于细胞、细菌和微粒子的分别和浓缩，目标物质的大小范0.01~10μm。超滤〔U：依据高分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间相对分子量的差异进展分别折方法。分别介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02μm，分别推动力仍为压力差，一般为0.1~1.0MPa，适1~50nm〔酶、蛋白质、病毒等〕的生物大分子物质。〔R0.0001~0.001μm之间；由于分别的溶剂分子往往很小，不能无视渗透压的作用，故而称为反渗透；RO膜无明显的孔道构造。纳滤NF：以压力差为推动力，从溶液中分别300~1000均在2nm；纳滤膜是介于反渗透膜及超滤膜之间的一种型分别膜，具纳米级的孔径和膜上多带电荷等构造特点。电渗析〔E质的膜分别操作。可用于小分子电解质〔如氨基酸、有机酸〕的分别和溶液的脱盐。在工业上多用于海水和苦水的淡化以及废水处理。〔PV〕渗透气化以膜两侧的溶质分压差为推动力，利用溶质之间透过性的差异，使混合物得到分别；特别适用于共沸物和挥发度相差较小的双组分溶液的分别。渗透气化又称膜蒸馏。80年月后渗透气化技术实现了产业化，如浓缩乙醇、丁醇等挥发性产物。渗透气化膜主要为多孔聚乙烯膜、聚丙烯膜和含氟多孔膜等。膜及其特性生物分别工程常用的膜分别技术为超滤、微滤和反渗透。一、对于不同种类的膜都有一个根本要求：耐压：膜孔径小，要保持高通量就必需施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa1~10MPa耐高温：高通量带来的温度上升和清洗的需要耐酸碱：防止分别过程中，以及清洗过程中的水解；化学相容性：保持膜的稳定性；生物相容性：防止生物大分子的变性；本钱低。二、膜的分类按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜构造：对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分：有机高分子〔自然高分子材料膜、合成高分子材料膜〕三、各种膜材料自然高分子材料膜主要是纤维素的衍生物，有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。其中醋酸纤维膜的截盐力量强，pH范围有限，一般使用温度45~50℃，pH3~8。再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。合成高分子材料膜市售膜的大局部为合成高分子膜，种类很多，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。其中聚砜是最常用的膜材料之一，主要用于制造超滤膜。聚砜膜的特点是耐高温(70~80125℃)，适用pH范围广(pH=l~13)，耐氯力量(1~20nm)0.5~1.0MPa。聚酰胺膜的耐压力量较高，对温度和pH都有很好的稳定性，使用寿命较长，常用于反渗透。3．无机〔多孔〕材料膜0.1μm以上的微滤膜和截留相对分子质量l0kD以上的超滤膜，其中以陶瓷材料的微滤膜最为常用。多孔陶瓷膜主要利用氧化铝、硅胶、氧化锆和钛等陶瓷微粒烧结而成，膜厚方向不对称。无机膜的特点是机械强度高，耐高温、耐化学试剂和耐有机溶剂，但缺点是不易加工，造价较高。另一类无机微滤膜为动态膜(dynamicmembrane)，是将含水金属氧化物(如氧化锆)等胶体微粒或聚丙烯酸等沉积在陶瓷管等多孔介质外表形成的膜，其中沉积层起筛分作用。动态膜的特点是透过通量pH值简洁形成或除去沉积层，因此清洗比较简洁，但缺点是稳定性较差。四、膜的构造特性〔自习〕膜的孔道构造孔道构造对称膜构造：传质阻力大，透过通量低，易污染，清洗困难不对称膜构造：由起膜分别作用的外表活性层〔0.2~0.5μm〕和起支撑作用的惰性层(50~100μm)构成.惰性层孔径很大,对透过流体无阻力不对称膜构造的特点孔径微细透过通量大膜孔不易堵塞，易清洗。图5.6-7 P113目前的超滤和反渗透膜多为不对称膜，超滤膜多为指状构造(图5.7a)，反渗透膜的构造多为海绵状(5.7b)。5.6的弯曲孔道膜。型无机陶瓷微滤膜多为不对称膜。另一种微滤膜是承受电子技术制造的核孔微滤膜(nucleporemcmbrane)，孔形规整、孔道直通并呈圆柱形构造，孔径分布范围小，在透过通量、分别性能及耐污染方面均优于弯曲孔道型微滤膜，但造价较高。膜的孔道特性包括孔径、孔径分布和孔隙率。超滤和微滤膜的孔径、孔径分布和孔隙率，可通过电子显微镜直接观看测定。此外，微滤膜的最大孔径还可通过泡点法(bubblcpointmethod)测量，即在膜外表掩盖一层水，用水潮湿膜孔，从下面通入空气，当压力上升到有稳定气泡冒出时称为泡点，此时的压力称为泡点压力。基于空气压力抑制外表张力将水从膜孔毛细管中推出的动量平衡，可得到计算最大孔径的公式4cosd max pb式中d

——最大孔径；maxσ—一水的外表张力；θ——水与膜面的接触角度，p一泡点压力。b由于亲水膜可被水完全润湿，故亲水膜的θ≈0，cosθ≈1,所以4水通量

d max pb纯水的透过通量通称为水通量。水通量是在肯定条件下〔一般压力为0.1MPa，温度为20℃〕通过测量透过肯定量纯水所需的时间来测定。水通量〔Jw〕JW

WAW—透水量，A—膜的有效面积，τ—时间4.2-34.2-3P66-67PS:聚砜CA:醋酸纤维C:纤维素PAN:聚丙烯腈PO:聚丙烃CER:陶瓷PE:聚乙烯PES:聚酯PTFE:聚四氟乙烯CER.AlO:氧化铝陶瓷PP:聚丙烯可以看出水通量随着膜的截留相对分子质量(UF5.2)或膜孔径(MF5.3)的增大而增大。同时，膜材料的种类对水通量的影响显著，不同厂商生产的膜之间水通量的差异也很大。由于纯水并非实际物系，因此水通量不能用来衡量和推测实际料液的透过通量。在实际膜分别操作中，由于溶质的吸附、膜孔的堵塞以及后述的浓度极化或凝胶极化现象的产生，都会造成透过的附加阻力，使透过通量大幅度降低。一般来讲，在菌体或蛋白质的膜分别浓缩过程中，随着操作的进展，透过通量急剧下降，依据操作条件和料液性质不同，5~20min即降至最低。很多试验争论证明，膜孔径越大，通量下降速度越快，大孔径微滤膜的稳定通量比小孔径膜小，有时其至微滤膜通量比超滤膜还要小。这主要是由于溶质微粒简洁进入到孔径较大的膜孔中堵塞膜孔5.9所示。在伴随反洗的酵母悬浮液错流过滤过程中，存在透过通量最大的微滤膜孔径。在细菌悬浮液的错流过滤过程亦有类似现象，最正确膜孔径与菌体大小有关。因此，用膜分别法处理含菌体细胞或悬浮微粒的料液时，要依据料液性质选择膜孔径适当、不易堵塞、溶质吸附作用小的亲水膜，这样不仅可提高分别速度，还可以提高分别质量和目标产物的回收率。膜组件由膜、固定膜的支撑体、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元称为膜组件或膜装置。目前市售商品膜组件主要有管式、平板式、螺旋卷式和中空纤维(毛细管)式等四种、其中管式和中空纤维式膜组件依据操作方式不同，又分为内压式和外压式。一、主要膜组件管式膜组件10~25mm3m的圆管状多孔支撑体上构成的，l0~20根管式膜并联(4．10a)，或用管线串联，收纳在筒状容器内即构成管式膜组件。优点：管式膜组件的内径较大，构造简洁，适合于处理悬浮物含量较高的料液，分别操作完成后的清洗比较简洁。主要缺点：管式膜组件单位体积的过滤外表积(即比外表积)在各种膜组件中最小。平板式膜组件构成：平板膜组件与板式换热器或加压叶滤机相像，由多枚圆形或长方形平板膜以lmm左右的间隔重叠加工而成，膜间衬设多孔薄膜，供料液或滤液流淌(4.10b)。优点：平板膜组件比管式膜组件比外表积大得多。在试验室中，常常使用将一张平板膜固定在容器底部的搅拌槽式过滤器。螺旋卷绕式膜组件4.10c所示。构成：将两张平板膜固定在多孔性滤液隔网上(隔网为滤液流路)，两端密封。两张膜的上下分别衬设一张料液隔网(为料液流路)，卷绕在空心管上，空心管用于滤液的回收。优点：螺旋卷式膜组件的比外表积大，构造简洁，价格较廉价。缺点：处理悬浮物浓度较高的料报时简洁发生堵塞现象。4．中空纤维(毛细管)膜组件构成：中空纤维或毛细管膜组件由数百至数百万根中空纤维膜固定在圆筒形容器内构成(图4.10d)。40~80μm，耐压力量较高，常用于反渗透。0.25~2.5mm1.0MPa以下，主要用于超滤和微滤。由于两种膜组件的构造根本一样，故一般将这两种膜装置统称为中空纤维膜组件。由于中空纤维膜组件由很多极细的中空纤维构成，承受外压式操作(料液走壳方)时，流淌简洁形成沟流效应(channelling)，凝胶吸附层的掌握比较困难；承受内压式操作(料液走腔内)时，为防止堵塞，需对料液进展预处理，除去其中的微粒。图4.10 P68二、膜组件的共同的特点尽可能大的膜外表积牢靠的支撑装置可引出透过液膜外表浓度差极化到达最小一、膜过滤的根底理论

常用膜分别技术的原理通透量理论：一种基于粒子悬浊液在毛细管内流淌的毛细治理论。浓度极化模型反渗透、超滤和微滤操作各具特点，影响透过通量的因素很多。但这三种膜分别操作的透过通量根本上均可用浓度极化或凝胶极化模型描述。浓度(凝胶)极化模型的要点是：在膜分别操作中，全部溶质均被透过液传送到膜外表上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜外表四周浓度上升。这种在膜外表四周浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化(concentration polarization)。膜外表四周浓度上升，增大了膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低。当膜外表四周的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。当分别含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，也会在膜外表形成凝胶层。这种现象称为凝胶极化(gelpo1arization)。凝胶层的形成对透过产生附加的传质阻力，因此透过通量一般表示为PJ gV (RgL m

R ) 〔4.22〕J ：溶质的质量通量VΔp—膜两侧的压差Pa Δπ —膜两侧溶液的渗透压差Paμ —料液的黏度Pa·sLR —膜的阻力m-1m

R—凝胶的阻力m-1g生物分子透过通量的浓度极化模型方程cJ kln

c Dp (5.25) kV c c 式中：

b pJ——透过通量VD——溶质的集中系数m2/sδ——虚拟滞流底层厚度mc——膜外表浓度mol/Lmcb——主体料液浓度mol/Lc——透过液浓度 mol/Lpk——传质系数 m/s菌体悬浮液在高压条件下生物大分子溶液透过通量的凝胶极化模型方程cJ kln V cb

(5.28)J——透过通量Vc——凝胶层浓度gc——透过液浓度bk——传质系数当压力很高时，溶质在膜外表形成凝胶极化层，溶质的透过阻力极大，透过液浓度即很小，可无视不计。超滤膜的分子截留作用截留率(rejectioncoefficient)表示膜对溶质的截留力量，可用小数或百分数表示。cR 1 p0 cmR—截留率 0

—膜外表的极化浓度，cm

—透过液中溶质浓度pc不易测定，通常只能测定料液的体积浓度(bulkconcentration)，因此常用mR，其定义为cR1 pcbR—表观截留率 c—料液中溶质浓度，c—透过液中溶质浓度b p通过测定超滤前后保存液浓度和体积可计算截留率为R 0

〔5.31〕其中，

0

/V)c0 —溶质初始浓度 c—溶质超滤后的浓度V—料液初始体积 V—料液超滤后的体积0通过测定相对分子质量不同的球形蛋白质或水溶性聚合物的截留率，可获得膜的截留率与溶质相对分子质量之间关系的曲线，即截留曲线，如图5.12所示。一般将在截留曲线上截留率为0.90(90％)的溶质相对分子质量定义为膜的截留相对分子质量(relativemolecularmasscut-off，MMCO)。MMCO(如孔径分布、透过通量、耐污染力量等)加以分析和推断。实际膜分别过程中影响截留率(表观截留率)的因素：相对分子质量分子特性：相对分子质量一样时，呈线状的分子截留率较低，有支链的分子截留率较高，球形分子的截留率最大。对于荷电膜，具有与膜相反电荷的分子截留率较低，反之则较高。假设膜对溶质具有吸附作用时，溶质的截留率增大。独存在的状况。这主要是由于浓度极化现象使膜外表的浓度高于主体浓度。操作条件：温度上升，粘度下降，则截留率降低。膜面流速增大，则浓度极化现象减轻，截留率减小。此外，当料液的PH值等于某蛋白质的等电点时，由于蛋白质的净电荷数为零，蛋白质间的静电斥力最小，使该蛋白质在膜外表形成的凝胶极化层浓度最大，即透过阻力最大。此时，溶质的截留pH下的截留率。二、超滤和反渗透目的：将溶质通过一层具有选择性的薄膜，从溶液中分别出来。分别时的推动力都是压强，由于被分别物质的分子量和直径大小差异及膜孔构造不同，其承受的压强大小不同。10MPa超滤和反渗透操作中的渗透压由于超滤和反渗透过程都是用一种半透膜把两种不同浓度的溶液隔开〔淡水或盐水，因此都存在渗透压。渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度；一般说来，无机小分子的渗透压要比有机大分子溶质的渗透压高得多。实现超滤和反渗透的条件超滤：需要增加流体的静压力，转变自然过程的方向，才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差；p pp

patmpp——操作压 p0——渗透压 patm——大气压反渗透：过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低分子量的化合物被截留。因此，操作压力比超滤大得多。p pp

p

atm因此，超滤和反渗透通常又被称之为―强制膜分别过程‖超滤的根本方程J Lv p

(p) (5.11a)J ：溶剂的体积通量〔m3/m3·s〕VL ：溶剂的透过系数〔单位时间、单位膜面积的处理量〕pΔp:膜两侧的压差Δπ：膜两侧溶液的渗透压差σ：膜对溶质的反射系数0＜σ＜1三、渗透与反渗透渗透是由于存在化学势梯度而引起的自发集中现象。溶液中水的化学势0

RTlnα—溶液中水的活度 μ —纯水的化学势0R—气体常数 T—确定温度因此，通常状况下,o

，其结果是水从纯水一侧透过半透膜向溶液侧渗透，使后者的液位抬高。P1

，外界力做功使溶液中水的化学势上升，则纯水通过膜的渗透就会逐渐减小，并最终停顿〔条件？，此时的压力差就是溶液的渗透压。PP1

时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。一般反渗透的操作压力常到达几十个大气压。〔NF〕过滤技术纳滤膜〔NF〕是介于反渗透〔RO〕膜与超滤〔UF〕膜之间的一种型分别膜，能截留有机小分子而使大局部无机盐通过。日本学者大谷敏郎还对纳米膜的分别性能进展了具体的定义：操作压力小于MPa200~1000，NaCI90%的膜可以认为是纳滤膜。纳滤膜的特点：具有离子选择性。分别对象主要为粒径1nm左右的物质。可取代传统处理过程中的多个步骤，比较经济。在过滤分别过程中，能截留小分子有机物，并可以同时透析除盐，集浓缩与透析为一体。2.0MPa。耐压性与抗污染力量强。由于纳滤膜多为复合膜及荷电膜，能依据离子大小及电价的凹凸，对低价离子与高价离子进展分别。纳滤膜的性质有多层聚合薄膜组成，滤膜为多孔性材料，平均孔径为2nm，截留分子量范围在100~200道尔顿之间；同样要求其具有良好的热稳定性、pH稳定性、有机溶剂稳定性；主要产品：MembraneproductsKiryatWeizmann，MPW(以色列)DesalinationSystem美国)SelRO,DESAL-5,FT-40等系列膜，Filmtech公司〔美国，明尼苏达〕纳米过滤的分别机理纳滤分别机理与反渗透膜了类似，同样遵循，根本的膜传递方程：纳滤的应用

J Lw

(pa)行业处理对象行业处理对象制药工业母液中有效成分的回收抗菌素的分别纯化维生素的分别纯化氨基酸的脱盐与纯化化工行业酸碱纯化、回收电镀液中铜的回收食品工业乳清脱盐与浓缩苛性碱回收纯水制备超纯水水的脱盐地下水的净化染料工业活性染料的脱盐与回收废水处理印染厂废水脱色造纸厂废水净化五、电渗析技术电渗析技术是在直流电场的作用下，由于离子交换膜的阻隔作用，实现溶液的淡化和浓缩，分别推动力是静电引力。电渗析操作所用的膜材料为离子交换膜，即在膜外表和孔内共价键合有离子交换基团，如磺酸基〔—SO3

等酸性阳离子交换基和季铵基〔—N+R3

〕等碱性阴离子交换基团。键合阳离子交换基的膜称作阳离子交换膜，在电场作用下，选择性透过阳离子；键合阴离子交换基的膜称作阴离子交换膜，在电场作用下，选择性透过阴离子。4．4所示，阳离子交换膜CA各两张穿插排列，将分别器隔成5个小室，两端与膜垂直的方向加电场，即构成电渗祈装置。以溶液脱盐为目的时，料液置于脱盐室(1、3、5)，另两室(2、4)内放入适当的电解液。在电场的作用下，电解质发生电泳，由于离子交换膜的选择性透过特性，脱盐室的溶液脱盐，而2、4室的盐浓度增大。电渗析过程也可连续操作，此时料液连续流过脱盐室(1、3、5)2、42、4室出口得到浓缩的盐溶液。操作形式

影响膜分别速度的因素传统的过滤操作，主要用滤布为过滤介质，承受终端过滤(Dead-endfiltration)形式回收或除去悬浮物，料液流向与膜面垂直，膜外表的滤饼阻力大，透过通量很低。目前的超滤和微滤操作主要承受图4.14所示的错流过滤(Cros-flowfiltration，CFF)形式。错流过滤操作中，料液的流淌方向与膜面平行，流淌的剪切作用可大大减轻浓度极化现象或凝胶层厚度，使透过通量维持在较高水平。流速流速对透过通量的影响反映在式(4.25)或(4.28)中的传质系数上。传质系数随流速的增大而提高。因此，流速增大，透过通量亦增大。压力4.16为Jv与压力Δp的关系。当压力较小时，膜面上尚未形成浓度极化层，JV与Δp成正比，符合式(4.22)当Δp渐渐增大时，消灭浓度极化现象，JV的增长速率减慢，(4.25)表达；当ΔpJv不再随Δp增大，此时的Jv为此流速下的极限值(Jlim)，用式(4.28)表示。另外，Jlim随料液浓度增大而降低，随流速(搅拌速度)提高而增大。料液浓度当料液中含有多种蛋白质时，总蛋白浓度上升，透过通量下降；由于其他蛋白质的共存使蛋白质的截留率上升，即截留率上升，透过通量下降。一、浓缩

膜分别过程操作。开路循环R关闭，全部溶液用给料泵F送回料液槽，只有透过液排出到系统之外。可见，膜的截留率越大，产物收率和浓缩倍数越高。闭路循环浓缩液〔未透过的局部〕不返回到料液罐，而是利用循环泵R送回到膜组件中，形成料液在膜组件中的闭路循环。闭路循环中，循环液中目标产物浓度的增加比开路循环操作快，故透过通量小于开路循环。其优点是膜组件内的流速可不依靠料液泵的供给速度进展独立的优化设计。连续操作连续操作是在闭路循环操作的根底上，将浓缩液不断排出到系统之外的操作方式。连续循环操作简洁实现自动化，节约人力。但从透过通量的角度考虑，连续操作在三种浓缩操作方(为浓缩产品浓度)连续操作方式相当于连续全混反响器(Continuousstirredtankreactor,CSTR)。为了改善透过通量，可利用多级串联操作。如图4.19所示，将多个膜组件串联，上一级膜组件的浓缩液进入下一级膜组件连续浓缩、最终一级膜组件的浓缩液到达所需的浓缩水平。由于进入每一级膜组件的浓缩液浓度渐渐上升，从而使操作过程的平均透过通量高于单级过程的透过通量。二、洗滤洗滤(Diafiltration)又称透析过滤或简称透滤。常用于除去菌体或高分子溶液中的小分子溶质。料液体积越小，所需洗滤液体积越小。因此，洗滤前首先浓缩稀料液，可削减洗滤液用量。但浓缩后，目标产物浓度增大，透过通量下降。4.20所示的间歇洗滤(也可承受闭路循环操作)较为适宜。假设处理量较大，可承受多级串联的连续洗滤操作。如图4.2l所示，开头的数级将料液浓缩到肯定程度，削减处理量；然后进展洗滤，除去残留的小分子溶质；最终浓缩至所需浓度。一、膜污染的缘由

膜的污染与清洗凝胶极化引起的凝胶层，阻力为Rg溶质在膜外表的吸附层，阻力为RasR；p膜孔内的溶质吸附，阻力为Rap因此，透过通量方程式〔式4.22〕应改写为pJ V RL t

〔5.53〕(5.54)R R R R R(5.54)t g as p apJ ：溶质的质量通量VΔp：膜两侧的压差Δπ：膜两侧溶液的渗透压差μ ：料液粘度，Pa·sLR：总的阻力t二、清洗剂的选择膜的清洗一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表而活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂。清洗剂的选择原则：具体承受何种清洗剂要依据膜的性质(耐化学试剂的特性)具有良好的去污力量，同时又不能损害膜的过滤性能。因此，选择适宜的清洗剂和清洗方法不仅能提高膜的透过性能，而且可延长膜的使用寿命。假设用清水清洗就可恢复膜的透过性能，则不需使用其他清洗剂。对于蛋白质的严峻吸附所引起的膜污染，用蛋白酶(如胃蛋白酶、胰蛋自酶等)溶液清洗，效果较好。5．8应用膜分别法在生物产物的回收和纯化方面的应用可归纳为以下几个方面：细胞培育基的除菌；发酵或培育液中细胞的收集或除去；细胞裂开后碎片的除去；目标产物局部纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；最终产品的浓缩和洗滤除盐；制备用于调制生物产品和清洗产品容器的无热原水。4.25109/cm3，而利用一般的培育106~107/cm3。在培育过程中，动物细胞生长于中空纤维膜组件的壳程，小分子产物(废弃物)不断排出，颖培育基连续灌注，可保证细胞长期稳定并且高速度生产有用物质。利用中空纤维膜生物反响器培育杂交瘤细胞是工业生产单克隆抗体的主要方法之一。4.25所示的中空纤维膜生物反响器也可用于酶反响过程。如菌体分别，小分子生物产物的回收，蛋白质的回收、浓缩与纯化，膜生物反响器菌体分别利用微滤或超滤操作进展菌体的错流过滤分别是膜分别法的重要应用之一。与传统的滤饼过滤和硅藻土过滤相比，错流过滤法具有如下优点；透过通量大；滤液清净，菌体回收率高；不添加助滤剂或絮凝剂，回收的菌体纯洁，有利于进一步分别操作〔如菌体裂开，胞内产物的回收等)；适于大规模连续操作；易于进展无菌操作，防止杂菌污染。但如前所述，膜分别的最大问题是膜污染引起的透过通量大幅度下降。如合理地解决膜污染和清洗问题，保持较高的透过通量，错流过滤将会替代传统的过滤技术和离心分别技术，成为菌体分别的重要手段。小分子生物产物的回收2023MMCO为l×104~3×104的超滤膜，可从发酵液中回收这些小分子发酵产物，然后利用反渗透法进展浓缩和除去相对分子质量更小的杂质