⑴ 不同膜分離技術存在哪些不同的原理
在生物化工過程中常用的膜分離技術有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)、電滲析(ED)、液膜(LM)等。
微濾
微濾是以多孔細小的薄膜作為過濾的介質,以篩分原理為根據的薄膜過濾。在壓力作為推動力的作用下,溶劑、水、鹽類及大分子物質均能透過薄膜,而微細顆粒和超大分子等顆粒直徑大於膜孔徑的物質均被滯留下來,以達到分離的目的,進一步使溶液凈化。微濾是目前膜分離技術中應用最廣且經濟價值最大的技術,主要應用於生物化工中的制葯行業。
超濾
超濾是根據篩分原理,以一定的壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的操作。同微濾過程相比,超濾過程受膜表面孔的化學性質影響較大,在一定的壓力差下溶劑或小分子量的物質可以透過膜孔,而大分子物質及微細顆粒卻被截留,以達到分離目的。超濾膜通常為不對稱膜,膜孔徑的大小和膜表面的性質分別起著不同的截留作用。超濾主要應用於濃縮大分子溶液的凈化等.在生物化工過程中應用最廣。
反滲透
反滲透過程主要是根據溶液的溶解、擴散原理,以壓力差為推動力的膜分離過程。它與自然的滲透過程剛好相反。滲透和反滲透均是通過半透膜來完成的。在濃溶液一側,當施加壓力高於自然滲透壓力時,就會迫使溶液中溶劑反向透過膜層,流向稀溶液一側,從而達到分離提純的目的。反滲透過程主要應用於低分子量組分的濃縮,如氨基酸濃縮(甘氨酸HGB
3075—79)、乙醇濃縮(GB 679-65)等。其滲透壓的大小與膜的種類無關,而與溶液的性質有關。
納濾
納濾也是根據吸附、擴散原理,以壓力差為推動力的膜分離過程。它除了有本身的工作原理外,還具有反滲透和超濾的工作原理。納濾又可以稱為低壓反滲透,是一種新型的膜分離技術,這種膜過程,拓寬了液相膜分離的應用,分離性能介於超濾和反滲透之間,其截斷分子量約為200~2000。納米膜屬於復合膜,允許一些無機鹽和某些溶劑透過膜。納濾過程所需壓力比反滲透低得多,具有節約動力的優點。它能截斷易透過超濾膜的那部分溶質,同時又可能被反滲透膜所截斷的溶質透過,其特有功能是反滲透和超濾無法取代的。納濾膜具有良好的熱穩定性、pH
穩定性和對有機溶劑的穩定性,因此現已廣泛應用於各個工業領域,尤其是醫葯、生物化工行業的分離提純過程。納濾膜是現今最先進的膜分離技術。微濾、超濾、反滲透、納濾4種分離技術沒有太明顯的分界線,均是以壓力作為推動力,被截斷的溶質的直徑大小在某些范圍內相互重疊。
電滲析
電滲析是以電位差為推動力,在直流電作用下利用離子交換膜的選擇透過性,把電解質從溶液中分離出來,從而實現溶液的淡化、精製或純化目的。
液膜
液膜是懸浮在液體中的一層乳液微粒,形成液相膜。依據溶解、擴散原理,通過這層液相膜可以將兩個組成不同而又互溶的溶液分開,並通過滲透的現象起到分離、提純的效果,它克服了固體膜存在的選擇性低和通量小的特點。液膜一般由溶劑、表面活性劑和添加劑構成。
⑵ 膜分離技術有哪些
膜分離技術主要有以下幾種:滲透汽化、微濾、超濾、納濾、反滲透。
1、滲透汽化——滲透汽化又稱滲透蒸發,是指液體混合物在膜兩側組分的蒸汽分壓差作用下,其中組分以不同速率透過膜並蒸發除去,從而達到分離目的的一種膜分離方法。有機滲透汽化膜利用的是膜層對組分的吸附-溶解機理,分子篩滲透汽化膜利用的是膜層對組分的吸附-擴散以及分子篩分雙重機理。應用范圍包括有機溶劑脫水、水溶液脫除有機物、有機物與有機物的分離。
2、微濾——常用於食品醫葯消毒、半導體生產工業中液體的純化、生物技術、廢水處理等方面。
3、超濾——常用於牛奶脫脂、蛋白預濃縮、果汁澄清、發酵液處理、排放液處理等。
4、納濾——可用於去除低聚糖、染料、多價離子等方面。
5、反滲透——可用於處理市政廢水、工業廢水、海水與苦鹹水淡化、地下水和地表水的處理。
⑶ 什麼是膜分離技術,類型及應用特點
常規膜分離技術有微濾、超濾、納濾、反滲析,以及結合電化學技術的電滲析、連續電除鹽等。
1.1
微濾技術
微濾(MF)
又稱微孔過濾,根據篩分原理以壓力差作為推動力的膜分離過程。膜的孔徑范圍通常在0.1~20
μm,能從氣相或液相中截留大直徑的菌體、懸浮固體及其他污染物。微濾膜一般由陶瓷、金屬等無機材料,或醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚碸、聚醯胺等有機材料製造。
1.2
超濾技術
超濾分離技術(UF)
也是由壓力驅動的膜分離過程,膜的孔徑在0.001
5~0.02
μm
之間,推動壓力在100~1000
kPa。通常截留相對分子質量在1
000~300
000,股超濾膜能對大分子有機物(蛋白質、細菌)
、膠體、懸浮固體等進行分離,廣泛應用於料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源,是替代活性炭過濾器和多介質過濾器的優良產品。
1.3
納濾技術
納濾(NF)
是介於超濾與反滲透之間的一種膜分離技術,其截留相對分子質量在100~1
000,孔徑為幾納米,故稱為納濾。納濾膜的截留特徵是以對標准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表徵,對小分子有機物等與水、無機元素進行分離,實現脫鹽與濃縮的同時進行。
⑷ 凈水領域,超濾、納濾、RO反滲透的區別是什麼
超濾器簡稱UF,超濾器能截留0.002~0.1微米之間的顆料和雜質。
反滲透設備簡稱RO設備,過濾精度為0.0001微米,反滲透技術是目前世界上最選進的膜分離技術,它能有效阻擋所有溶解性鹽及分子量大於100的有機物,但允許水分的的透過。反滲透復合膜的脫鹽率一般大於98%。
納濾設備簡稱為NF,納濾是一種特殊而又有前景的膜分離設備,它的截留物質的大小約為0.001微米,納濾的操作壓力介於超濾和反滲透設備之間,截留有機物的分子量約為200~400左右,截留溶解性鹽的能力為20~98%,對單價陰離子鹽溶液的除鹽率紙於高價陰離子鹽溶液。
⑸ 請比較說明微濾,超濾,納濾和反滲透等四種常用膜分離技術的異同點
微濾microfiltration以壓力為驅動力,分離0.1-1微米的微粒的過程,簡稱為MF
超濾ultrafiltration以壓力差為動力,膜孔徑約0.001-0.2微米的物理篩分過程,簡稱為UF
1,微濾和超濾同屬於微孔膜范疇,微孔過濾是一種物理篩分過程,其功能在於截留分子量為幾百至幾百萬的物質,包括大分子有機物,微生物等,而不是以脫鹽為目的。
2,微孔膜的孔徑為一個范圍值:微濾在0.1-1微米,超濾為0.001-0.2微米
3,在學術領域,微濾膜的過濾精度一般用孔徑表示,而超濾的過濾精度一般用切割分子量來表示
4,微濾和超濾的過程均以壓力為驅動力,用於溶液體系中的物質分離。
5,膜的材料分為有機高分子和無機高分子材料。
納濾:nanofiltration以壓力為驅動力,用於脫除二價及二價以上的多價離子和分子量200以上有機物的膜分離過程,簡稱為NF
1, 納濾技術是繼反滲透後出現的一種新的分離技術,其分離機理基本和反滲透一致。
2, 納濾理論精度為0.001-0.005微米,略大於反滲透,因此所需工作壓力低於反滲透,早期被稱為「鬆散反滲透」
3, 納濾的作用在於去除二價及二價以上離子和分子量200以上的物質,對一價離子的去除率較低,其綜合脫鹽率低於反滲透
反滲透reverse
osmosis在膜的進水一側施加比溶液滲透壓高的外界壓力,只允許溶液中水和某些組分選擇性透過,其他物質不能透過而被截留在表面的過程,簡稱RO
1,反滲透的概念始於滲透現象,當把只允許水透過的高分子半透膜作為介質,兩側分別是鹽水和純水時,由於純水測水的濃度高於鹽水測的濃度,純水將向鹽水側擴散透過,這種濃度差異導致的遷移過程,就是滲透,他是自然界中在生物體內存在的一個普遍現象。
2,反滲透是一種由人類創造力產生的非自然現象或一種水溶液分離技術,其原理是通過施加機械外壓,克服濃度差導致的逆向遷移的過程。
3, 反滲透僅適用於液相體系(水溶液體系)中溶質和溶劑的分離,在凈水器中運用較多。
4, 反滲透現象必須在外界壓力作用下發生,且壓力必須高於水溶液的滲透壓。
⑹ 常見的膜分離技術有哪些,分別適用於什麼情況
膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時,實現選擇性分離的技術,半透膜又稱分離膜或濾膜,膜壁布滿小孔,根據孔徑大小可以分為:微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)等,膜分離都採用錯流過濾方式。
微濾
具體涉及領域主要有:醫葯工業、食品工業(明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等)、高純水、城市污水、工業廢水、飲用水、生物技術、生物發酵等。
超濾
早期的工業超濾應用於廢水和污水處理。三十多年來,隨著超濾技術的發展,如今超濾技術已經涉及食品加工、飲料工業、醫葯工業、生物制劑、中葯制劑、臨床醫學、印染廢水、食品工業廢水處理、資源回收、環境工程等眾多領域。
納濾
納濾的主要應用領域涉及:食品工業、植物深加工、飲料工業、農產品深加工、生物醫葯、生物發酵、精細化工、環保工業等。
反滲透
由於反滲透分離技術的先進、高效和節能的特點,在國民經濟各個部門都得到了廣泛的應用,主要應用於水處理和熱敏感性物質的濃縮,主要應用領域包括以下:食品工業、牛奶工業、飲料工業、植物(農產品)深加工、生物醫葯、生物發酵、制備飲用水、純水、超純水、海水、苦鹹水淡化、電力、電子、半導體工業用水、醫葯行業工藝用水、制劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業、化工及其它工業的工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水及冷卻用水。
⑺ 常用水處理技術中膜分離技術有哪幾種
常見的膜分離法主要有微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透汽化等方法。
1、微濾:與常規過濾相比,微濾屬於精密過濾,它是截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類和一些細菌等,而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質都能透過膜的分離過程。微濾操作有死端過濾和錯流(又稱切線流)過濾兩種形式。
2、超濾:超濾是在壓差推動力作用下進行的篩孔分離過程,它介於納濾和微濾之間,膜孔徑范圍在1nm~0.055m之間。最早使用的超濾膜是天然動物的臟器薄膜。
3、納濾:納濾膜分離在常溫下進行,無相變,無化學反應,不破壞生物活性,能有效地截留二價及高價離子和相對分子質量高於200的有機小分子,而使大部分一價無機鹽透過,可分離同類氨基酸和蛋白質,實現高分子量和低分子量有機物的分離,且成本比傳統工藝低,因而被廣泛應用於超純水的制備、食品、化工、醫葯、生化、環保、冶金等領域的各種濃縮和分離過程。