⑴ 超滤膜的种类以及制作工艺
超滤膜的分类有很多:
按照膜组件的不同分类:有管式超滤膜,板框式超滤膜,卷式超滤膜和中空纤维式超滤膜。
按照压力驱动形式的不同:可以分为外压式和外压式。
膜材料的不同分类:有机超滤膜和无机超滤膜两种。
有机超滤膜按材质又可以分:
1、聚砜类
如聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚醚砜(PES)等。用这种材料制膜,易成型,膜机械强度好,耐热、耐化学性能也较好,是目前用得较多的材料。
2、聚烯烃类
主要是聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN)。同聚砜相似,它的机械和化学性能较好。PAN的腈基是强极性基因,但PAN并不十分亲水,通常引入另一种共聚单体(如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯),以增加链的柔韧性和亲水性,从而改变其加工性。
3、氟材料
目前主要用的是聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTEE),这种材料的超滤膜具有极优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀性能,使用温度一40~260~C,可在强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用,但成本很高。
4、聚氯乙烯(PVC)
这种材料制造的超滤膜具有优良的机械强度和极佳的化学侵蚀性性能,材料来源广泛、稳定,成本适中,可以制造出优良的超滤膜,尤其是可以制造出在跨膜压差很低的条件下,单位膜面积产水量却很高的超滤膜。
5、其他材料除上述材料外,还有聚砜酰胺、聚醚酮、聚脂肪酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺等。
⑵ 超滤膜是什么材质做的
陶瓷或者高密度纤维
⑶ 超滤膜主要有哪些优点和缺点
主要还是看用来做什么。而且还分为外压和内压
优点:单位溶器内充填密度高,占地面积小,操作简便,成本低廉,不需增加任何化学试剂,尤其是超滤技术的实验条件温和,与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化,而且不引起温度、pH的变化,因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。外压比内压清洗方便。
超滤原理
超滤(Ultrafiltration)技术是一种膜滤法,也有错流过滤(Cross
Filtration)之称。它能从周围含有微粒的介质中分离出10~100A的微粒,这个尺寸范围内的微粒,通常是指液体内的溶质。其基本原理是在常温下以一定压力和流量,利用不对称微孔结构和半透膜介质,依靠膜两侧的压力差作为推动力,以错流方式进行过滤,使溶剂及小分子物质通过,大分子物质和微粒子如蛋白质、水溶性高聚物、细菌等被滤膜阻留,从而达到分离、分级、纯化、浓缩目的的一种新型膜分离技术。
超滤技术的优缺点
与传统分离方法相比,超滤技术具有以下特点:
1.
滤过程是在常温下进行,条件温和无成分破坏,因而特别适宜对热敏感的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2.
滤过程不发生相变化,无需加热,能耗低,无需添加化学试剂,无污染,是一种节能环保的分离技术。
3.
超滤技术分离效率高,对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4.
超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力,因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
5.
超滤法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到10~50%的浓度。
⑷ 超滤膜有哪几种材料啊哪种材料最好
1、PAN(聚丙烯腈)超滤膜:
PAN(聚丙烯腈)超滤膜,亲水性材料,透水性能好,具有良好的耐光和耐气侯性,截留分子量稳定,耐酸碱程度适中(PH2-10),尤其适用于水中有机物含量低,水质较好的场合,截留分子量10万。
2、PVC(聚氯乙烯)超滤膜:
PVC材料即聚氯乙烯,它是世界上产量较大的塑料产品之一,价格便宜,应用广泛,聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂,聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂,可制成多种硬质、软质和透明制品。
PVC材料由于其化学稳定性高, 耐强酸、耐强碱、使用寿命长的独特性能,因此在超滤膜的生产中,PVC也被作为制造超滤膜丝的优质原材料,PVC在生产时会加入稳定剂,稳定剂有无毒和有毒之分,也正是影响成品超滤膜丝安全与否的关键所在,只有加入了铅盐之类有毒的稳定剂,才会对其产生隐患,但PVC在生产制造超滤膜时,其有毒稳定剂的使用量几乎为零,方可确保PVC(聚氯乙烯)超滤膜的安全性。现净水市场,PVC(聚氯乙烯)超滤膜得到了很好的应用就足可以说明这一点。
3、PES(聚醚砜)超滤膜:
PES具有较强的热稳定性和抗氧化性,适用于超滤膜的制备。PES(聚醚砜)超滤膜具有良好的化学稳定性和热稳定性等特点,可有效去除蛋白质等物质,并且使用寿命长。适用于污废水处理、市政给水净化处理、乳清蛋白和乳清分离蛋白的分离和浓缩以及食品、医药加工等领域。
4、PP(聚丙烯)超滤膜:
PP(聚丙烯)超滤膜是超滤膜的一种。它是超滤技术中先进的一种技术。中空纤维外径:450-460μm,内径:350-360μm,管壁厚50μm,是属热相拉伸膜。截留分子量5-10万。原水在中空纤维外侧或内腔加压流动,分别构成外压式与内压式。超滤是动态过滤过程,被截留物质可随浓缩排除,抗污性中等,可长期连续运行。聚丙稀超滤膜是高分子分离膜之一。
PP(聚丙烯)超滤膜技术是一种广泛用于水的净化,溶液分离、浓缩,以及从废水中提取有用物质,废水净化再利用领域的高新技术。特点是使用过程简单,不需加热,能源节约,低压运行,装置占地面积小。
5、PS(聚砜)超滤膜:
PS(聚砜)超滤膜,具有良好的化学稳定性,耐酸碱性能优良(PH2-13),透水性能较好,强度在有机高分子材料制成的膜中较高,(爆破压力>0.6Mpa),使用寿命长,正常使用在2年以上。聚砜外压式中空纤维超滤膜(截留分子量6000-20000),尤其适用于特种行业(如生化、医药、化工等)的浓缩、分离、提纯,截留性能稳定。
6、PVDF(聚偏氟乙烯)超滤膜:
PVDF(聚偏氟乙烯)超滤膜,它是利用自动连续制膜机将聚偏氟乙烯树脂和溶剂、致孔添加剂构成的铸膜液,经相转化法制备而成。
该种滤芯具有良好的耐热性和化学稳定性,能耐受小于138℃的高压蒸汽消毒;能耐受强酸、脂肪族、芳香族以及酮、醚等多种有机、无机溶剂。孔形呈圆形及椭圆形,正反面孔型孔径一致,孔径范围分布窄。该膜有较强的负静电性及疏水性,是一种能够用于液体除菌、除微粒又可应用于气体除湿、除尘、除菌过滤的新型精密过滤介质,是食品工业、医药工业、生物工程下游产品分离用的较理想材料。
⑸ 何谓超滤膜有哪些先进之处原理是什麽
超滤膜
分离技术是指在分子水平上,不同
粒径
的
混合物
在通过超滤膜时,利用膜两侧的压力差和筛分
原理
,实现
选择性
分离的技术
超滤
过程
多采用错流操作,在小批量中也采用死端操作。
超滤
基本上
是按物质
大小
而去除的压力驱动膜过程,超滤膜孔径一般在3-100NM之间,能够截留分子量为1000-100000DALTON的物质;所能去除的物质包括糖、
生物分子
、
高分子聚合物
、
胶体
物质等。超滤膜以其标准“切割分子量(MWCO)”来描述其孔径的大小,膜的标称切割分子量通常定义为膜具有90%以上截留的最小分子量物质。
由于其高效节能的
特点
,因此广泛用于
矿泉水设备
、
饮用水
净化、
工业用水
处理、食品、饮料用
水净化
、除菌、反渗透预处理等方面。
超滤膜原理:
超滤是一种与
RO膜
孔径大小相似的筛分过程,以膜两侧的压力差为
驱动力
,以超滤膜为
过滤介质
,在一定的压力下,当
原液
流过膜
表面
时,超滤膜表面密布的许多细小的
微孔
只允许水及
小分子
物质通过而成为透过液,而原液中
体积
大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的
目的
。
超滤膜分离技术的特点
1、在
常温
和
低压
下进行分离,不用电,因而
能耗
低,从而使设备的运行费用低。
2、设备体积小、
结构
简单,故投资费用低。
3、超滤
分离过程
只是简单的加压输送
液体
,工艺流程简单,易于操作管理。
4、超滤膜是由
高分子材料
制成的均匀连续体,纯
物理方法
过滤,物质在分离过程中不发生质的变化,并且在使用过程中不会有任何
杂质
脱落,保证超
滤液
的纯净。
超滤膜用途:
超滤过程是最广泛使用的膜过程之一,超滤能完成下列一种或多种功能:
①溶液澄清;
②溶质的浓缩;
③溶质的分离;
⑹ 用疏水层析法分离一种蛋白质类药物的具体步骤
超滤是一种具有分子水平的薄膜过滤手段,超滤膜作为分离介质,以膜两侧的压力差为推动力,将不同分子量的溶质进行选择性分离。超滤过程一般是在常温低压下进行的,对分离热敏性、保味性和易发生化学变化的物质最为适用。在生物合成药物中主要用于大分子物质的分级分离和脱盐浓缩,小分子物质的纯化,医药生化制剂的去热原处理等。
1除热原
制剂中去除热原一般是利用活性碳反复吸附,该方法劳动强度大、损耗大、得率低。超滤去除热原的原理是使用小于热原分子量的超滤膜拦截热原,该方法已经得到美国食品与医药管理局认证,具有劳动强度小、产品得率高、产品质量好的优点。
上海第四制药股份有限公司采用卷式超滤器小装置,以截留分子量2万的膜进行了硫酸(双氢)链霉素药除热原试验,试验结果表明,采用超滤法代替传统的活性炭吸附热原,对于硫酸(双氢)链霉素生产是可行的。上海福达制药有限公司采用截留分子量1万的磺化聚醚砜膜(SPES),进行黄芪注射液的除热原超滤,再经活性炭吸附,使产品热原合格率从原来的经常波动到目前的100%合格。上海天厨味精厂采用截留分子量为1万的SPES超滤膜,对丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸等氨基酸溶液除热原,通过鲎试剂法测试结果,结果均为阴性。
由于药液有效成分(如黄酮类、生物碱类、总甙类等),其分子量都在1000以下。故对制药制剂尤其是注射剂使用超滤除热原是最适合的。空军北京医院药局用超滤法制备了复方丹参、茵栀花、生脉3种复方中草药注射液,所得超滤产品澄清度好,放置3个月后,无沉淀出现。用化学分析法对注射液中的鞣质、蛋白质、淀粉等项含量进行测定,结果显示超滤过的产品中,上述杂质的含量均低于卫生标准,除杂质的效果很好。实验证明,经超滤处理后的去热原注射液并不会使原方有效成分损失。如复方丹参超滤品测得的281nm光密度值较高,薄层层析检测出有原儿茶醛斑点,可见的斑点及其荧光点多且清晰。张英辉采用超滤法去除人参皂苷热原,结果发现:超滤法可有效的去除热原,又可有效的减少人参总皂苷的损失,该法简便、可靠、效果好,可用于去除人参皂苷热原。
北京中医药大学药厂对比了活性碳和超滤两种工艺,发现对清开灵注射液除热原,两种工艺均可行,但超滤法得到产品中:黄岑甙的含量高,产品颜色浅,微粒数量明显少。利用超滤膜过滤川参通注射液、冠舒注射液、松梅乐注射液及大输液中的热原,实验表明,药液通过超滤后,热原的截除率获得满意的结果,达到药典的规定,去除热原是可靠的。超滤不但可去除热原,还能去除大于膜孔的高分子物质,提高注射液的澄明度和稳定性,而且超滤膜孔径越小,脱色作用越明显。
2小分子精制
对于抗生素类的小分子物质,其传统的生产过程,要经过过滤、萃取、浓缩、结晶等工艺,存在过程冗长、收率低、能耗大等缺点,而且在精制过程中有微量大分子杂质残留,如蛋白质、核酸、多醣等,这些杂质可能对人体产生副作用。利用超滤膜可以除去大分子杂质,简化操作工艺。
青霉素是一种热敏性物质,其活性单位受环境影响较大,温度稍高或者处理时间延长均会导致活性单位降解。因此青霉素精制要求在15℃以下快速完成。目前青霉素精制过程中,需要加入十五烷基溴化吡啶作为破乳剂,而该破乳剂毒性大、价格昂贵,采用超滤工艺去除发酵副产品和残留物以及一些可溶性蛋白质,无需加入破乳剂,而且过程简单快捷。
超滤系统已应用于红霉素、青霉素、头孢菌素、四环素、林可霉素、庆大霉素、利福霉素等抗生素的过滤生产。美国Merck公司利用截留分子量为2.4万的超滤膜过滤头霉素发酵液,收率比铺有助滤剂层的鼓式真空过滤机高出2%,达到98%,材料费用降低2/3,设备投资费用减少20%。另外利用超滤膜可有效地对头孢菌素C发酵液进行加工处理,而不使膜堵塞或结垢,提高回收率,使得浓缩液中头孢菌素C的浓度比原发酵液中的更高。韩少抑等利用超滤膜提纯螺旋霉素,发现:截留分子量为5000的芳香聚酰胺超滤膜能去除蛋白等大分子杂质,起到纳滤预处理作用。
维生素C是人体必需的一种营养成分,在医学和营养学上有着广泛的应用。目前,维生素C的生产方式主要有两种:莱式法和两步发酵法。其中两步发酵法是我国科技人员首创的生产工艺,此工艺工程中常采用加热沉淀法去除杂质,既耗能又造成有效成分古龙酸损失,收率也低。采用超滤膜系统代替加热沉淀法去除发酵液中残留的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质,省去了预处理、加热、离心等工序,既节约了能耗又提高了古龙酸的收率。
中药中有效成分的分子量大多不超过1000,而无效成分如淀粉、多糖、蛋白质、树脂等杂质的相对分子质量均在5万以上。因此,用截留分子量适宜的超滤膜能够很容易地将两者分开。与传统的化学分离方法相比较,膜分离的方法不仅效率高、操作简便,而且成本低、经济效益好,所以越来越多地被人们所采用。
3大分子精制
随着生物技术的发展,大分子类药物数量急剧增加,由于该类产品具有热不稳定性,超滤的低温快速过滤特性成为该类物质精制的重要方法。
利用截留分子量为2万PS管式超滤膜系统浓缩植酸酶发酵液的实验显示,植酸酶的浓缩倍数可以达到6.53倍,浓缩收率为99.69%,截留率为99.93%。
利用PAN超滤膜从藏牦牛血中分离纯化凝血酶的实验显示,所得凝血酶平均比活为38.24IU/mg,比传统方法所得比活提高2倍。
利用超滤膜从猪血中纯化SOD的方法有三个优点:①除去大量的小分子杂质;②浓缩SOD可节省随后使SOD沉淀所需的溶剂;③能大大提高后续热变性纯化的效果,SOD总回收率达62%,比活性达5000U/mg。
在丙种球蛋白制品的生产过程中将超滤技术用于蛋白质的脱醇和浓缩。
将超滤技术用于人血白蛋白浓缩和脱醇。
采用超滤法浓缩分离免疫初乳中的抗体,以上这些应用都取得了良好浓缩效果。
用超滤法把高分子多糖类化合物单独分离出来,制备具有特殊药理作用的药物,使中药不同分子量组分用于不同的治疗目的,达到药物的综合利用,是膜分离的重要功能。
选用截留分子量为5万的PS超滤膜替代醇沉法处理板蓝根水提液,实现了高效、节能。
利用CA超滤膜浓缩银耳浸提液,其产品收率较常规浓缩方法提高了22.4%,同时缩短了浓缩时间。
采用超滤一渗滤法,改进香菇多糖的提取纯化工艺,提高产品收率、降低生产成本。
用超滤法代替透析法去除海洋真菌多糖提取液中的小分子杂质,结果表明超滤法所得产品的得率和多糖含量都高于透析对照组,另外多糖中的色素大部分会被超滤膜吸附,这对提高粗品多糖含量是有利的。
中空纤维超滤膜可以有效提取六味地黄汤活性多糖,工艺简单,生产周期短。
4膜蒸馏
膜蒸馏是利用疏水性微孔膜将两种温度不同的水溶液分隔开,在膜两侧水蒸气压力差的作用下,热侧的水蒸气通过膜孔进入冷侧,在冷侧冷凝下来。膜蒸馏与常规蒸馏中的蒸发-传送-冷凝过程相同。两者都以气-液平衡为基础,都需要蒸发潜热以实现相变。相对于常规分离过程,其优点是:①理论上100%分离离子、大分子、胶体、细胞及其他不挥发性物质;②操作温度比传统蒸馏过程低;③操作压力比过程低;④对膜的机械性能要求低;⑤适于特种物质分离,而且可以分离极高浓度的物质,甚至可以产生结晶;⑥高效。将膜蒸馏用于热敏性物质的浓缩,能很好地发挥其低温浓缩的特性。青霉素作为抗生素应用于临床已有50年历史,一般采用溶媒萃取法提取,但提取过程复杂。利用直接接触式膜蒸馏浓缩青霉素水溶液,浓缩过程比较稳定。益母草和赤芍是中医临床常用中药,水苏碱和芍药苷是两者指标性成分,皆为水溶性,沸点比水高。将真空膜蒸馏法用于益母草与赤芍提取液的浓缩是可行的,具有效率高、耗能少、操作方便的优点,且有效成分的截留率为100%。
⑺ 水处理中超滤膜是什么有哪些特点呢
超滤膜是什么?
超滤(UF)基本上是按分子量大小进行分离的压力驱动膜过程。超滤膜的孔径一般在—100nm之间,能够截留分子量在300—500,000道尔顿的物质,包括多糖、生物分子、聚合物和胶体物质等。大多数超滤膜所标称的切割分子量一般定义为膜具有90%以上截留率的最小分子量。
超滤膜具有哪些特点?
1. 亲水性膜丝,通量大
超滤膜通过降低膜表面张力,大幅改善了膜的亲水性,使水通量大幅增加,膜表面涂覆牢度强,衰减慢,经过相对高温的水洗和碱洗不易脱落,膜丝抗污染能力提高,耐化学腐蚀性增强。
2. 过滤精度高
超滤膜丝空隙分布均匀,膜孔数量繁多,结构稳定,过滤精度高达0.01微米,彻底滤除原水中的细菌、病毒、胶体、铁锈等各种杂质,出水稳定,水质可达国家饮用水标准,真正实现优质净化水效果。
3. 截留高,抗污染性强
超滤膜的膜丝分布狭窄,且微孔形状呈倒喇叭状,起稳定截留作用的表皮层孔径小,支撑层孔径大,污染物不能进入到支撑层,避免不可恢复的堵塞,使膜丝抗污染性强,在原水水质波动频繁,水质较为恶劣的条件下运行仍能保证良好的过滤效果。
4. 膜丝强度高
超滤膜膜丝拥有的机械强度大,每一根超滤膜丝在各种复杂的工况条件下运行稳定,不易出现断丝,保证超滤出水水质优良。
5. 易清洗,易恢复,使用寿命长
膜公司独特的制膜工艺,使超滤膜膜丝内外壁平整光滑,具有永久亲水性的特质,从而使超滤膜在过滤介质中:胶体、油、蛋白质与污染物质在膜的表面聚结成球状,这种聚结物很容易从膜表面脱离,通过简单的反洗就可以清洗干净,不易污堵,可有效减少化学清洗频率,延长超滤膜使用寿命。
⑻ 超滤膜是什么东西
超滤(简称UF)是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。 超滤是一种膜分离技术,超滤分离的对象主要为大分子物质,因此,超滤的过滤精度也常以分子的质量单位Dalton(道尔顿)来定义。其分子切割量(CWCO)一般为6000到50万。
超滤膜为多孔性不对称结构。超滤过滤过程是以膜两侧压差为驱动力,以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程,使用压力通常为0.01~0.3 MPa,筛分孔径从0.002~0.1μm,截留分子量为000~100,000 道尔顿左右。
超滤起源于1748 年,Schmidt 用棉花胶膜或璐膜分滤溶液,当施加一定压力时,溶液(水)透过膜,而蛋白质、胶体等物质则被截留下来,其过滤精度远远超过滤纸,于是他提出超滤这一术语。1896 年,Martin 制出了第一张人工超滤膜。20世纪60 年代,分子量级概念的提出,是现代超滤的开始,70 年代和80 年代是高速发展期,90 年代以后开始趋于成熟,进入到21 世纪得到广泛应用。我国对该项技术研究较晚,上世纪70 年代尚处于研究期限,80 年代末,才进入工业化生产和应用阶段。近30 年来,超滤技术的发展极为迅速,不但在特殊溶液的分离方面有独到的作用,而且在工业给水方面也用得越来越多。例如在海水淡化、纯水及高纯水的制备中,超滤可作为预处理设备,确保反渗透等后续设备的长期安全稳定运行。在食品饮料、矿泉水生产中,超滤也发挥了重要作用。因为超滤仅去除水中的悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质,而保留了对人体健康有益的矿物质。
超滤膜对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。膜的公称孔径越小,去除率越高。超滤膜通常使用的材料都是高分子聚合物。超滤膜材质从最初的不对称CA膜扩大到现在的PS(聚砜)、钢衬胶S(聚醚砜)、PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)等。
膜组件结构有板式、卷式、管式和中空纤维四种,从分离层的位置划分为:内压、外压两种。中空纤维膜是超滤膜的最主要型式之一,呈毛细管状,经喷丝纺制而成。其内表面或外表面为致密层,或称活性层,内部为多孔支撑体。致密层上密布微孔,溶液就是以其组份能否通过这微孔来达到分离的目的。原液在中空纤维膜内孔或外侧加压流动,被过滤液体则从另一侧流出。中空纤维超滤膜主要分为:内压膜、外压膜两种。
⑼ 超滤膜的原理是什么孔径与分子量之间有关系吗
超滤膜原理
超滤膜筛分过程,以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的专压力下,当属原液流过膜表面时,超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液,而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
超滤膜孔径与分子量之间的关系
超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米,也就是说只有一根头发丝的1‰!在膜的一侧施以适当压力,就能筛出大于孔径的溶质分子,以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2~20纳米的颗粒。超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的,没有皮层,所有方向上的孔隙都是一样的,属于深层过滤;后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层,表层厚度为0.1微米或更小,并具有排列有序的微孔,底层厚度为200~250微米,属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。