⑴ 不同膜分离技术存在哪些不同的原理
在生物化工过程中常用的膜分离技术有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、电渗析(ED)、液膜(LM)等。
微滤
微滤是以多孔细小的薄膜作为过滤的介质,以筛分原理为根据的薄膜过滤。在压力作为推动力的作用下,溶剂、水、盐类及大分子物质均能透过薄膜,而微细颗粒和超大分子等颗粒直径大于膜孔径的物质均被滞留下来,以达到分离的目的,进一步使溶液净化。微滤是目前膜分离技术中应用最广且经济价值最大的技术,主要应用于生物化工中的制药行业。
超滤
超滤是根据筛分原理,以一定的压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的操作。同微滤过程相比,超滤过程受膜表面孔的化学性质影响较大,在一定的压力差下溶剂或小分子量的物质可以透过膜孔,而大分子物质及微细颗粒却被截留,以达到分离目的。超滤膜通常为不对称膜,膜孔径的大小和膜表面的性质分别起着不同的截留作用。超滤主要应用于浓缩大分子溶液的净化等.在生物化工过程中应用最广。
反渗透
反渗透过程主要是根据溶液的溶解、扩散原理,以压力差为推动力的膜分离过程。它与自然的渗透过程刚好相反。渗透和反渗透均是通过半透膜来完成的。在浓溶液一侧,当施加压力高于自然渗透压力时,就会迫使溶液中溶剂反向透过膜层,流向稀溶液一侧,从而达到分离提纯的目的。反渗透过程主要应用于低分子量组分的浓缩,如氨基酸浓缩(甘氨酸HGB
3075—79)、乙醇浓缩(GB 679-65)等。其渗透压的大小与膜的种类无关,而与溶液的性质有关。
纳滤
纳滤也是根据吸附、扩散原理,以压力差为推动力的膜分离过程。它除了有本身的工作原理外,还具有反渗透和超滤的工作原理。纳滤又可以称为低压反渗透,是一种新型的膜分离技术,这种膜过程,拓宽了液相膜分离的应用,分离性能介于超滤和反渗透之间,其截断分子量约为200~2000。纳米膜属于复合膜,允许一些无机盐和某些溶剂透过膜。纳滤过程所需压力比反渗透低得多,具有节约动力的优点。它能截断易透过超滤膜的那部分溶质,同时又可能被反渗透膜所截断的溶质透过,其特有功能是反渗透和超滤无法取代的。纳滤膜具有良好的热稳定性、pH
稳定性和对有机溶剂的稳定性,因此现已广泛应用于各个工业领域,尤其是医药、生物化工行业的分离提纯过程。纳滤膜是现今最先进的膜分离技术。微滤、超滤、反渗透、纳滤4种分离技术没有太明显的分界线,均是以压力作为推动力,被截断的溶质的直径大小在某些范围内相互重叠。
电渗析
电渗析是以电位差为推动力,在直流电作用下利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的淡化、精制或纯化目的。
液膜
液膜是悬浮在液体中的一层乳液微粒,形成液相膜。依据溶解、扩散原理,通过这层液相膜可以将两个组成不同而又互溶的溶液分开,并通过渗透的现象起到分离、提纯的效果,它克服了固体膜存在的选择性低和通量小的特点。液膜一般由溶剂、表面活性剂和添加剂构成。
⑵ 膜分离技术有哪些
膜分离技术主要有以下几种:渗透汽化、微滤、超滤、纳滤、反渗透。
1、渗透汽化——渗透汽化又称渗透蒸发,是指液体混合物在膜两侧组分的蒸汽分压差作用下,其中组分以不同速率透过膜并蒸发除去,从而达到分离目的的一种膜分离方法。有机渗透汽化膜利用的是膜层对组分的吸附-溶解机理,分子筛渗透汽化膜利用的是膜层对组分的吸附-扩散以及分子筛分双重机理。应用范围包括有机溶剂脱水、水溶液脱除有机物、有机物与有机物的分离。
2、微滤——常用于食品医药消毒、半导体生产工业中液体的纯化、生物技术、废水处理等方面。
3、超滤——常用于牛奶脱脂、蛋白预浓缩、果汁澄清、发酵液处理、排放液处理等。
4、纳滤——可用于去除低聚糖、染料、多价离子等方面。
5、反渗透——可用于处理市政废水、工业废水、海水与苦咸水淡化、地下水和地表水的处理。
⑶ 什么是膜分离技术,类型及应用特点
常规膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗析,以及结合电化学技术的电渗析、连续电除盐等。
1.1
微滤技术
微滤(MF)
又称微孔过滤,根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。膜的孔径范围通常在0.1~20
μm,能从气相或液相中截留大直径的菌体、悬浮固体及其他污染物。微滤膜一般由陶瓷、金属等无机材料,或醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等有机材料制造。
1.2
超滤技术
超滤分离技术(UF)
也是由压力驱动的膜分离过程,膜的孔径在0.001
5~0.02
μm
之间,推动压力在100~1000
kPa。通常截留相对分子质量在1
000~300
000,股超滤膜能对大分子有机物(蛋白质、细菌)
、胶体、悬浮固体等进行分离,广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源,是替代活性炭过滤器和多介质过滤器的优良产品。
1.3
纳滤技术
纳滤(NF)
是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术,其截留相对分子质量在100~1
000,孔径为几纳米,故称为纳滤。纳滤膜的截留特征是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征,对小分子有机物等与水、无机元素进行分离,实现脱盐与浓缩的同时进行。
⑷ 净水领域,超滤、纳滤、RO反渗透的区别是什么
超滤器简称UF,超滤器能截留0.002~0.1微米之间的颗料和杂质。
反渗透设备简称RO设备,过滤精度为0.0001微米,反渗透技术是目前世界上最选进的膜分离技术,它能有效阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物,但允许水分的的透过。反渗透复合膜的脱盐率一般大于98%。
纳滤设备简称为NF,纳滤是一种特殊而又有前景的膜分离设备,它的截留物质的大小约为0.001微米,纳滤的操作压力介于超滤和反渗透设备之间,截留有机物的分子量约为200~400左右,截留溶解性盐的能力为20~98%,对单价阴离子盐溶液的除盐率纸于高价阴离子盐溶液。
⑸ 请比较说明微滤,超滤,纳滤和反渗透等四种常用膜分离技术的异同点
微滤microfiltration以压力为驱动力,分离0.1-1微米的微粒的过程,简称为MF
超滤ultrafiltration以压力差为动力,膜孔径约0.001-0.2微米的物理筛分过程,简称为UF
1,微滤和超滤同属于微孔膜范畴,微孔过滤是一种物理筛分过程,其功能在于截留分子量为几百至几百万的物质,包括大分子有机物,微生物等,而不是以脱盐为目的。
2,微孔膜的孔径为一个范围值:微滤在0.1-1微米,超滤为0.001-0.2微米
3,在学术领域,微滤膜的过滤精度一般用孔径表示,而超滤的过滤精度一般用切割分子量来表示
4,微滤和超滤的过程均以压力为驱动力,用于溶液体系中的物质分离。
5,膜的材料分为有机高分子和无机高分子材料。
纳滤:nanofiltration以压力为驱动力,用于脱除二价及二价以上的多价离子和分子量200以上有机物的膜分离过程,简称为NF
1, 纳滤技术是继反渗透后出现的一种新的分离技术,其分离机理基本和反渗透一致。
2, 纳滤理论精度为0.001-0.005微米,略大于反渗透,因此所需工作压力低于反渗透,早期被称为“松散反渗透”
3, 纳滤的作用在于去除二价及二价以上离子和分子量200以上的物质,对一价离子的去除率较低,其综合脱盐率低于反渗透
反渗透reverse
osmosis在膜的进水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力,只允许溶液中水和某些组分选择性透过,其他物质不能透过而被截留在表面的过程,简称RO
1,反渗透的概念始于渗透现象,当把只允许水透过的高分子半透膜作为介质,两侧分别是盐水和纯水时,由于纯水测水的浓度高于盐水测的浓度,纯水将向盐水侧扩散透过,这种浓度差异导致的迁移过程,就是渗透,他是自然界中在生物体内存在的一个普遍现象。
2,反渗透是一种由人类创造力产生的非自然现象或一种水溶液分离技术,其原理是通过施加机械外压,克服浓度差导致的逆向迁移的过程。
3, 反渗透仅适用于液相体系(水溶液体系)中溶质和溶剂的分离,在净水器中运用较多。
4, 反渗透现象必须在外界压力作用下发生,且压力必须高于水溶液的渗透压。
⑹ 常见的膜分离技术有哪些,分别适用于什么情况
膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,半透膜又称分离膜或滤膜,膜壁布满小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等,膜分离都采用错流过滤方式。
微滤
具体涉及领域主要有:医药工业、食品工业(明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等)、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。
超滤
早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来,随着超滤技术的发展,如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。
纳滤
纳滤的主要应用领域涉及:食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业等。
反渗透
由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点,在国民经济各个部门都得到了广泛的应用,主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩,主要应用领域包括以下:食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物(农产品)深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。
⑺ 常用水处理技术中膜分离技术有哪几种
常见的膜分离法主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化等方法。
1、微滤:与常规过滤相比,微滤属于精密过滤,它是截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等,而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。微滤操作有死端过滤和错流(又称切线流)过滤两种形式。
2、超滤:超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程,它介于纳滤和微滤之间,膜孔径范围在1nm~0.055m之间。最早使用的超滤膜是天然动物的脏器薄膜。
3、纳滤:纳滤膜分离在常温下进行,无相变,无化学反应,不破坏生物活性,能有效地截留二价及高价离子和相对分子质量高于200的有机小分子,而使大部分一价无机盐透过,可分离同类氨基酸和蛋白质,实现高分子量和低分子量有机物的分离,且成本比传统工艺低,因而被广泛应用于超纯水的制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。