过滤与膜分离技术
膜分离技术工艺流程
膜分离技术工艺流程
膜分离技术是一种利用半透膜对物质进行分离的方法，广泛应用于水处理、食品加工、制药等领域。膜分离技术工艺流程是指在膜分离过程中所涉及的一系列操作步骤，下面将详细介绍膜分离技术的工艺流程。
1. 前处理
膜分离技术的前处理是为了避免膜污染和膜堵塞，通常包括预处理和中间处理两个阶段。预处理主要是对原始液进行粗处理，如过滤、沉淀、调节pH值等，以去除悬浮固体、胶体颗粒和大分子物质。中间处理主要是对预处理后的液体进行细处理，如活性炭吸附、氧化、消毒等，以去除溶解性有机物、微生物和残留氧化剂等。
2. 膜分离
膜分离是整个工艺流程的核心步骤，通过半透膜的选择性渗透作用，将原始液中的溶质和溶剂分离。根据分离机理的不同，膜分离可以分为压力驱动型和浓度驱动型两种。压力驱动型膜分离主要包括微滤、超滤、纳滤和逆渗透等技术，可以用于分离悬浮物、胶体、溶解性大分子和溶质等。浓度驱动型膜分离则是利用溶剂的浓度差异来实现物质的分离，如蒸发浓缩、气体分离等。
3. 后处理
膜分离后处理主要是对膜分离过程中产生的浓缩物和稀释物进行处
理。浓缩物通常需要进一步处理以达到满足特定要求的浓度或纯度，如结晶、干燥、沉淀等。而稀释物则需要进行废液处理，以避免对环境造成污染。后处理过程中还可能包括对膜进行清洗和维护，以保证膜的使用寿命和分离效果。
4. 控制参数
在膜分离技术工艺流程中，需要对一些关键参数进行控制，以确保膜分离的效果和稳定性。例如，控制进料流量和压力可以影响渗透通量和分离效果；控制膜的温度可以改变物质的渗透速率和选择性；控制清洗液的pH值和浓度可以去除污染物和恢复膜性能。这些参数的控制需要根据具体的应用和膜的特性进行优化。
过滤与膜分离技术
2 原理 3操作注意问题 （1） 膜的选择与安装 （2） 溶液性质和流动状态 （3） 浓差极化和膜堵塞 （4） 温度、pH值选择 （5） 膜的清洗
4 应用
可单独或联合使用，达到以下目的：悬浮微小 颗粒的除净；大分子溶质的除去；大分子溶液 的浓缩；大分子溶液的分级等。 微滤在食品饮料等的澄清和除菌Hale Waihona Puke Baidu应用最广； 超滤在生物大分子分级中应用越来越多，如浓 缩提取菠萝蛋白、糖化酶、生物表面活性剂鼠 李糖酯等，在果汁、蔬菜汁、牛奶等的浓缩和 果酒等的澄清中使用广泛。
第三章 过滤与膜分离技术
过滤：借助一定孔径的过滤介质，将不同大小 颗粒物质分离的方法。 主要驱动力为压力差。 常压过滤、加压过滤、减压过滤 过滤介质：滤纸、滤布、纤维、多孔陶瓷、烧 结金属等 助滤剂：硅藻土、活性炭、纸粕等 条件控制：压力差、粘度、浓度、温度、pH等。
生化中的膜分离技术
膜分离技术是借助一定孔径的高分子薄 膜，将不同大小、不同性状和不同特性 的物质颗粒或分子分离的技术。 优点：能耗低、不经相转换、操作方便 等。 膜分离驱动方式：压力、浓度差、电动 势、化学位能等。可分为反渗透、超滤、 微滤、透析、电渗析等。
二 其它膜分离技术
1 电渗析 原理 应用海水淡化、溶液脱盐等。可提高发酵液中 谷氨酸收得率。 2透析 原理 应用生物大分子分离纯化，除去小分子、脱盐 等。实际应用例子：人工肾
什么是膜分离？原理是什么？特点是什么？
什么是膜分离?原理是什么?特点是什么?
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。
1、膜分离技术的特点是什么?
膜分离过程是一个高效、环保的分离过程，是多学科交叉的技术，在物理、化学和生物性质上呈现出各种各样的特性，具有较多的优势。膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同(或称为截留分子量)，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等。
2、膜分离的工艺原理是什么?
膜分离的基本工艺原理是较为简单的。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液(浓缩液)出口，另一个是透析液出口。在单位时间(Hr)单位膜面积(m2)透析液流出的量(L)称为膜通量(LMH)，即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量(TDS)、黏度等。
由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。
膜分离技术
膜分离技术
膜分离技术是一种重要的分离技术，通过膜将混合物中不同分子大小、形状、电荷和极性等特性的物质分离出来。它广泛应用于各种领域，如环境保护、医药制造、食品加工、化学工业和电子行业等。本文将介绍膜分离技术的工作原理、分类和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、膜分离技术的基本原理
膜分离技术利用膜作为分离介质，将混合物分离成两个或更多的组分，其中其中至少有一种组分通过膜而另一种组分不直接通过。根据膜分离的机制可以分为以下三种类型：
1、压力驱动膜分离技术
压力驱动膜分离技术是指通过施加压力将混合物推动到膜上，以实现分离的技术。膜的孔径大小、膜的材质和压力差均会影响分离效果。该技术主要包括超滤、逆渗透和微滤等。
超滤是指利用孔径大小在10-100纳米的超滤膜去除溶液中的高分子物质。逆渗透是利用高压驱动水通过0.1纳米左右的逆渗透膜，将混合物中的水增量分离出来，这是制取纯水的主要技术之一。微滤是利用孔径在0.1-10微米的微滤膜去除悬浮物、细菌和微生物等。
2、电力驱动膜分离技术
电力驱动膜分离技术是利用电场将混合物推动到膜上，实现分离的技术。例如电渗析技术是利用电场和离子之间的电荷作用，将含有离子的溶液通过电场驱动到离子交换膜中，使得原来溶液中的阴离子和阳离子在两侧集中，最终通过两个极
板分别收集。
3、扩散驱动膜分离技术
扩散驱动膜分离技术是指利用分子间的扩散速率的大小差异，将混合物中的混合物分离的技术。例如气体分离、液体浓缩和溶液析出等。
二、膜分离技术的分类
根据膜的性质和分离机制的不同，可以将膜分离技术分为以下几种类型：
过滤与膜分离技术—微滤技术
1.1 超滤技术简介
超滤的发展过程：
1. 1861年Schmidt首次公布了牛心胞薄膜截留 可溶性阿拉伯胶的实验结果；
2. 1867年，Traube制成第一次人工膜； 3. 1907年开始使用“超滤”这一术语； 4. 20世纪70年代，超滤从实验规模进入工业化 应用； 我国从20世纪70年代开始研究，随后进入快速 发展阶段。
超滤膜透过物质主要是水、溶剂、离子和小分子，被截留物质主 要是蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子、过滤精度为104cm~10-7cm；利用超滤膜不同孔径对液体进行分离，其分子切割量 （CWCO）一般为6000~50万，孔径为100nm。
2.3 微滤结构与组成
微滤操作模式 无流动操作（静态过滤或死端过滤） 错流操作（动态过滤）
1.4 超滤应用 超滤在饮用水处理中的应用
二、微滤
2.1 微滤技术简介
定义：
微滤又称微孔过滤，属于精密 过滤。微滤能够过滤掉溶液中的微米 级或纳米级的微粒和细菌。
Hale Waihona Puke Baidu
1.1 超滤技术简介
发展
19世纪中叶开始出现微滤膜技术； 20世纪初开始对该技术进行系统研究； 20世纪60年代开始进入飞跃发展阶段； 我国对该项技术的研究始于20世纪五、 六十年代，80年代初期开始起步并得到 快速发展。
2.2 微滤技术原理
膜分离技术
膜分离技术
膜分离技术是一种工业分离技术，它采用膜作为储存屏障，通过使用渗透压差净化原料中的有机或无机多相混合物，可以有效地模糊、拆分和重组溶解物。它可以被广泛应用于食品加工、生物制药、水处理、化学和石油等多个领域。
膜分离技术是利用膜分离系统把有机或无机质流通过不同宽度的膜。通过对溶解物浓度、压力差、分子大小等变量进行调节来调节该系统，让它们沿一个特定的方向通过膜，使其中一种或多种化合物转移到另一边。
1. 水处理：膜分离技术可以用于净化水，使其去除有机污染物、含盐水和重金属污染物，同时可以调节水的性质，以满足各种生产和生活的需求。
2. 生物制药：膜分离技术可以用于从生物材料中提取蛋白质、核酸和活性成分，纯化有效成分，获取高品质的生物制剂。
3. 家用膜分离：家用膜分离器可以用来过滤家里供水系统，去除杂质，比如水垢、硬水、有机污染物等，得到净化后的清洁饮用水。
4. 食品加工：膜分离技术可以用来分离、纯化油脂物质，提取及重组营养素和香料，净化乳制品中的杂质，同时保留有益成分。
三、特点
1. 精度高：膜分离技术的精度比其他类型的分离和提取技术更高，可以有效地清除杂质，比如细菌、细菌毒素等；
2. 无毒无害：膜是一种完全无毒无害的材料，无论是清洗过程还是使用过程都不会对人体产生任何不良影响；
3. 成本低廉：膜分离技术的成本比其他类型的分离和提取技术更低；
4. 操作方便：膜分离技术的操作简单，在不影响其性能的情况下，可调节宽度和厚度以适应不同的分离需求。
总之，膜分离技术具有精度高、无毒无害、成本低廉、操作方便等诸多优点，因此，它会被广泛应用于食品加工、生物制药、水处理、化学和石油等多个领域。
膜分离技术的原理
膜分离技术的原理
膜分离技术是一种利用半透膜对不同组分进行分离的技术。它主要包括超滤、
纳滤、反渗透和气体分离等几种类型，广泛应用于水处理、生物工程、食品加工、医药等领域。膜分离技术的原理主要是利用膜的选择性通透性，将混合物中的不同组分分离出来。
膜分离技术的原理可以简单概括为，在一定的压力作用下，将混合物置于膜的
一侧，通过膜的选择性通透性，使得其中一种组分能够通过膜，而另一种组分则被截留在膜的一侧，从而实现两者的分离。不同类型的膜分离技术有不同的分离原理，下面将分别介绍几种常见的膜分离技术及其原理。
首先是超滤技术，超滤膜的孔径在纳米到微米之间，可以有效截留溶质、胶体
和悬浮物等大分子物质，而溶剂和小分子物质则可以通过膜。其原理是利用压力驱动溶剂和小分子物质通过膜，而大分子物质则被截留在膜的一侧，从而实现溶质和溶剂的分离。
其次是纳滤技术，纳滤膜的孔径在纳米级别，可以截留溶质和大部分溶剂，而
水分子等小分子物质则可以通过膜。其原理是利用压力差使得溶质和大分子物质被截留在膜的一侧，而溶剂和小分子物质则通过膜，实现了对溶质和溶剂的有效分离。
另外是反渗透技术，反渗透膜的孔径在纳米级别以下，可以截留绝大部分溶质
和溶剂，只有水分子等极小分子物质可以通过膜。其原理是利用高压作用下，使得水分子通过膜，而溶质和溶剂被截留在膜的一侧，实现了对水和溶质的有效分离。
最后是气体分离技术，气体分离膜可以选择性地通透不同气体分子，根据气体
分子的大小、形状和亲和性等特性，实现对混合气体的分离。其原理是利用压力差使得不同气体分子在膜上的透过速率不同，从而实现了对混合气体的有效分离。
膜分离技术分类
膜分离技术分类
膜分离技术是一种通过膜对物质进行分离的技术。根据不同的分离机理和应用领域，膜分离技术可以分为微滤、超滤、纳滤和反渗透四大类。
微滤是一种利用孔径在0.1-10微米之间的微孔膜对悬浮物颗粒、胶体和细菌等进行过滤分离的技术。微滤膜的孔径比较大，可以有效去除水中的悬浮物和浑浊物质，广泛应用于饮用水处理、污水处理、食品加工等领域。
超滤是一种利用孔径在0.001-0.1微米之间的超滤膜对胶体、大分子有机物、胶体颗粒等进行分离的技术。超滤膜相对于微滤膜来说，孔径更小，可以有效去除水中的有机物质和胶体颗粒，广泛应用于饮用水净化、工业废水处理、蛋白质分离纯化等领域。
纳滤是一种利用孔径在1-100纳米之间的纳滤膜对溶质、小分子有机物、离子等进行选择性分离的技术。纳滤膜孔径比超滤膜更小，可以有效去除水中的微量离子和有机物，广泛应用于海水淡化、废水处理、药物分离等领域。
反渗透是一种利用孔径在0.1-1纳米之间的反渗透膜对盐类、溶解物、微生物等进行高效分离的技术。反渗透膜具有极小的孔径，可以有效去除水中的离子、微生物和有机物，广泛应用于海水淡化、饮用水净化、工业废水处理等领域。
总的来说，膜分离技术在水处理、废水处理、食品加工、药物制备等领域发挥着重要作用，为人类提供了高效、环保的分离工艺。随着科技的不断进步和创新，膜分离技术将会在更多领域得到应用，为人类的生活带来更多便利和福祉。
常用的膜分离方法
常用的膜分离方法
常用的膜分离方法包括以下六种：
1. 微滤（Microfiltration，简称MF）：微滤是一种以机械筛网为基础的膜分离技术，其孔径大小为0.1-10微米。微滤适用于去除悬浮物、细菌、真菌、酵母等微生物，同时也可以用于分离和浓缩溶液中的大分子物质。
2. 超滤（Ultrafiltration，简称UF）：超滤是一种以半透膜为基础的膜分离技术，其孔径大小为0.001-0.01微米。超滤适用于分离和浓缩溶液中的小分子物质，如水、氨基酸、葡萄糖等。
3. 纳滤（Nanofiltration，简称NF）：纳滤是一种以半透膜为基础的膜分离技术，其孔径大小为0.001-0.01微米。纳滤适用于分离和浓缩溶液中的小分子物质，如水、氨基酸、葡萄糖等。
4. 反渗透（Reverse Osmosis，简称RO）：反渗透是一种以高压为推动力的膜分离技术，其孔径大小为0.0001-0.001微米。反渗透适用于分离和浓缩溶液中的小分子物质，如水、氨基酸、葡萄糖等。
5. 正渗透（Forward Osmosis，简称FO）：正渗透是一种以渗透压差为推动力的膜分离技术，其半透膜具有高渗透性能。正渗透适用于分离和浓缩溶液中的小分子物质，如水、
氨基酸、葡萄糖等。
6. 膜渗析（Permeation）：膜渗析是一种以半透膜为基础的膜分离技术，其孔径大小为0.0001-0.001微米。膜渗析适用于分离和浓缩溶液中的小分子物质，如水、氨基酸、葡萄糖等。
常用的膜分离技术
常用的膜分离技术
膜分离技术是一种利用特殊膜的过滤、分离和浓缩物质的方法。它可以根据物质的大小、形状、电荷和亲疏水性等特性，通过膜的选择性分离达到分离和纯化目的。膜分离技术广泛应用于水处理、生物工程、食品加工、医药制造等领域。本文将介绍常用的几种膜分离技术。
1. 微滤技术
微滤技术是一种通过孔径在0.1-10微米之间的膜进行过滤分离的方法。它可以有效去除悬浮物、细菌、病毒等大分子物质，常用于水处理、食品加工和制药工业中的前处理过程。
2. 超滤技术
超滤技术是一种通过孔径在0.001-0.1微米之间的膜进行分离的方法。它可以去除溶解物、胶体粒子、高分子有机物等物质，广泛应用于饮用水净化、废水处理和生物制药等领域。
3. 逆渗透技术
逆渗透技术是一种通过孔径在0.0001-0.001微米之间的膜进行分离的方法。它可以去除溶解盐、重金属离子等小分子物质，常用于海水淡化、饮用水净化和工业废水处理等领域。
4. 色谱膜技术
色谱膜技术是一种利用具有特殊分离机制的薄膜进行分离的方法。它可以根据物质的分子大小、极性、电荷等特性实现高效分离，常用于生物分析、医药制造和环境监测等领域。
5. 气体分离膜技术
气体分离膜技术是一种通过选择性渗透和扩散作用实现气体分离的方法。它可以根据气体分子的大小、极性和亲疏水性等特性，将混合气体中的不同成分分离出来，常用于天然气净化、气体分离和空气净化等领域。
6. 电渗析技术
电渗析技术是一种利用电场和离子选择性膜实现离子分离的方法。它可以通过调节电场强度和离子选择性膜的特性，实现对离子的选择性排除和富集，常用于废水处理、盐水淡化和电解产氢等领域。
污水处理的节能减排技术
污水处理的节能减排技术
随着人口的增长和工业化程度的提高，污水处理成为了一个全球性
的环境问题。污水若不得到适当处理，将对水资源、土壤、及生物多
样性产生严重的影响。而传统的污水处理方法一方面对能源消耗巨大，另一方面会排放大量的温室气体和有害物质。因此，节能减排技术在
污水处理行业中显得尤为重要。本文将介绍几种主要的污水处理的节
能减排技术。
一、生物处理技术
生物处理技术是目前最常用的污水处理技术之一。它利用微生物降
解机理将污水中的有机物质转化为无害的物质和生物质。同时，生物
处理技术可以有效地减少化学药剂的使用，降低了药剂对环境的污染。在生物处理过程中，我们可以采取一些节能措施，如利用曝气过程中
产生的气泡来改进氧气传输效率，或者使用曝气罩，减少泡沫的形成
和二次曝气所需的能量。
二、膜分离技术
膜分离技术是一种物理分离方法，通过选择性地阻止溶质通过膜表面，实现对溶质的分离。在污水处理中，膜分离技术可用于固液分离、浓缩和分离悬浮物等工艺。相比传统的过滤技术，膜分离技术具有更
高的效率和更低的能耗。其中，反渗透膜技术是一种常用的膜分离技术，通过逆向渗透，将水从高浓度溶液中分离出来。然而，需要注意
的是膜分离技术的长期使用可能会导致膜堵塞、膜污染等问题，因此
需要定期清洗和维护膜。
三、气浮技术
气浮技术利用气泡的上升速度和浮力，将污水中的悬浮固体与气泡相互附着形成气固体浮降体，以达到固液分离的目的。相比传统的沉淀技术，气浮技术具有更高的处理效率和更小的占地面积。同时，气浮技术可以减少污泥的产生，并可通过回收气泡的方式进一步降低能耗，实现节能减排。
第二章 过滤与膜分离技术
1.3 非膜过滤的操作
1.3.1 过滤介质的选择
1) 过滤介质对固体颗粒的捕集能力，这关系到过滤的分离次序 所谓捕集能力就是能截留的最小颗粒尺寸。 捕集能力取决于介质本身的孔隙大小及分布情况。 介质类型 能够截留的最小颗粒（微米） 滤布 天然及合成纤维编织的滤布 10 滤网 金属丝编织网 >5 非织造纤维介质/ 纸（纤维素）/ 纸（玻璃纤维材料）/毛毡 5210 多孔材料 /薄膜 0.005 刚性多孔材料 /陶瓷金属陶瓷 13 松散固体介质/ 硅藻土膨胀珍珠岩 <1
3）按过滤对象分：气体过滤与液体过滤 气体过滤主要是指去除气体中的油、水及其他颗粒杂质； 液体过滤主要是指固液分离，集中在物理过滤领域； 除色和除味很多通过化学处理完成，因此不完全在 我们所指的液体过滤范畴内， 但少量的除色除味工作 可以通过我们活性碳滤袋吸附完成。
第一节 非膜过滤
采用高分子膜以外的材料，如滤纸、滤布、纤维、 多孔陶瓷、烧结金属等作为过滤介质，主要包括粗滤 和部分微滤。
2.1 加压膜分离
以薄膜两边的流体静压力差为推动力的膜分离技术。 在静压力差的作用下，小于孔径的物质穿过膜孔， 大于孔径的颗粒被截留。 分为：微滤、超滤、纳滤、反渗透
微滤、超滤、纳滤、反渗透相同点：
①以膜两侧压力差为推动力；②按体积大小而分离；③膜的制 造方法、结构和操作方式都类似。 微滤、超滤、纳滤、反渗透区别： ① 膜孔径：微滤0.1-10m > 超滤0.01-0.1m > 纳滤0.0010.01m > 反渗透 小于0.001m ② 分离粒子：微滤截留固体悬浮粒子，固液分离过程；超滤、 纳滤、反渗透为分子级水平的分离； ③ 分理机理：微滤、超滤和纳滤为截留机理，筛分作用；反渗 透机理是渗透现象的逆过程： ④ 压差：微滤、超滤和纳滤压力差不需很大0.1-0.6 MPa
生物制药：膜分离技术
膜的应用
海水淡化 工业废水处理 城市废水资源化 天然气 生物质利用 燃料电池
水资源
膜
传统工业
能源 生态环境
冶 金 制 药 食品 化工与石化 电 子 CO2 控制 除尘 洁净燃烧
膜的用途
• 浓缩：目的产物以低浓度形式存在，因 此需要除去溶剂；（截留物为产物）
• 纯化：除去杂质；
• 分离：将混合物分成两种或多种目的产 物；
超滤应用
大分子物质的脱盐和浓缩 大分子物质溶剂系统的交换平衡 大分子物质的分级分离 小分子物质的纯化 清洗细胞、纯化病毒 除病毒、热源
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二、超滤基本原理
超滤是一种筛分过程。超滤膜表面分布有一定大小和形 状的孔，在一定的压力作用下，大分子溶质（如有机胶体） 被截留，小分子物质（无机盐）和溶剂投过膜形成滤液。
• 反应促进：把化学反应或生化反应的产 物连续取出，能提高反应速率或提高产 品质量。
膜分离技术的发展简史:
❖人类对于膜现象的研究源于1748年，然而 认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历 了200多年的漫长过程。
❖人们对膜进行科学研究则是近几十年来的 事。1950年W. Juda试制出选择透过性能的离 子交换膜，奠定了电渗析的实用化基础。
操作压差一般为1.5～10.5 MPa，截留组分为 小分子物质。
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反渗透法
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第五章 过滤与膜分离技术
严格地讲，内径为40～80µm的膜称中空纤维膜，
而内径为0.25～2.5mm的膜称毛细管膜。由于两
种膜组件的结构基本相同，故一般将这两种膜
装置统称为中空纤维膜组件。
中空纤维超滤膜组件
膜断面图
图
各种膜组件的结构示意图
外压式膜组件结构
内压式膜组件结构
各种膜组件的优缺点
型 式 优 点 缺 点
管式
• 注意事项：①工作压力不宜太大，最高 不超过147.09kPa；②滤液中蛋白质浓 度以及具有吸附滤材能力的物质浓度不 易太高，以防基质饱和；③需通过预实 验得出一个合适的过滤总量；④过滤时 间不易太长，以免污染热原质；⑤溶质 所带的电荷及滤液的pH均会影响过滤 效果，必要时需加以矫正。
• 2.筛式过滤（即模式过滤）
5.3
微
滤
• 微滤的基本概念和分离范围
• 微滤又称微孔过滤，是以静压力差为推动力， 利用膜的“筛分”作用进行分离的膜分离过程。
微孔过滤膜具有明显的孔道结构，主要用于截
流高分子溶质或固体微粒。在静压差的作用下，
小于膜孔的粒子通过滤膜，粒径大于膜孔径的
粒子则被阻拦在滤膜面上，使粒子大小不同的 组分得以分离。
• 2.筛式过滤（即模式过滤）
• 优点：①截留效果与流速、压力差间 的关系不大，工作压力高；②滤膜结 构均一，无基质游离；③刚性大颗粒 被截留在膜表面，可起到深层过滤作 用；④有效过滤面积大，流速大；⑤ 吸附性小，故离子强度变化影响小； ⑥滤材本身纯净、无毒。
膜分离技术的原理和应用
膜分离技术的原理和应用
随着科技技术的不断发展，人类对于生命科学的研究也越来越
深入。其中，膜分离技术就是生命科学中的一项重要技术。那么
膜分离技术是什么？它是如何工作的？又在哪些领域得到了应用？下面我们就来深入探讨一下。
一、膜分离技术的基本原理
膜分离技术是一个将物质分离和纯化的过程。这个过程基于物
质分子大小和化学特性的不同而进行。其本质就是从溶液中分离
出特定的物质，而进一步的纯化则可以通过渗透压、电性等天然
现象来实现。
膜分离技术的原理基于膜的选择性，膜可以选择性地让一些小
于其孔径的溶质通过，而阻止大于或等于其孔径的溶质通过，其
选择性是基于相互作用力的。其中，可以选择基于吸附力的透析膜、基于分子大小的渗透膜、以及基于分子电荷的离子交换膜等。
二、膜分离技术的应用领域
膜分离技术在生命科学的很多领域得到了应用，具体应用如下：
1.生物医学
在生物医学领域，膜分离技术有着广泛的应用。比如，它可以用于生物反应器的分离、酶的纯化、病原体的去除、蛋白质、激
素的纯化等。
2.食品与饮料
在食品和饮料领域中，膜分离技术也扮演着重要角色。例如，
它可以用于乳制品工业、饮料工业、果汁加工、酿酒业等。
3.水处理
在水处理中，膜分离技术也有重要的应用。比如，可以使用微
过滤与超滤膜进行悬浮物的去除，反渗透膜和离子交换膜则可以
去除水中的有害离子和重金属离子。
4.化学工业
膜分离技术也可以用于化学工业。例如，可以用于膜分离、膜
萃取、膜反应、膜过滤等，可以用于分离、纯化、分子分级等。
三、膜分离技术的发展趋势
目前，膜分离技术在生命科学领域中的应用越来越广泛。未来，随着科技技术的不断进步，膜分离技术也将会得到更多的发展。
膜分离技术的原理
膜分离技术的原理
膜分离技术是一种利用特殊的膜作为分离介质，根据物质在膜上传递的速率和选择性来实现物质的分离和纯化的过程。它主要依靠膜对不同大小、形状、荷电性质、溶解度和分子量等的物质进行选择性的分离。
膜分离技术的原理基于物质在膜上传递的速率和选择性，分为多种不同的分离机制，主要包括：
1. 压力驱动的逆渗透：利用超过背景压力的外压力驱动过滤液体，通过膜上的微孔或纳米孔将水分子从溶液中透过，将小分子和大分子分离。
2. 电化学膜分离：利用膜表面的电荷性质，通过对膜施加电场，使溶液中的离子依靠电荷相互作用通过膜孔洞，从而实现离子的选择性传递。
3. 渗透膜分离：利用溶剂渗透压差驱动，通过选择性渗透的膜将溶质从溶液中分离出来，实现溶质与溶剂的分离。
4. 离子交换膜分离：利用膜上固定的离子交换基团，通过阳、阴离子之间的交换作用，实现离子的选择性传递。
5. 气体吸附分离：利用对特定气体有选择性吸附的膜材料，通过物理吸附作用将特定气体从混合气体中分离出来。
膜分离技术具有结构简单、操作易行、能耗低、分离效果好等
优点，被广泛应用于水处理、制药、食品加工、化工等领域。不同的膜材料和分离机制可根据不同的分离要求进行选择，以实现高效、经济、环保的物质分离和纯化过程。
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图5-3 平板式膜滤器 l药液入口；2放气阀；3盖板垫圈； 4微孔滤膜；5多孔筛板；6底板垫圈， 7滤器底板；8药液出口
图5-4 筒式膜滤器 1压力表；2放气阀；3过滤器外壳；
4滤芯；5滤芯密封圈；6滤芯插座
⑥其他
• 另外还有超滤装置、钛滤器、 多孔聚乙 烯烧结管过滤器等。
四、常用的过滤方法
1．深层过滤（又称深度过滤） 2．筛式过滤（即膜式过滤） 3．系列膜过滤（或膜堆过滤）
二、过滤介质
①滤纸：分为普通滤纸和分析用滤纸，其致密性与孔径大小相差较大。 普通滤纸孔径为1-7rm，常用于少量液体制剂的过滤。经环氧树脂和 石棉处理的为a-纤维素滤纸，其强度和过滤性能均有所提高。
②脱脂棉：过滤用的脱脂棉应为长纤维，否则纤维易脱落，影响滤液的 澄清，适用于口服液体ຫໍສະໝຸດ Baidu剂的过滤。
③织物介质：包括棉织品纱布、帆布等）常用于精滤前的预滤；丝织品 绢布），既可用于一般液体的过滤，也可用于注射剂的脱碳过滤；合 成纤维类尼龙、聚酯等）耐酸碱性强，不易被微生物污染，常用做板 框压滤机的滤布。
⑥垂熔玻璃过滤介质：系将中性硬质玻璃烧结而成的孔隙错综交叉的多 孔型滤材。广泛用于注射剂的过滤。
⑦多孔陶瓷：用白陶土或硅藻土等烧结而成的筒式滤材，有多种规格， 主要用于注射剂的精滤。
⑧微孔滤膜：是高分子薄膜过滤材料，厚度为0.12~0.15μm，孔径从 0.01~14μm，有多种规格。包括醋酸纤维素酯膜、硝酸纤维素酯膜、 醋酸纤维酯和硝酸纤维酯的混合膜、聚翻乙烯膜、聚酰胺膜、聚碳酸 酯膜和聚四氟二烯膜等。微孔滤膜主要用于注射剂的精滤和除菌过滤。 特别适用于一些不耐热产品，如胰岛素、辅酶等。此外还可用于无菌 检查，灵敏度高，效果可靠。
一、基本原理
• 利用多孔性介质（如滤布）截留固-液悬浮液中的固体粒 子，进行固一液分离的方法称为过滤。过滤是利用多孔介 质为筛板阻截部分物质通过，主要用于悬浮液的分离。当 悬浮液流过筛板时，根据筛板孔径的大小只允许液体和小 于筛板孔径的颗粒物通过筛板，大于筛板孔径的颗粒物被 阻截在筛板之上，从而实现固、液分离的操作。其中多孔 介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆；滤浆中被 过滤介质截留的固体颗粒称为滤饼或滤渣；通过过滤介质 后的液体称为滤液。驱使液体通过过滤介质的推动力可以 有重力、压力或压差）和离心力。过滤操作的目的可能是 为了获得清净的液体产品，也可能是为了得到固体产品。
第1节 过滤技术
• 学习目标： 1. 掌握常用的过滤介质和过滤方法。 2. 理解过滤的影响因素。 3. 了解常用过滤装置。
第1节 过滤技术
• 学习目标： 1. 掌握常用的过滤介质和过滤方法。 2. 理解过滤的影响因素。 3. 了解常用过滤装置。
第1节 过滤技术
一、基本原理 二、过滤介质 三、过滤装置 四、常用的过滤方法 五、过滤的影响因素
图5-1 各种垂熔玻璃滤器
③砂滤棒
• 国产的主要有两种，一种是硅藻土滤棒，另一种是多孔素 瓷滤棒。硅藻土滤棒质地疏松，一般适用于粘度高、浓度 大的药液。根据自然滤速分为粗号（500m1/min以上）、 中号（500~300m1/min）、细号（300m1/min以下）。注 射剂生产常用中号。多孔素瓷滤棒质地致密，滤速比硅藻 土滤棒慢，适用于低粘度的药液。
1．深层过滤（又称深度过滤）
• 深层过滤器有滤芯和滤膜（板）两种。滤芯由棉和聚丙烯缠绕及多层纤维等 组成。滤膜（板）厚度为3~20mm，由纤维、可烧缩物经加压缠绕、烧烤等 工艺加工制造，制成曲折的“迷宫通道”，可自由地吸附或机械捕捉溶液中 的颗粒。过滤的有效性还取决于下列因素：①滤片和颗粒的静电作用；②颗 粒大小与表面形态；③滤片压紧的程度及通道长短程度等。
图5-2 板框压滤机装置图 1滤浆进口；2洗涤水入口；3滤板；4滤布；5滤框；6通道口；7终板；8滤液出口
⑤微孔滤膜过滤器
• 以微孔滤膜作过滤介质的过滤装置称为微孔滤膜过滤器。 常用的有圆盘形和圆筒形两种，圆筒形内有微孔滤膜过滤 器若干个，过滤面积大，适用于注射剂的大生产。（图53、4）
• 微孔滤膜过滤器的优点：微孔孔径小，截留能力强，有利 于提高澄明度；孔径大小均匀，即使加快速度，加大压力 差也不易出现微粒“泄漏”现象；在过滤面积相同、截留 颗粒大小相同的情况下，微孔滤膜的滤速比其他滤器垂熔 玻璃漏斗、砂滤棒）快40倍；④滤膜无介质的迁移，不会 影响药液的pH，不滞留药液；滤膜用后弃去，不会造成 产品之间的交叉感染。缺点：易堵塞，有些滤膜化学性质 不理想。
④烧结金属过滤介质：系将金属粉末烧结成多孔过滤介质，用于过滤较 细的微粒。如以钛粉末烧结的滤器，用于注射剂的初滤。
二、过滤介质
⑤多孔塑料过滤介质：系将聚乙烯、聚丙烯等用烧结法制备的管状滤材， 优点是化学性质稳定、耐酸碱、耐腐蚀，缺点是不耐热。孔径有1、5、 7μm等，其中1μm可用于注射剂的过滤。
• 砂滤棒价廉易得，滤速快，适用于大生产中粗滤。但砂滤 棒易于脱砂，对药液吸附性强，难清洗，且有改变药液 pH现象，滤器吸留滤液多。砂滤棒用后要进行处理。
④板框式压滤机
• 由多个中空滤框和实心滤板交替排列在支架上组 成，是一种在加压下间歇操作的过滤设备。此种 滤器的过滤面积大，截留的固体量多，且可在各 种压力下过滤。可用于粘性大、滤饼可压缩的各 种物料的过滤，特别适用于含少量微粒的待滤液。 在注射剂生产中，多用于预滤用。缺点是装配和 清洗麻烦，容易滴漏。
三、过滤装置
①普通漏斗 ②垂熔玻璃滤器 ③砂滤棒 ④板框式压滤机 ⑤微孔滤膜过滤器 ⑥其他
①普通漏斗
• 常用的有玻璃漏斗和布氏漏斗，常用滤纸、 长纤维的脱脂棉以及绢布等做过滤介质， 适用于少量液体制剂的预滤，如脱碳过滤 等。
②垂熔玻璃滤器
• 分为垂熔玻璃漏斗、滤器及滤棒三种。按过滤介质的孔径 分为1-6号，生产厂家不同，代号亦有差异。垂熔玻璃滤 器的优点是化学性质稳定强碱和氢氟酸除外）；吸附性低， 一般不影响药液的pH；易洗净，不易出现裂漏，碎屑脱 落等现象。缺点是价格高，脆而易破。使用时可在垂熔漏 斗内垫上一稠布或滤纸，可防污物堵塞滤孔，也有利于清 洗，可提高滤液的质量。这种滤器，操作压力不得超过 98.06kPalkg/cm2），可热压灭菌。垂熔漏斗使用后要用 水抽洗，并以1~2%硝酸钠硫酸液浸泡处理。