第八章 膜过滤法ppt课件
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深度处理技术——膜过滤法
膜处理法
五、超滤
超滤膜元件
去除对象：细菌、病毒、炭粉等大分子有 机物。
膜处理法
六、反渗透
如果将纯水和盐水（含 有杂质的水）用半透膜 隔开，在溶液的一侧施 加压力，并且超过它的 渗透压，则溶液中的水 就会透过半透膜，流向 纯水一侧，而溶质被截 留在溶液一侧，这种方 法就是反渗透法。
膜处理法
反渗透实现必具备两个条件 • 必须有一种高选择性和高
透水性的半透膜； • 操作压力必须大于溶液的
渗透压
去除对象：水中一切杂质
膜处理法
反渗透膜元件
膜处理法
膜元件 + 耐压外壳 → 膜组件
膜处理法
谢谢
深度处理技术
——膜过滤法
目 录
1 膜过滤法的原理 2 膜过滤法的应用 3 膜过滤法的分类 4 微滤法 5 超滤法 6 反渗透法
膜处理法
一、膜过滤法的原理
膜过滤法指以压力差为推 动力，依靠膜的选择透过性， 将液体中组分进行分离的方法。 其本质机理还是机械筛分。
膜过滤是一个物理过程， 不发生相变，能耗较低。
膜处理法
二、膜处理法的应用
膜处理法
二、膜处理法的应用
新加坡水厂布局
新加坡樟宜新生水厂工艺流程图
膜处理法
三、膜过滤法的分类
纳滤
重金属 农药残留
膜过滤
膜分离：膜过滤+电渗析 离子交换
膜处理法
微滤
超滤
纳滤
反渗透
膜处理法
四、微滤ห้องสมุดไป่ตู้
10~0.1微米
去除对象：泥沙、铁锈等可见 杂质以及大的细菌团。
特点：滤芯材料一般是采用PP棉滤芯和石英砂、颗粒或压缩的活性碳滤芯等。
第八章微生物的生长及其控制
同步生长的概念： 在培养物中所有微生物细胞都处于同一生长阶段, 并 都能同时分裂的生长方式 •同步培养的方法通常分为： •诱导法和机械筛选法
获得同步生长的方法：
同步培养法
诱导法
筛选法
化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法 膜洗脱法
二、微生物的生长曲线 生长曲线(Growth Curve)：
二、氧气对微生物生长的影响
根据微生物与氧的关系,可把它们分 为几种类群: 专性好氧菌: 兼性厌氧菌: 微好氧菌： 耐氧厌氧菌： 厌氧菌 (专性)厌氧菌：
好氧菌
一）好氧菌
1、专性好氧菌（obligate or strict aerobes）
必须在较高氧分压的条件下才能生长，有完
整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含
②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体 密度
③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期 ④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察 等的良好材料。
③稳定期（stationary phase）
又称：恒定期或最高生长期 特点： ①培生长速率常数R＝0，正、负增 长相等；
②菌体产量达到了最高点；
③细胞内开始积聚糖原、异染粒和 脂肪等内含物；
一）、直接法 比例计数法、 薄膜过滤染色镜检法 血球计数板法、 薄膜过滤荧光镜
检法
二）、间接法（活菌计数法）
平板菌落计数法、平板涂布法、
薄膜过滤平皿计数法
1 总细胞计数法 1） 血球计数板法
薄膜过滤吖叮橙染色荧光镜检法
2 活细胞计数法
1）平皿菌落计数法(稀释倒平板法)
2）平皿菌落计数法(平板涂布法)
第八章
微生物的生长繁殖 及其控制
• 目的和要求： • 本章主要使大家掌握微生物生长繁殖的规律， 微生物生长的测定方法，及各种物理、化学因 素对微生物生长的影响，有害微生物的控制方 法
获得同步生长的方法：
同步培养法
诱导法
筛选法
化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法 膜洗脱法
二、微生物的生长曲线 生长曲线(Growth Curve)：
二、氧气对微生物生长的影响
根据微生物与氧的关系,可把它们分 为几种类群: 专性好氧菌: 兼性厌氧菌: 微好氧菌： 耐氧厌氧菌： 厌氧菌 (专性)厌氧菌：
好氧菌
一）好氧菌
1、专性好氧菌（obligate or strict aerobes）
必须在较高氧分压的条件下才能生长，有完
整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含
②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体 密度
③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期 ④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察 等的良好材料。
③稳定期（stationary phase）
又称：恒定期或最高生长期 特点： ①培生长速率常数R＝0，正、负增 长相等；
②菌体产量达到了最高点；
③细胞内开始积聚糖原、异染粒和 脂肪等内含物；
一）、直接法 比例计数法、 薄膜过滤染色镜检法 血球计数板法、 薄膜过滤荧光镜
检法
二）、间接法（活菌计数法）
平板菌落计数法、平板涂布法、
薄膜过滤平皿计数法
1 总细胞计数法 1） 血球计数板法
薄膜过滤吖叮橙染色荧光镜检法
2 活细胞计数法
1）平皿菌落计数法(稀释倒平板法)
2）平皿菌落计数法(平板涂布法)
第八章
微生物的生长繁殖 及其控制
• 目的和要求： • 本章主要使大家掌握微生物生长繁殖的规律， 微生物生长的测定方法，及各种物理、化学因 素对微生物生长的影响，有害微生物的控制方 法
过滤技术课件PPT
82
≥ 0.12
0.15
4.扩散流量试验
试验气体
◦ 空气或氮气
系统压力
◦ 起泡点临界压力的 80%
结果观察
◦ 保压15～20min无连 续气泡逸出为合格
1倍孔径至1倍孔径）：中途拦截、碰撞 疏水：水不可浸润，水被截留或引导进入
谢谢 临界压力正比于液体表面张力
建议选择低流速，越低的速度，越好的截留 速度/压差对吸附截留有重要影响，对大小排除的影响相当小 材质：聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯（PP） 可变型颗粒：在压力下软性颗粒可更多地进入过滤膜内导致堵塞，如凝胶 建议选择低流速，越低的速度，越好的截留 工艺用气、排气等的过滤 临界压力正比于液体表面张力 工艺用气、排气等的过滤 流体特性只影响吸附截留，不影响大小排除 可变型颗粒：在压力下软性颗粒可更多地进入过滤膜内导致堵塞，如凝胶 可变型颗粒：在压力下软性颗粒可更多地进入过滤膜内导致堵塞，如凝胶 起泡点临界压力的80% 建议选择低流速，越低的速度，越好的截留 工艺用气、排气等的过滤 逐步加大压缩空气压力至起泡点临界压力的80% 流体特性只影响吸附截留，不影响大小排除 不可变型颗粒：硬颗粒形成一层饼，例如沙子 吸附：颗粒由于化学/电荷作用粘附在滤器上 观察测定规定时间内过滤器压降的情况
表面张力
2.气泡点压力测定方法
溶液湿润滤膜 逐步加大压缩空气压
力 记录气泡第一次出现
时压力的读数
3.压力保持试验
用于判断已确定的滤材孔径，在持续的压力条件下 ，滤膜孔径的变化情况
◦ 溶液湿润滤膜 ◦ 逐步加大压缩空气压力至起泡点临界压力的80% ◦ 观察测定规定时间内过滤器压降的情况
压力保持试验的参考标准
响相当小
滤膜的影响
膜亲和过滤标准文档ppt
亲和载体的制备
1.先于载体粒子上嫁接间隔臂后， 再共价结合亲和配基；
2.间隔臂与亲和配基共价结合后， 与载体粒子相连。
3.3分离过程
（1）亲和载体与蛋白质→复合体 这一技术是生物化学、化学工程和生物工程等多门学科的前沿交叉点，它将亲和层析和膜过滤特别是超滤技术有机地结合起来，兼有
3.1 原理
3 亲和－膜过滤
亲和-膜过滤又称亲和过滤或亲和错流过滤 (Affinity Cross-Flow Filtration),是一种新型大 规模分离纯化技术。这一技术是生物化学、化学工程和 生物工程等多门学科的前沿交叉点，它将亲和层析和膜 过滤特别是超滤技术有机地结合起来，兼有亲和层析和 膜过滤的优点，从而成为目前研究的热点。
2 亲和膜分离技术
2.1 原理
亲和膜分离是利用亲和配基 修饰的微滤膜为亲和吸附介 质亲和纯化目标蛋白质，是 亲和层析的变型，又叫膜亲 和层析。
2.2 特点
传质阻力小、压力小、配基 利用率高、流速快
亲和膜分离原理
2.3 亲和膜分离过程
（1） 分离膜的改性－一个间隔臂(Spacer), ≥3C （2 ）亲和膜制备－一个适合的亲和配基(Ligand) （3 ）亲和络合 －配基和配位物(Ligate)为一体的复 合物(Complex) （4 ）洗脱－改变条件，如洗脱液的组成、pH值、离 子强度、温度等，使复合物产生解离,并将解离物收 集起来，进一步处理。 （5 ）亲和膜再生－将解离后的亲和膜进行洗涤、再 生、平衡，以备下次分离操作时再用。
第章膜亲和过滤
1.生物亲和作用
1.1亲和作用的本质
具有亲和作用的分子对具有“钥匙”和“锁孔”的关 系，在结构互补的部位通过静电作用、氢键、疏水相 互作用、配位键、弱共价键相互结合。
(生化工程课件)膜过滤法
聚烯烃类 聚乙烯，聚丙烯，聚4-甲基-1-戊烯
乙烯类聚合物 聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚偏氯乙烯
含硅聚合物 聚二甲基硅氧烷，聚三甲基硅氧烷
含氟聚合物 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯
甲壳素类 无
17.2 表征膜性能的参数
截流率与分子之间的关系
截断分子量相当于一定截流率 （通常为９０％或９５％）的分子量
超滤 不对称微孔膜 0.1 MPa ～颗粒大小、有机物或微生物 (UF) 0.001～0.1μm 0.5 MPa 形状 溶液的分离
与微滤技术相似。
与微滤技术相似。
纳滤 带皮层不对称复 0.5 MPa ～优先吸附、硬水或有机物溶 可对原水进行部分脱盐和 常需预处理，工作 (NF) 合膜1～50 nm 2.5 MPa 表面电位 液的脱盐 软化，生产优质饮用水。 压力较高。
膜分离与物质分子大小
微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF）
适用范围 0.02～10mm 0.001～0.02mm （1000～300,000D）
１nm （200～1000D）
反渗透（RO） 350D
常用膜分离技术的基本特征
项目 膜类型 操作压力 分离机理 适用范围
技术特点
不足之处
微滤 对称微孔膜 0.01 MPa～颗粒大小、含微粒或菌体溶 操作简便，通水量大，工 有机污染物的分 (MF) 0.02～10μm 0.2 MPa 形状 液的分离 作压力低，制水率高。 离效果较差。
碳溶酸液盐可和使氢沉氧淀化物物松。动用这、的些乳清洗剂
化和分散。当去除诸如硅
酸盐等特别难以去除的沉 积物时,交替使用碱清洗剂
和酸清洗剂。
气－液脉冲 反冲洗涤 循环洗涤
酸碱液 表面活性剂 螯合剂 氧化剂
过滤基础知识PPT课件
▪ 作为最终过滤
▪ 均一孔径
孔径类型示意 图
▪ 非均一孔径
打褶
▪ 增加过滤面积可以：D = 2 “
▪ 降低 压差
▪ 延长使用寿命
▪
A = 0.6 ft2
10"
10"
A = 过滤面积 T = 过滤介质厚度
T1
D=2” A2= 3-8ft2
T2
同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近 5－13倍
增加滤芯数量
纤维
2 µm
抛光过滤
不锈钢 304 316
平均分子量 100 200 杂质被拦截在过滤介质中
20,000 500,000
孔隙
过滤领域应用到两种过滤精度
纤维直径与孔隙率
纤维直径减小，孔隙率增加 (假设孔径不变)
过滤分类
▪ 表面过滤
▪ 深层过滤
流 向
过 滤 介 质 深 度
影响过滤的因素
▪ 杂质含量 ▪ 杂质性质 ▪ 粒径分布
过滤定义
▪ 利用多孔介质，从流体中去除不需要的杂质。 ▪ 流体：气态或液态
含杂质流体
过
滤
介
滤后清洁流体
质
过滤定义（固/液分离）
将固体液体混合物 直接通过“过滤介 质”（如筛、纸、 编织滤布、膜等） 将固液两分离，液 相或流动的滤液通 过过滤介质，而固 体颗粒被截留。它 不是被截留在过滤 介质表面就是在过 滤介质里面。
15个孔堵塞后才能 达到 DP = 1 psid， 使用寿命因此增加了三倍
压力
过滤器上游的压力
利用多孔介质，从流体中去除不需要的杂质。
过滤领域应用到两种过滤精度
非刚性—易发生杂质卸载
Open area in the filter (porosity) 外形 - 规则 / 不规则? （在过滤行业中，一般约定99%的去除效率） 绝对精度：对一定粒径的颗粒，理论上滤芯可以达到全部去除，这个粒径就是滤芯的绝对精度。
▪ 均一孔径
孔径类型示意 图
▪ 非均一孔径
打褶
▪ 增加过滤面积可以：D = 2 “
▪ 降低 压差
▪ 延长使用寿命
▪
A = 0.6 ft2
10"
10"
A = 过滤面积 T = 过滤介质厚度
T1
D=2” A2= 3-8ft2
T2
同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近 5－13倍
增加滤芯数量
纤维
2 µm
抛光过滤
不锈钢 304 316
平均分子量 100 200 杂质被拦截在过滤介质中
20,000 500,000
孔隙
过滤领域应用到两种过滤精度
纤维直径与孔隙率
纤维直径减小，孔隙率增加 (假设孔径不变)
过滤分类
▪ 表面过滤
▪ 深层过滤
流 向
过 滤 介 质 深 度
影响过滤的因素
▪ 杂质含量 ▪ 杂质性质 ▪ 粒径分布
过滤定义
▪ 利用多孔介质，从流体中去除不需要的杂质。 ▪ 流体：气态或液态
含杂质流体
过
滤
介
滤后清洁流体
质
过滤定义（固/液分离）
将固体液体混合物 直接通过“过滤介 质”（如筛、纸、 编织滤布、膜等） 将固液两分离，液 相或流动的滤液通 过过滤介质，而固 体颗粒被截留。它 不是被截留在过滤 介质表面就是在过 滤介质里面。
15个孔堵塞后才能 达到 DP = 1 psid， 使用寿命因此增加了三倍
压力
过滤器上游的压力
利用多孔介质，从流体中去除不需要的杂质。
过滤领域应用到两种过滤精度
非刚性—易发生杂质卸载
Open area in the filter (porosity) 外形 - 规则 / 不规则? （在过滤行业中，一般约定99%的去除效率） 绝对精度：对一定粒径的颗粒，理论上滤芯可以达到全部去除，这个粒径就是滤芯的绝对精度。
第八章 膜过滤法
8.8 膜的截留能力
子量之间的关系曲线
43
超 - 微滤的工作模式可分为浓缩、透析和纯化三种。
8.9 过程条件
44
1. 分批浓缩
料液一次加入储槽中，以泵进行循环， 同时有透过液流出，浓度逐渐增加， 称为浓缩模式。 一般循环液的体积流速应为透过液的 10倍以上，以便其以高速流过膜面。 膜两侧的压力差由背压阀调节，应兼 顾循环速度增大和通量。
中空纤维或毛细管膜组件
28
动态压力过滤器
轴向旋转过滤器 由内、外两个不 锈钢圆筒组成， 圆筒上覆有膜， 内 筒 以 2000~3000r/min 旋转，使液体处 于运动状态。 适于处理悬浮液。
29
30
8.4 压力特性
微滤是生物技术中重要的膜分离过程。
跨膜压力与错流速率有关。
透过液
46
膜分离过程在生物工程中的应用
过程 微滤 超滤 应用对象 消毒、澄清收集细胞 大分子物质分离 实例 培养悬浮液除菌，产品消毒， 细胞收集 酶及蛋白质的分离、浓缩、纯 化，血浆分离、脱盐、去热源， 膜反应器 糖，二价盐、游离酸的分离
纳滤
小分子物质分离
反渗透
透析
小分子物质浓缩
25
管式膜组件
将膜固定在内径 10～ 25mm ，长约 3m 的圆管状多孔支撑 体上构成的， l0 ～ 20 根管式膜并联，或用管线串联，收 纳在筒状容器内即构成管式膜组件。 内径较大，结构简单，适合于处理悬浮物含量较高的料 液，分离操作完成后的清洗比较容易。但是管式膜组件 比表面积在各种膜组件中最小。
6
8.1 概述 膜分离技术特点
不发生相变，能耗低； 是物理过程，不需加入化学试剂； 常温下进行，条件比较温和，适用范围广， 特别适用于对热敏感的物质如果汁、酶、药 品等的分离、浓缩与富集； 浓缩和纯化可在一个步骤内完成； 设备易放大，可以分批或连续操作。 ； 分离装臵简单，操作方便，易自控、维修。 因而在生物产品的处理中占有重要地位
膜过程课件纳滤(NF)剖析47页PPT
F)剖析
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
过滤膜简介 ppt课件
• 膜污染与浓差极化在概念上不同， 浓差极化加重了污染， 但浓差极化是可逆的，即变更操作条件可使之消除，而污 染是不可逆的，必须通过清洗的办法，才能消除。
过滤膜简介
9
防止膜污染的方法
• 可以通过控制膜污染影响因素，减少膜污染的危害， 延长膜的有效操作时间，减少清洗频率，提高生产 能力和效率，因此在用微滤，超滤分离，浓缩细胞， 菌体或大分子产物时，必须注意以下几点:
• 概念：膜过滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的 压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流 过膜表面时，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.
过滤膜简介
1
膜的分类
• 按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳 滤膜
• ①进料液的预处理：预过滤、pH及金属离子控制； • ②选择合适的膜材料：减轻膜的吸附； • ③改善操作条件：加大流速。
过滤膜简介
10
常见的膜过滤装置有四种类型：
平板式 卷式（螺旋式） 管式 中空纤维式
过滤膜简介
11
• 按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜 • 按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜 • 多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤
膜，后者反渗透膜、渗透蒸发
过滤膜简介
2
截留分子量： 微滤 0.02～10μm 透析 3000 Dalton～ 几万Dalton 超滤 50ｎｍ～10０ｎｍ或5000～50万Dalton 纳滤 200～1000Dalton或1nm 反渗透 200Dalton
小分子有机物 除小分子有机物或无机 /无机离子 离子
过滤膜简介
8
• 膜使用中最大的问题是膜污染。
过滤膜简介
9
防止膜污染的方法
• 可以通过控制膜污染影响因素，减少膜污染的危害， 延长膜的有效操作时间，减少清洗频率，提高生产 能力和效率，因此在用微滤，超滤分离，浓缩细胞， 菌体或大分子产物时，必须注意以下几点:
• 概念：膜过滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的 压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流 过膜表面时，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.
过滤膜简介
1
膜的分类
• 按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳 滤膜
• ①进料液的预处理：预过滤、pH及金属离子控制； • ②选择合适的膜材料：减轻膜的吸附； • ③改善操作条件：加大流速。
过滤膜简介
10
常见的膜过滤装置有四种类型：
平板式 卷式（螺旋式） 管式 中空纤维式
过滤膜简介
11
• 按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜 • 按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜 • 多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤
膜，后者反渗透膜、渗透蒸发
过滤膜简介
2
截留分子量： 微滤 0.02～10μm 透析 3000 Dalton～ 几万Dalton 超滤 50ｎｍ～10０ｎｍ或5000～50万Dalton 纳滤 200～1000Dalton或1nm 反渗透 200Dalton
小分子有机物 除小分子有机物或无机 /无机离子 离子
过滤膜简介
8
• 膜使用中最大的问题是膜污染。
膜滤技术——邴斌PPT资料优秀版
多孔膜：颗粒大小进行分离
降低。 1、试述膜污染和劣化对膜性能的影响？并简述其预防方法。
（2）浓缩分离同时进行；
– 污水处理方面：是无污泥，无需再生，完全除去悬浮 饮用水方面：①可去除具有抵抗能力的病原微生物②满足日益严格的饮用水水质标准③膜处理成本的日益降低。
性能参数有：截留率、渗透通量和通量衰减系数
性能良好的膜具有如下的特点： 性能参数有：截留率、渗透通量和通量衰减系数
➢膜组件的合理设计 1、试述膜污染和劣化对膜性能的影响？并简述其预防方法。
我国现状：①工程经验比较缺乏②对膜技术比较生疏（像自来水工程，我国几乎没有厂家利用膜法进行深度净化）③对膜的认识还停 留在十年前的印象，认为价格高寿命短。
膜滤的定义
➢膜的定义：膜是一种分离介质，是两相分
离的手段和物质选择性传递的屏障。
➢膜滤的定义：膜滤过程是以选泽性透过膜
为分离介质，在两侧加以某种推动力时， 原料侧组分选弹性地透过膜，从而达到分 离或提纯的目的。
➢分离溶质时一般叫渗析 ➢分离溶剂时一般叫渗透
压力差
推
温度差
动
力
浓度差
电位差
微滤 超滤 纳滤 反渗透
气体分离、透析、蒸气渗透等
载体膜：某一组分高度专一的亲和性程的性能参数
性能参数有：截留率、渗透通量和通量衰减系数 ✓ （1）截留率R表示脱除溶质或盐的性能，定义为
R
1
cp cw
100
✓ 通常实际测定的是溶液的表现截留率，定义为
R
1
cp cb
100
Cp、Cw、Cb分别为膜的透过液浓度、在高压侧膜与溶液的界 面浓度和被分离的主体溶液浓度。
膜分离的特点
（1）可在一般温度下操作，没有相变； （2）浓缩分离同时进行； （3）不需投加其他物质，不改变分离物质
降低。 1、试述膜污染和劣化对膜性能的影响？并简述其预防方法。
（2）浓缩分离同时进行；
– 污水处理方面：是无污泥，无需再生，完全除去悬浮 饮用水方面：①可去除具有抵抗能力的病原微生物②满足日益严格的饮用水水质标准③膜处理成本的日益降低。
性能参数有：截留率、渗透通量和通量衰减系数
性能良好的膜具有如下的特点： 性能参数有：截留率、渗透通量和通量衰减系数
➢膜组件的合理设计 1、试述膜污染和劣化对膜性能的影响？并简述其预防方法。
我国现状：①工程经验比较缺乏②对膜技术比较生疏（像自来水工程，我国几乎没有厂家利用膜法进行深度净化）③对膜的认识还停 留在十年前的印象，认为价格高寿命短。
膜滤的定义
➢膜的定义：膜是一种分离介质，是两相分
离的手段和物质选择性传递的屏障。
➢膜滤的定义：膜滤过程是以选泽性透过膜
为分离介质，在两侧加以某种推动力时， 原料侧组分选弹性地透过膜，从而达到分 离或提纯的目的。
➢分离溶质时一般叫渗析 ➢分离溶剂时一般叫渗透
压力差
推
温度差
动
力
浓度差
电位差
微滤 超滤 纳滤 反渗透
气体分离、透析、蒸气渗透等
载体膜：某一组分高度专一的亲和性程的性能参数
性能参数有：截留率、渗透通量和通量衰减系数 ✓ （1）截留率R表示脱除溶质或盐的性能，定义为
R
1
cp cw
100
✓ 通常实际测定的是溶液的表现截留率，定义为
R
1
cp cb
100
Cp、Cw、Cb分别为膜的透过液浓度、在高压侧膜与溶液的界 面浓度和被分离的主体溶液浓度。
膜分离的特点
（1）可在一般温度下操作，没有相变； （2）浓缩分离同时进行； （3）不需投加其他物质，不改变分离物质
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21
8.3 膜及其组件
8.3.1 膜的定义和类型
膜的定义
在一定流体相中，有一薄层凝聚相物质，把流体分 割成为两部分，这一薄层物质称为膜。 膜是均匀的一相或由两相以上凝聚物质所构成的复 合体。 膜的厚度在0.5mm以下。
膜的类型
有孔膜和无孔膜 （形态学） 膜对称性 各向同性膜和各向异性膜（不对称膜） 膜材料
6
8.1 概述 膜分离技术特点
不发生相变，能耗低； 是物理过程，不需加入化学试剂； 常温下进行，条件比较温和，适用范围广， 特别适用于对热敏感的物质如果汁、酶、药 品等的分离、浓缩与富集； 浓缩和纯化可在一个步骤内完成； 设备易放大，可以分批或连续操作。 ； 分离装置简单，操作方便，易自控、维修。 因而在生物产品的处理中占有重要地位
4
人类认识到膜的功能源于 1748 年，然 而用于为人类服务是近几十年的事。 1960 年 Loeb 和 Sourirajan 制备出第一 张具有高透水性和高脱盐率的不对称 膜，是膜分离技术发展的一个里程碑。
5
1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜 过程在工业上得到应用 30年代 微滤 40年代 透析 50年代 电渗析 60年代 反渗透 70年代 超滤 80年代 纳滤 90年代 渗透汽化
7
存在的问题
膜面会发生污染、膜面清洗方法; 目前膜的性能，其耐药性、耐热性、 耐溶剂能力都是有限的，故使用范围 受限; 膜分离工艺与其他分离工艺的结合。
8
8.2 膜分离过程的类型
膜分离过程是一种物质被透过或被截留于膜的过程， 近似于筛分过程，依据滤膜孔径的大小而达到物质 分离的目的，故可按分离粒子或分子的大小予以分 类
第八章 膜过滤法
膜分离的概念
利用膜的选择性 ( 孔径大小 ) ，
以膜的两侧存在的能量差作为 推动力，由于溶液中各组分透 过膜的迁移率不同而实现分离 的一种技术。
2
主要内容
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概述 膜分离过程的类型 膜及其组件 压力特性 浓差极化 膜的污染 膜的截留能力 过程条件
3
膜科学的发展史
15
反渗透是正常渗透的逆过程，即浓溶液中的溶剂 通过膜向稀溶液流动。如下图所示当盐水一侧施 加压力大于水的渗透压时，盐水中的水则透过半 透膜，从而获得淡水。 反渗透膜的透过机理，目前仍未成熟。
反渗透 （Reverse Osmosis）
16
8.2.1以静压力差为推动力的过程
微滤 特别适用于微生物、细胞碎片、微细 沉淀物和其他在“微米级”范围的粒子如 DNA和病毒等的截留和浓缩。 超滤 适用于分离、纯化和浓缩一些大分子 物质，如在溶液中或与亲和聚合物相连的蛋 白质(亲和超滤 )、多糖、抗生素以及热原， 也可以用来回收细胞和处理胶体悬浮液。 反渗透 海水脱盐、超纯水制备，从发酵液 中分离溶剂如乙醇、丁醇和丙酮以及浓缩抗 生素、氨基酸等。
17
图4 膜过滤与常规过滤的膜孔径范围
18
8.2.2以蒸气分压差为推动力的过程
膜蒸馏 是在不同温度下分离两种水溶液的膜
过程，已经用于高纯水的生产，溶液脱水浓 缩和挥发性有机溶剂的分离，如丙酮和乙醇 等。使用的膜是疏水性微孔膜。
渗透蒸发 是以蒸气压差为推动力的过程，但
是在过程中使用的是致密(无孔 )的聚合物膜。 液体扩散能否透过膜取决于它们在膜材料中 的扩散能力。
22
23
8.3.2 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，模件。 聚合膜主要有两种形式 平板式和管式 膜组件主要有四种形式 平板式 管式 螺旋卷式 中空纤维式
9
8.2 膜分离过程的类型
10
8.2 膜分离过程的类型
以静压力差为推动力的过程； 以蒸气分压差为推动力的过程；
以浓度差为推动力的过程；
电位差为推动力的过程
11
8.2.1 以静压力差为推动力的 过程
微滤 (Microfiltration) 是以静压差为推 动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛 分”作用进行分离的膜过程，其原理 与普通过滤相类似。在静压差的作用 下，小于膜孔的粒子通过滤膜，大于 膜孔的粒子被截留于膜面上。
19
8.2.3以浓度差为推动力的过程
渗析 最主要的应用是血液 (人工肾)的解毒，也用 在实验室规模的酶的纯化上，使用的是微孔 膜如胶膜管。 酶的传统纯化办法是使用渗析袋，从样品中 除去无用的低相对分子质量溶质和置换存在 于渗透液中的缓冲液，由于在样品中盐和有 机溶剂的浓度高，渗透压的结果导致水向渗 透袋内迁移，体积增加，所以渗透在除去多 余的低相对分子质量溶质的同时，引进了一 个新的缓冲溶液。
20
8.2.4以电位差为推动力的膜分离过程
离子交换膜电渗析(EDTM) 离子在电势的驱动下，通过选择性渗透膜， 从一种溶液向另一种溶液迁移。
用于该过程的膜，只有共价结合的阴或阳离 子交换基团。阴离子交换膜只能透过阴离子， 阳离子交换膜则只能透过阳离子。将离子交 换膜浸入电解质溶液，并在膜的两侧通以电 流时，则只有与膜上固定电荷相反的粒子才 能通过膜。
12
微滤Microfiltration
微 孔 膜 平 均 孔 径 0.02-10µ m，能截留直径 0.05-10µ m的微粒或分子量大于106的高分子。 原料液在压差作用下，其中水 ( 包括尺寸小 于膜孔的大分子和微粒 ) 透过膜孔流到膜的 低压侧，为透过液。大于膜孔的大分子和微 粒被截留，从而达到分离的目的。因此微滤 对微粒的截留机理是筛分作用。 决定膜的分离效果是膜的物理结构，孔的大 小和形状。
13
超滤Ultrafiltration
超滤所分离的组分直径为0.001～0.02µ m， 相对分子质量大于500的大分子和胶体，这 种液体的渗透压很小，可忽略。 超滤可分离溶液中的大分子、胶体、蛋白 质和微粒等。 所用的膜常为非对称膜。微孔过滤膜一般 为对称膜。
14
超滤
超滤的分离机理与微滤相似，主要有： 在表面和微孔内吸附 在孔中停留（阻塞） 在膜表面的机械截留（筛分） 一般认为超滤是一种筛分过程，可以用微 孔模型表示超滤的传递过程。聚合物膜的化 学性质对膜的分离特性影响不大。
8.3 膜及其组件
8.3.1 膜的定义和类型
膜的定义
在一定流体相中，有一薄层凝聚相物质，把流体分 割成为两部分，这一薄层物质称为膜。 膜是均匀的一相或由两相以上凝聚物质所构成的复 合体。 膜的厚度在0.5mm以下。
膜的类型
有孔膜和无孔膜 （形态学） 膜对称性 各向同性膜和各向异性膜（不对称膜） 膜材料
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8.1 概述 膜分离技术特点
不发生相变，能耗低； 是物理过程，不需加入化学试剂； 常温下进行，条件比较温和，适用范围广， 特别适用于对热敏感的物质如果汁、酶、药 品等的分离、浓缩与富集； 浓缩和纯化可在一个步骤内完成； 设备易放大，可以分批或连续操作。 ； 分离装置简单，操作方便，易自控、维修。 因而在生物产品的处理中占有重要地位
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人类认识到膜的功能源于 1748 年，然 而用于为人类服务是近几十年的事。 1960 年 Loeb 和 Sourirajan 制备出第一 张具有高透水性和高脱盐率的不对称 膜，是膜分离技术发展的一个里程碑。
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1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜 过程在工业上得到应用 30年代 微滤 40年代 透析 50年代 电渗析 60年代 反渗透 70年代 超滤 80年代 纳滤 90年代 渗透汽化
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存在的问题
膜面会发生污染、膜面清洗方法; 目前膜的性能，其耐药性、耐热性、 耐溶剂能力都是有限的，故使用范围 受限; 膜分离工艺与其他分离工艺的结合。
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8.2 膜分离过程的类型
膜分离过程是一种物质被透过或被截留于膜的过程， 近似于筛分过程，依据滤膜孔径的大小而达到物质 分离的目的，故可按分离粒子或分子的大小予以分 类
第八章 膜过滤法
膜分离的概念
利用膜的选择性 ( 孔径大小 ) ，
以膜的两侧存在的能量差作为 推动力，由于溶液中各组分透 过膜的迁移率不同而实现分离 的一种技术。
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主要内容
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概述 膜分离过程的类型 膜及其组件 压力特性 浓差极化 膜的污染 膜的截留能力 过程条件
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膜科学的发展史
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反渗透是正常渗透的逆过程，即浓溶液中的溶剂 通过膜向稀溶液流动。如下图所示当盐水一侧施 加压力大于水的渗透压时，盐水中的水则透过半 透膜，从而获得淡水。 反渗透膜的透过机理，目前仍未成熟。
反渗透 （Reverse Osmosis）
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8.2.1以静压力差为推动力的过程
微滤 特别适用于微生物、细胞碎片、微细 沉淀物和其他在“微米级”范围的粒子如 DNA和病毒等的截留和浓缩。 超滤 适用于分离、纯化和浓缩一些大分子 物质，如在溶液中或与亲和聚合物相连的蛋 白质(亲和超滤 )、多糖、抗生素以及热原， 也可以用来回收细胞和处理胶体悬浮液。 反渗透 海水脱盐、超纯水制备，从发酵液 中分离溶剂如乙醇、丁醇和丙酮以及浓缩抗 生素、氨基酸等。
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图4 膜过滤与常规过滤的膜孔径范围
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8.2.2以蒸气分压差为推动力的过程
膜蒸馏 是在不同温度下分离两种水溶液的膜
过程，已经用于高纯水的生产，溶液脱水浓 缩和挥发性有机溶剂的分离，如丙酮和乙醇 等。使用的膜是疏水性微孔膜。
渗透蒸发 是以蒸气压差为推动力的过程，但
是在过程中使用的是致密(无孔 )的聚合物膜。 液体扩散能否透过膜取决于它们在膜材料中 的扩散能力。
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8.3.2 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，模件。 聚合膜主要有两种形式 平板式和管式 膜组件主要有四种形式 平板式 管式 螺旋卷式 中空纤维式
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8.2 膜分离过程的类型
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8.2 膜分离过程的类型
以静压力差为推动力的过程； 以蒸气分压差为推动力的过程；
以浓度差为推动力的过程；
电位差为推动力的过程
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8.2.1 以静压力差为推动力的 过程
微滤 (Microfiltration) 是以静压差为推 动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛 分”作用进行分离的膜过程，其原理 与普通过滤相类似。在静压差的作用 下，小于膜孔的粒子通过滤膜，大于 膜孔的粒子被截留于膜面上。
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8.2.3以浓度差为推动力的过程
渗析 最主要的应用是血液 (人工肾)的解毒，也用 在实验室规模的酶的纯化上，使用的是微孔 膜如胶膜管。 酶的传统纯化办法是使用渗析袋，从样品中 除去无用的低相对分子质量溶质和置换存在 于渗透液中的缓冲液，由于在样品中盐和有 机溶剂的浓度高，渗透压的结果导致水向渗 透袋内迁移，体积增加，所以渗透在除去多 余的低相对分子质量溶质的同时，引进了一 个新的缓冲溶液。
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8.2.4以电位差为推动力的膜分离过程
离子交换膜电渗析(EDTM) 离子在电势的驱动下，通过选择性渗透膜， 从一种溶液向另一种溶液迁移。
用于该过程的膜，只有共价结合的阴或阳离 子交换基团。阴离子交换膜只能透过阴离子， 阳离子交换膜则只能透过阳离子。将离子交 换膜浸入电解质溶液，并在膜的两侧通以电 流时，则只有与膜上固定电荷相反的粒子才 能通过膜。
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微滤Microfiltration
微 孔 膜 平 均 孔 径 0.02-10µ m，能截留直径 0.05-10µ m的微粒或分子量大于106的高分子。 原料液在压差作用下，其中水 ( 包括尺寸小 于膜孔的大分子和微粒 ) 透过膜孔流到膜的 低压侧，为透过液。大于膜孔的大分子和微 粒被截留，从而达到分离的目的。因此微滤 对微粒的截留机理是筛分作用。 决定膜的分离效果是膜的物理结构，孔的大 小和形状。
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超滤Ultrafiltration
超滤所分离的组分直径为0.001～0.02µ m， 相对分子质量大于500的大分子和胶体，这 种液体的渗透压很小，可忽略。 超滤可分离溶液中的大分子、胶体、蛋白 质和微粒等。 所用的膜常为非对称膜。微孔过滤膜一般 为对称膜。
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超滤
超滤的分离机理与微滤相似，主要有： 在表面和微孔内吸附 在孔中停留（阻塞） 在膜表面的机械截留（筛分） 一般认为超滤是一种筛分过程，可以用微 孔模型表示超滤的传递过程。聚合物膜的化 学性质对膜的分离特性影响不大。