312泡沫分离与膜分离技术 ppt课件

2020/12/12
○:微粒子
●:大分子
＋:小分子 ……..：水
19
3.2 膜分离技术的类型
超滤和反渗透 目的：将溶质通过一层具有选择性的薄
膜，从溶液中分离出来。 分离时的推动力都是压强，由于被分离
物质的分子量和直径大小差别及膜孔结 构不同，其采用的压强大小不同。 反渗透膜的操作压力常达1 ~ 10 MPa。
2020/12/12
14
3.2 膜分离技术的类型
2.超滤（ Ultrafiltration, UF） ：
▪ 分离介质同上，但孔径更小，可分离或浓缩粒子 粒径为1nm ~ 50 nm的可溶性物质。
▪ 适合于酶、蛋白质等生物大分子物质的分离、浓 缩，超滤亲和纯化，血浆分离，脱盐，去热原， 在生物工程中应用最广。
2020/12/12
11
膜的概念与功能
在流体相之间有一层薄的凝聚相物质，把 流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物 质称为膜。
被膜分开的流体相物质是液体或气体 膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其
为膜。
膜在分离过程中的功能：物质的识别与透 过，界面，反应场。
2020/12/12
12
3.2 膜分离技术的类型
2.5.2 实际应用 ①细胞的收集或去除 ②蛋白质、多肽和酶的提取分离 ③中药有效成分的分离浓缩
2020/12/12
10
3 膜分离技术
3.1 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。
用半透膜作为选择障碍层，允许某些组 分透过而保留混合物中其它组份，从而 达到分离目的的技术。
的沉淀
2020/12/12
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/12/12
20
ห้องสมุดไป่ตู้
2020/12/12
21
超滤：需要增加流体的静压力，改变天然过程的方向，
才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时 的推动力是流体静压力与渗透压的压差；
p p p0 patm
反渗透：过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低
分子量的化合物被截留。因此，操作压力比超滤大得多。
4.4 离子型表面活性剂
十六烷基三甲基季铵盐的溴化物 （CTAB）主要用于沉淀酸性多糖。
十二烷基磺酸钠（SDS）主要用于 沉淀膜蛋白和核蛋白。
2020/12/12
1
4.5 离子型多聚物沉淀剂
是一类温和的沉淀剂，与目标蛋白成盐。 核酸（多聚阴离子）：用于碱性蛋白的沉
淀 鱼精蛋白（多聚阳离子）：用于酸性蛋白
16
3.2 膜分离技术的类型
3.反渗透（Reverse osmosis,RO）:
反渗透：
定义：在溶质浓度高 的一侧施加超过渗透 压的压力，使溶剂透 过膜的操作。
▪ 是一种以压力差为推 动力，从溶液中分离 出溶剂的膜分离操作， 孔径范围在0. 1~1 nm 之间。
2020/12/12
17
3.2 膜分离技术的类型
p p p0 patm
因此，超滤和反渗透通常又被称之为“强 制膜分离过程”
2020/12/12
22
3.2 膜分离技术的类型
4.透析：用具有一定孔径大小的、高分子溶质不能透
过的亲水膜将溶质溶液与纯水分隔，在浓差的作用下， 小分子溶质透向水侧，水透向溶液一侧。 ▪ 透析膜：孔径5-10nm,实验室中常用透析袋 ▪ 应用：脱盐，血液透析
2 泡沫分离
2.1 泡沫分离（foam separation）
根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液 相中形成的气泡为载体对液相中的溶质或 颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离或 泡沫分级。
2020/12/12
5
2 泡沫分离
2.2 泡沫分离原理 根据表面吸附原理，基于溶液中溶质（或
颗粒）间表面活性的差异，表面活性强的 物质优先吸附于分散相与连续相的界面处， 通过鼓泡使溶质选择性的聚集在气-液界面 并借助浮力上升至溶液主体上方形成泡沫 层，从而分离、浓缩溶质或净化液相主体 的过程。
2020/12/12
15
3.2 膜分离技术的类型
3.反渗透（Reverse osmosis,RO）:
渗透和渗透压：
渗透：膜（不能透过溶质）两 侧压力相等时，在浓度差作用 下，溶剂从溶质浓度低的一侧 向溶质浓度高的一侧透过的现 象。
渗透压：渗透现象中，促使水 分子透过的推动力。
2020/12/12
3.反渗透（Reverse osmosis,RO） ：
▪ 其基本原理为溶解扩散。在高于溶液渗透压的 压力作用下，只有溶液中的水透过膜，而所有 溶液中的大分子、小分子有机物及无机物全被 戳留住。
▪ 主要用于海水脱盐，纯水制造以及小分子产品 如乙醇、糖及氨基酸浓缩等。
2020/12/12
18
微滤
超滤
反渗透
加剂等 ②表面活性剂 ③操作条件，如进料浓度，气泡尺寸，气
体流量 ④泡沫柱高度
2020/12/12
8
2 泡沫分离
2.5 应用 2.5.1 泡沫分离的优势
①设备简单，易于放大 ②操作简便，能耗低 ③可连续和间歇操作 ④更适合处理体积庞大的稀料液 ⑤分离效率高
2020/12/12
9
2 泡沫分离
2020/12/12
6
2 泡沫分离
2.3 泡沫分离设备和过程 ①设备：泡沫柱和消泡器
②分离过程可分为： 间歇泡沫分离，连续泡沫分离 表面活性物质泡沫分离，非表面活性物质泡沫分离 浓缩纯化泡沫分离，提取回收泡沫分离
2020/12/12
7
2 泡沫分离
2.4 影响泡沫分离的因素 ①料液性质，如pH值，离子强度，其他添
膜分离过程的实质是物质透过或被截留 于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤 膜孔径大小而达到物质分离的目的，故 而可以按分离粒子大小进行分类。
2020/12/12
13
3.2 膜分离技术的类型
1.微滤（Microfiltration,MF） ：
以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力， 使不溶性物质得以分离的操作。 可用于粒子粒径为0.1 μm ~ 10 μm的过滤。 可应用于消毒、澄清、细胞收集等。如培养基 液菌体分离与浓缩，产品消毒。