分离科学与工程(DOC)

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《分离科学与工程》

课程论文

题目：膜分离技术的应用及发展趋势专业班级：

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时间：2014年12月6日

膜分离技术的应用及发展趋势

摘要：膜分离技术是近十几年发展起来的一种高新技术，随着膜设备和技术的不断发展和成熟，其在各行业中有着广泛的应用。本文介绍了膜分离技术的特性，阐述了膜分离技术在食品工业、水处理、生物技术、医药工业和医疗设备方面的应用，并展望膜分离技术应用领域的发展前景，分析膜分离技术在膜材料、新的膜过程和膜通量等方面的发展趋势，同时指出膜分离技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用。

关键词：膜分离技术；发展趋势；膜材料；膜过程。

一膜分离技术 0

1 膜分离技术的原理 0

2 膜分离技术的特点 0

3 膜分离技术的类型 (1)

（1）超滤 (1)

（2）纳滤 (1)

（3）微滤 (2)

（4）反渗透 (2)

二膜分离技术的应用现状 (2)

1 膜分离技术在食品工业中的应用 (2)

2 在啤酒无菌过滤中的应用 (3)

3 膜分离技术在饮用水制取中的应用 (4)

4 膜分离技术在废水处理中的应用 (4)

5 膜分离技术在生物技术中的应用 (4)

6 在医药工业和医疗设备中的应用 (5)

7 膜分离技术在中草药中的应用 (5)

三膜分离技术的发展趋势 (6)

1 膜材料 (6)

2 新的膜过程 (7)

( 1 ) 膜蒸馏 (7)

( 2 ) 膜萃取 (8)

3 膜集成过程 (8)

四结论 (9)

膜分离技术是指用天然或人工合成的具有选择透过性膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的边缘学科高新技术。由于膜分离技术具有节能、高效、简单、造价低、无相变、可在常温下连续操作等优点，而且特别适合热敏性物质的处理的特点，其应用已渗透到人们生活和生产的各个方面，现已被广泛应用于化工、环保、生物工程、医药和保健、食品和生化工程等行业。虽然膜分离技术的应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，但是随着新型膜材料的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入, 膜分离技术应将得到更加广泛的应用，其在未来是世界各国研究的热点，它将在各个领域发挥更引人注目的作用。

一膜分离技术

1 膜分离技术的原理

膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3 种。

2 膜分离技术的特点

膜分离技术作为一种新型的分离技术, 具有以下特点：

①在常温下进行，特别适用于热敏性物质的分离、分级、

提纯和浓缩，且可以同步进行能较好地保持产品原有的色、香、味和营养成分；

②分离过程中不发生相变，挥发性物质损失少，节约能源；

③具有冷杀菌作用，保存期长，无二次污染；

④选择性好，应用范围广，但要选择相应的膜类型；

⑤设备简单，易于操作，可连续进行，效率高。

3 膜分离技术的类型

目前己经研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发和气体分离等。正在开发研究中的新的膜技术有真空膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、膜控制释放、仿生膜以及生物膜等过程。

（1）超滤

超滤的截留相对分子质量在1000-100000之间，选择某一截留相对分子质量的膜可以将杂质与目标产物分离。超滤技术在生化产品分离中应用最早、最为成熟，已广泛应用于各种生物制品的分离、浓缩。

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。

（2）纳滤

纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200--1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤可以采用两种方式提取抗生素，一是用溶剂萃取抗生素后，萃取液用纳滤浓缩，可改善操作环境；二是对未经萃取的抗生素发酵液进行纳滤浓缩，除去水和无机盐，再用萃取剂萃取，可减少萃取剂用量。

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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、环保净水和污水处理及其资源化工业。

（3）微滤

鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。

微滤是发展最早、制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05-10цm 之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。由于微滤孔径相对较大，单位膜面积透水率高，而且制备成本最低，使用范围非常广，其销售额居于各类膜的首位。

（4）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。

二膜分离技术的应用现状

1 膜分离技术在食品工业中的应用

膜分离技术用于食品工业开始于20世纪60 年代末，首先是从乳品加工和啤酒的无菌过滤开始的，随后逐渐用于果汁、饮

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