膜过滤技术
啤酒过滤技术膜过滤
降低生产成本
拓展产品线
膜过滤技术可实现连续自动 化生产，提高生产效率，同 时减少原材料和能源的消耗， 降低生产成本。
膜过滤技术可以生产出不同 口感和品质的啤酒，满足消 费者多样化的需求，拓展产 品线。
增强市场竞争力
通过膜过滤技术提高产品质 量和降低生产成本，啤酒企 业可以获得更大的竞争优势， 提高市场占有率。
膜过滤
通过多级膜过滤系统，将啤酒中的微 小颗粒、细菌和微生物等杂质去除， 得到清澈透明的啤酒。
03
膜过滤技术的种类和特 点
反渗透膜
过滤精度
反渗透膜的过滤精度非常高，可 以去除水中的几乎所有杂质，包 括细菌、病毒、重金属离子等。
应用范围
反渗透技术广泛应用于海水淡化、 工业纯水制造等领域，也用于啤酒 生产中的脱盐、脱醇等操作。
跨界合作与创新
啤酒企业将与其他行业进行跨界合作，开 发新产品和拓展新市场，同时加强研发和 创新投入，推动啤酒产业的升级和发展。
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膜过滤技术的原理
• 膜过滤技术基于压力驱动的原理，利用半透膜将啤酒与外界隔开。在压力的作用下，啤酒中的水分和溶质通过半透膜，而 杂质和异味被截留在膜的一侧，从而实现物质的分离和纯化。
膜过滤技术的应用范围
• 膜过滤技术在啤酒工业中广泛应用于啤酒的过滤和 精制。通过膜过滤技术，可以去除啤酒中的酵母、 蛋白质、多酚等杂质，提高啤酒的清澈度和稳定性。 此外，膜过滤技术还可用于啤酒的除菌和除氧，延 长啤酒的保质期。
缺点
反渗透膜需要高压泵进行加压，能 耗较高，且会产生大量浓水，需要 妥善处理。
超滤膜
过滤精度
超滤膜的过滤精度介于微滤和纳滤之间，可以去除水 中的悬浮物、细菌、部分病毒等杂质。
膜过滤技术
2、食品行业 、
• 乳清废水处理 • 乳制品生产加工应用 • 果汁澄清脱色 • 食品添加剂纯化浓缩 茶饮料澄清浓缩 • 啤酒、葡萄酒、黄酒的精制加工 • 天然色素提取液的除杂及浓缩 • 氨基酸发酵液过滤澄清及精制
3、染料化工&助剂 、染料化工 助剂
• 水溶性染料反应液的脱盐浓缩 • 染料盐析母液废水回收
膜过滤技术
一、简介 1、定义：
• 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
2、分类
• 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，
• 采用纳滤膜分离技术浓缩提纯的优点： (1)、能耗极低，节省浓缩过程成本； (2)、过程无化学反应、无相变化，不带入其他杂质及 造成产品的分解变性； (3)、在常温下达到浓缩提纯目的，不造成有效成分的 破坏，工艺过程收率高； (4)、可完全脱除产品的盐分，减少产品灰分，提高产 品纯度； (5)、可回收溶液中的酸、碱、醇等物质； (6)、设备结构简洁紧凑，占地面积小； (7)、操作简便，可实现自动化作业，稳定性好，维护 方便。
（二)、超滤 、超滤(UF)
• 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标 准有机物的截留分子量来表征，通常截 留分子量范围在1000-300000，故超滤膜 能对大分子有机物（如蛋白质、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。
（三)、纳滤 、纳滤(NF)
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。
水处理膜过滤技术深度解析及优缺点比较
水处理膜过滤技术深度解析及优缺点比较如今，超过 23 亿人生活在水资源紧张的国家，如何尽可能有效地管理这一宝贵资源？这个问题显得尤为重要。
现如今，水过滤过程依赖于高性能而又节约成本的膜材料，高性能的水处理膜材料能够承受高压、高温环境和持续的化学暴露。
纳滤膜：能截留纳米级（0.001微米）的物质。
纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。
纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。
反渗透膜：是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。
反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。
超滤膜：能截留1-20nm之间的大分子物质和蛋白质。
超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，超滤膜的运行压力一般1-5bar。
超滤膜及纳滤和反渗透的区别超滤膜：超滤膜是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。
纳滤：纳滤，介于超滤与反渗透之间。
现在主要用作水厂或工业脱盐。
脱盐率达百分之90以上。
反渗透脱盐率达99%以上但若对水质要求不是特别高，利用纳滤可以节约很大的成本。
反渗透：反渗透，是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。
用作太空水、纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造及降度用水；医药、电子等行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。
膜过滤技术原理及应用
膜过滤技术原理及应用天津大学化工学院王志教授内容1、固液分离膜2、微滤过程3、超滤过程4、渗滤过程5、纳滤过程6、膜过滤通量衰减及其防治7、膜器及膜过程设计1、固液分离膜¾微滤膜：膜孔径0.02-10μm ¾超滤膜：膜孔径1-100nm膜结构¾膜结构的层次形态结构结晶态结构分子态结构形态结构表层结构¾无孔，致密，平滑¾球形小瘤¾聚集体，凹凸¾开放的网络孔¾孔洞，针孔，亮点过渡层与支撑层结构¾近似球形孔（海绵状结构）¾指状孔或大孔穴不同类型膜横断面示意图不对称聚砜超滤膜横截面——海绵状（蜂窝状）孔结构指状孔结构陶瓷微滤膜（a）阳极氧化法（表面）（b）烧结法（图上部为横断面）微孔陶瓷膜扫描电镜照片聚合物微滤膜(a)相转化法, （b）拉伸法；（c）径迹蚀刻法中空纤维超滤膜2 微滤过程2.1 特性1. 分离目的: 得到不含粒子的液体或气体2. 截留物的尺寸与性质:0.02-10 mm 粒子3.透过膜的物质:不含粒子的液体或气体4. 推动力: 压力差, ∼0.2 MPa5. 传质/选择性机理: 筛分6. 供料和渗透物的相态: 液体或气体7. 流动形式: “死端过滤(dead-endfiltration)”或“错流过滤(cross-flow filtration)”2.2 死端过滤与错流过滤的比较2.3 微滤应用¾制药工业的消毒：制药产品中细菌的去除；去除制药产品及其原料中的有机和无机粒子。
¾抗生素的澄清¾哺乳动物细胞的微过滤¾饮料的澄清：啤酒，葡萄酒，矿泉水。
¾半导体生产工业中流体的纯化：空气过滤，化学试剂过滤，去离子水过滤。
¾分析化验：微生物化验，粒子污染的监测，微孔膜上细胞生长的研究。
¾反渗透或超滤的预处理。
3 超滤过程3.1 特性1.分离目的：得到无大分子溶质的溶液，无小分子溶质的大分子溶质溶液，或大分子溶质的分级。
啤酒过滤技术膜过滤
膜过滤技术的原理
膜过滤技术的原理基于分子筛作用， 即利用不同物质在薄膜表面的吸附和 渗透性能的差异来实现分离。
在膜过滤过程中，混合物中的不同组 分以不同的透过速率通过薄膜，从而 实现组分的分离和纯化。
膜过滤技术的应用范围
膜过滤技术在啤酒工业中广泛应用于啤酒的过滤和纯化，以提高啤酒的品质和稳 定性。
此外，膜过滤技术还广泛应用于医药、食品、饮料、化工等领域，用于技术在啤酒工业 中的应用
啤酒过滤的必要性
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提高啤酒质量
通过去除杂质和悬浮物， 使啤酒口感更加纯净、细 腻。
延长保质期
过滤过程中杀灭微生物， 减少啤酒变质的风险，延 长保质期。
提升啤酒稳定性
按操作方式分类
正向过滤
原液在压力作用下通过膜表面，杂质被截留，清 洁的液体从膜的另一侧排出。
反向过滤
在压力作用下，液体从膜的透过侧流向被截留侧， 杂质被逐渐洗脱和排出。
错流过滤
原液在一定压力下通过膜表面，同时从膜的一侧 不断流入另一侧，避免了杂质的累积和堵
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膜过滤技术的前景与挑 战
膜过滤技术的发展趋势
纳滤膜
孔径范围在1~100nm之间，能够去除大部分的离子和小分子物质， 常用于啤酒脱盐和脱苦。
按膜材质分类
纤维素膜
具有良好的亲水性和生物相容性， 价格相对较低，但耐酸碱和耐氧 化性能较差。
聚酰胺膜
具有较高的耐酸碱、耐氧化和耐 高温性能，适用于多种工业领域， 但价格较高。
聚四氟乙烯膜
具有极佳的化学稳定性和耐高温 性能，适用于强酸、强碱和有机 溶剂等环境，但制造成本较高。
啤酒过滤技术-膜过滤
contents
目录
微孔滤膜过滤技术
微孔滤膜过滤技术摘要：微孔滤膜过滤技术作为一门新型的高效分离、浓缩、提纯及净化技术, 近30 年来发展迅速, 已经在石油化工、轻工纺织、食品、医药、环保等多个领域得到广泛应用[1] 。
膜分离技术具有操作简单、占地面积小, 处理过程中无相变及不会产生新的污染物质、分离效果好等优点, 近年来在水处理领域中得到广泛应用。
本文就膜过滤的研究进展，膜材料以及它的应用作简要综述。
关键词：微孔滤膜; 过滤技术; 除菌；应用正文：20 世纪80 年代以来,生命科学和生物工程技术的发展日新月异,生物产品(如酶、抗体、抗原、受体) 的种类越来越多. 这些制品通常是从发酵液中或天然产品中提取,再经纯化而得到的产品. 由于目标产物产量小,通常又与底物、细胞等混杂在一起,浓度很低,且生物产品与传统的化工产品不一样,它们一般都具有生物活性,对分离操作条件要求比较苛刻. 传统的化工分离方法如精馏、沉降、结晶等都难以达到要求.膜分离是20 世纪60 年代以来发展较快的一项分离技术,它具有操作条件温和、无污染、无相变等特点,在许多方面都得到了应用,象微滤、超滤已应用于生物化工和医药行业中. 膜分离是根据分子大小不同来实现分离的,一般相对分子质量相差10倍以上的物系才具有分离作用,因此它还远远不能满足生化分离的需要. 而生物亲和作用是生物分子之间的可逆专一性识别作用,具有极高的选性.[2]20 世纪70 年代以来,利用生物亲和相互作用,分离蛋白质等生物大分子的亲和纯化技术迅速发展. 其中亲和层析技术已得到广泛应用,但是亲和层析法亦存在许多难以克服的缺点: 1) 亲和载体价格昂贵,使用寿命短;2) 色谱柱易堵塞和污染,需对原料进行预处理以除去颗粒性杂质;3) 难以实现连续操作和规模放大. 目前亲和层析法仅局限于价值极高的生物活性物质的小批量纯化. 为克服膜过滤和亲和层析的缺点,发展了亲和2膜过滤技术,不仅利用了生物分子的识别性能,分离低浓度的生物制品,而且微孔滤膜的渗透性及通量大,能在纯化的同时实现浓缩,此外还有操作方便、设备简单、便于大规模生产的特点,发展前景引人瞩目。
膜过滤技术
膜过滤技术
膜过滤技术是指利用特定的膜来将高分子物质和低分子物质分离的技术。
膜过滤技术被广泛地应用在石油、化工、冶金、食品、矿产资源、医药、生物和环保等领域，被广泛用于过滤、分离、浓缩和回收的地方，可
有效的改善过滤性能和仪器的性能。
膜过滤技术包括逆流膜过滤、渗透膜过滤、微滤膜过滤以及混合膜过
滤等多种，其中，微滤膜过滤是应用最多的，它和渗透膜过滤共同被使用
于水处理领域，可以有效地去除悬浮物、有机物、病原体等，从而实现水
质的净化。
此外，膜过滤技术在食品加工领域也占有重要的地位，可以有效的过
滤掉悬浮物、细菌、微生物等，保留食品饱和营养成分，使食品口感更好，也可以用于发酵产物的膜浓缩，从而节省大量的用水。
因此，膜过滤技术的出现和发展，不仅提高了水质的淨化效果，而且
改善了食品的质量，提高了能源的利用率，也减少了病原体对人类健康的
危害，因而受到了广泛的欢迎。
生物医药膜过滤参数
生物医药膜过滤参数生物医药膜过滤是一种常见的分离和纯化技术，广泛应用于生物医药、食品、化工等领域。
膜过滤技术通过选择合适的膜孔大小和膜材料，实现对溶液中颗粒、细菌、病毒等微生物的分离和除去。
本文将重点介绍生物医药膜过滤中的参数。
1. 膜孔大小膜孔大小是决定膜过滤效果的重要参数之一。
通常使用的膜孔大小范围从0.1微米到0.45微米，这个范围内的膜可以有效地过滤掉大多数细菌、病毒和微粒。
选择膜孔大小需要考虑待处理液体中微生物的大小，同时也要充分考虑到通过膜的速度以及对膜的损伤程度。
2. 通量通量是指单位时间内通过膜滤器单位面积的液体量。
通量的大小直接影响到膜过滤的效率和生产能力。
常见的通量单位有L/(m²·h)或g/(cm²·h)，通量的大小与膜的材料、膜孔大小、操作条件等因素密切相关。
在实际应用中，需要根据具体的处理要求和设备性能来选择合适的通量。
3. 保持力保持力是指膜对微粒的截留能力，它取决于膜材料的选择和膜孔大小。
保持力越大，膜过滤效果越好，但也会增加液流的阻力。
因此，在选择膜时需要平衡保持力和通量之间的关系，确保既能有效过滤微生物，又能保持合理的通量。
4. 渗透压渗透压是指膜上下两侧溶液的浓度差，决定了溶质从高浓度侧通过膜向低浓度侧扩散。
在生物医药膜过滤中，渗透压常常用于反渗透膜的选择。
通过调节反渗透膜两侧的渗透压差，可以实现对离子、有机物等的去除，达到纯化水质的目的。
5. pH值溶液的pH值对膜的稳定性和过滤效果有一定影响。
过高或过低的pH值可能导致膜材料的腐蚀或损伤，降低过滤效果。
因此，在选择膜材料和操作条件时，需要考虑溶液的pH值范围，以保证膜的稳定性和使用寿命。
6. 温度温度对膜过滤的效果和设备寿命也有一定影响。
适宜的温度可以提高膜的通量和抗污染能力，但过高的温度可能导致膜材料的老化和膜孔的扩大。
在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的温度范围。
啤酒过滤技术3-膜过滤
精滤膜滤芯配置
3)可使用下列公司的膜滤芯 • Sartorius公司的Sartofine SM558 05 05滤芯（孔
径0.7um、聚丙烯不对称膜），或SM558 05 03滤芯 （孔径1um、聚丙烯不对称膜） • Seitz公司的Seitz-PRE cartPPⅡ滤芯（孔径1um、 聚丙烯不对称膜） • Pall公司的Ultipor N66滤芯（孔径0.8um或0.65um 、尼龙66不对称膜） 注意：滤芯的卡口应合适。 ◎精滤后的酒液质量要求： 酵母数：0 细菌总数： ＜10/100ml 浊度： ＜0.3EBC
膜清洗
Satorius公司膜过滤
• 一：Poly-BSF系列纯生啤酒过滤系统
•
啤酒冷态无菌过滤是取代巴氏杀菌的另一种方法
，它不但保证了常温下的啤酒保质期，且保持了啤酒的
原有新鲜口味，而且口感更好。
•
◎ 模组化设计，安装；维护容易
◎最现代的无菌设计
◎ 预过滤可进行反向CIP
◎膜过滤可进行正向CIP
聚丙烯膜材的特点
3)聚丙烯 优点： • 耐强酸强碱的能力很强 • 耐热性很强 • 耐压性很高 缺点： • 膜孔的形状为狭缝状：在使用的过程中可
能会变形、撕裂，致使过滤性能变差。
有机合成膜的分类
1)按成膜材料的不同来分： • 聚丙烯膜、尼龙66膜、聚砜膜等等。 2)按膜的形态结构的不同来分： • 对称膜过滤
2020/9/26
膜过滤发展史
◎1907年，德国人Bechhold发表第一篇关于微孔膜 性质的论文。
◎1925年，世界上第一个膜过滤公司成立：德国 Sartorius公司。
◎1963年，美国四家公司首先用微孔膜进行啤酒低 温过滤。
葡萄酒的膜过滤技术
膜过滤技术的局限性
膜过滤技术对某些物质的截留效果不稳定，可能会影响葡萄酒的口感和品质。 膜过滤技术可能会导致葡萄酒中的营养成分流失，影响葡萄酒的营养价值。 膜过滤技术需要消耗大量的能量和时间，增加了生产成本。 膜过滤技术的操作和维护成本较高，需要专业的技术人员进行操作和维护。
膜过滤技术的发展趋势
添加 标题
国外应用情况：法国、意大利和西班牙等葡萄酒生 产国在葡萄酒膜过滤技术方面具有丰富的实践经验， 广泛应用该技术提高葡萄酒品质和产量。
添加 标题
国内应用情况：近年来，中国葡萄酒产业逐渐认识 到膜过滤技术的优势，开始引进和应用该技术。目 前，已有部分酒庄和生产企业开始采用葡萄酒膜过 滤技术，取得了一定的成果和经验。
添加 标题
膜过滤技术广泛应用于医药、食品、化工等 领域，可实现物质的分离、纯化、浓缩等操 作。
添加 标题
膜过滤技术的原理基于膜的选择性透过作用， 通过控制膜的孔径和材质等参数，实现对不 同物质的分离和纯化。
添加 标题
膜过滤技术具有高效、节能、环保等优点， 可替代传统的过滤和分离技术，提高生产效 率和产品质量。
环保型膜材料： 减少对环境的污 染，实现绿色生 产。
未来葡萄酒膜过滤技术的研究重点
高效低阻膜材料的研发：提高过 滤效率，降低能耗和成本。
新型膜分离技术的探索：如正渗 透、反渗透、膜蒸馏等，以应对 葡萄酒中不同物质的分离需求。
添加标题
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添加标题
添加标题
膜组件优化设计：提高膜组件的 稳定性和寿命，降低维护成本。
03
葡萄酒膜过滤技术的应用
膜过滤技术在葡萄酒酿造中的应用
去除杂质和沉淀物，提高葡萄酒的清澈度和稳定性 保留葡萄酒的天然风味和营养成分，避免过度处理和损失 降低生产成本，提高生产效率，减少人工干预和损耗 膜过滤技术有助于提高葡萄酒的品质和口感，使其更加优雅和细腻
第五章膜过滤法
（一）膜材料
• 天然材料：各种纤维素衍生物 • 人造材料：各种合成高聚物 • 特殊材料：复合膜，无机膜, 不锈钢膜，陶瓷膜
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醋酸纤维特点：
• ①透过速度大 • ②截留盐的能力强 • ③易于制备 • ④来源丰富
• ⑤不耐温（30℃） • ⑥pH 范围窄，清洗困难 • ⑦与氯作用，寿命降低 • ⑧微生物侵袭 • ⑨适合作反渗透膜
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3. 反渗透
利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）而截留离子 物质性质，以膜两侧静压差为推动力，克服渗透压，使溶剂通 过反渗透膜实现对液体混合物进行分离的过程。 操作压差一般为1.5～10.5MPa，截留组分为小分子物质。
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反渗透法
分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，为反渗透
• 透析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺、 • 微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯， • 超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维 • 反渗透膜：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺 • 纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜 • 电渗析：离子交换树脂 • 渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙
烯醇、聚丙稀酰胺
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概述
★膜分离的特点
• ①操作在常温下进行； • ②是物理过程，不需加入化学试剂； • ③不发生相变化（因而能耗较低）； • ④在很多情况下选择性较高； • ⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成； • ⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 • 因而在生物产品的处理中占有重要地位
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概 述 膜分离技术的重要性
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微滤和超滤的分离机理
• 一般认为是简单的筛分过程， 大于膜表面毛细孔的分子被 截留，相反，较小的分子则 能透过膜。
• 毛细管流动模型：膜
啤酒过滤技术3-膜过滤
一：Poly-BSF系列纯生啤酒过滤系统 啤酒冷态无菌过滤是取代巴氏杀菌的另一种方法，它不但保证了常温下的啤酒保质期，且保持了啤酒的原有新鲜口味，而且口感更好。 ◎ 模组化设计，安装；维护容易 ◎最现代的无菌设计 ◎ 预过滤可进行反向CIP ◎膜过滤可进行正向CIP ◎ 生产全过程全自动操作 ◎全自动完整性测试系统 ◎连续的在线控制 ◎屏幕可直观观测到生产过程
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随着过滤的进行，膜孔的表面和膜滤孔的纳污空间会很快被填塞和覆盖，过滤速度会越来越慢直至停止。
这种方式仅适合于被滤液中固体物质、胶体物质及微生物等可截留物质含量很低的膜过滤。
错流过滤
有机滤膜的性能参数
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有机膜的性能参数
垂直耐压强度：膜单位面积上所能承受的垂直最高压力，即：膜允许使用的最高压力。
珠啤Sartofine预滤机膜特性
pH范围：1-14
滤芯长度：1000mm/40英寸
滤膜：不对称、聚丙烯膜
滤芯数目：2×60根
过滤面积：2.8m2/每根40英寸滤芯
滤芯型号：Sartofine SM 558 05 05W 4
膜孔径：0.7um
珠啤Sartocool PS终滤机膜的特性
滤芯型号：Sartocool SM 530 25 06A 3
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CO2顶出酒尾 再生
第一步：用冷水清洗（新安装的滤芯）： 清洗方向：正向 清洗时间：5分钟 清洗流速：与过滤速度相同 第二步：灭菌： 方法1：用高温水灭菌： 水温：最低温85 ℃、最高温95 ℃ 灭菌时间：至少30分钟（出口水温85 ℃以上 热水流向：正向循环灭菌 热水流速：1-2hl/h/每根30英寸长的滤芯 方法2：用低压饱和蒸汽灭菌 蒸汽温度：最高110 ℃ 灭菌时间：至少30分钟 蒸汽压差：最大压差0.05MPa 蒸汽流向：正向 ※ 注意：防止蒸汽冷却后出现真空。
膜过滤
三、滤膜
工业对滤膜的要求： 膜过滤技术的关键在于滤膜。 要求滤膜具有高过滤速率与高截留选择 性，还要求滤膜具有较好的机械强度、较高 的化学稳定性和热稳定性，以及寿命长、易 清洗等优点。
三、滤膜
滤膜的材质： 1. 材பைடு நூலகம்：多种有机高分子材料和无机材料。 2. 天然高分子材料：最早应用的纤维素脂系膜、 3. 合成高分子膜：主要是脂肪族和芳香族聚酞 胺 类合成高分子，有芳香聚酞胺、聚四氟乙 烯、聚丙烯睛、改性丙烯酸聚合物。 4. 无机材料滤膜：金属以及玻璃。
一、膜过滤的分类及特点
• 常规过滤能截留大于0.5um的颗粒。它是靠滤饼层内颗粒 的架桥作用，才能截留如此小的颗粒，而不是直接靠过滤 介质孔隙筛分截留的，因为纤维编织的过滤介质的孔隙通 常有几十微米大小。 • 微孔过滤截留微粒范围大约是0.05～10um。多用于滤除 细菌和细小的悬浮颗粒。从粒子的大小看，它是常规过滤 操作的延伸。 • 超滤截留粒径范围大约是1～10nm，相当于分子量是 500～300000的各种蛋白质分子或相当粒径的胶体微粒。 这种液体的渗透压很小，在透过溶剂的同时，也会透过小 分子溶质，而将大分子溶质截留。它和微孔过滤之间没有 明确分界。 • 反渗透截留粒径大约在0.1～1 nm。l可截留无机离子和分 子量小于500的低分子量有机分子。
二、膜过滤的原理
4、膜过滤的传质理论 浓差极化 ：膜过滤中，因膜面的截留 积累，使膜表面处的微粒和大分子溶质浓度 比料浆主体浓度高得多，这种现象称做浓差 极化。位于膜面附近的高浓度区又称做浓差 极化层。浓差极化使膜面的透过阻力增大， 这是造成过滤速率衰减的重要原因。
二、膜过滤的原理
4、膜过滤的传质理论 凝胶理论：在实际操作中，特别是对于 蛋白质、核酸和多糖等有亲水基团的大分子 溶质的超滤时，当膜面上的浓度增加到凝胶 化浓度吼，将会形成凝胶层，。凝胶层没有 流动性，相当子固体颗粒的填充层，对膜的 透过能力将产生更大阻力，使过滤速率急剧 下降。
膜过滤技术
膜过滤技术
膜过滤技术是一种广泛应用于食品、饮料、医药行业的过滤技术，它可以有效地去除悬浮物、污染物、有机物、微生物等，保证了原料的质量。
膜过滤技术的原理是将原料通过膜进行过滤，使悬浮物、污染物、有机物等滤掉，膜过滤技术有多种类型，其中最常用的是飞溅式膜过滤技术、滤布式膜过滤技术、压力式膜过滤技术和深度式膜过滤技术。
飞溅式膜过滤技术是将原料通过喷头将原料喷射到膜上，使悬浮物、污染物、有机物等滤掉，它具有高效率、节约能源的优点；滤布式膜过滤技术是将原料通过滤布过滤，使悬浮物、污染物、有机物等滤掉，它具有高效、可控、灵活、可再利用的优点；压力式膜过滤技术是将原料通过压力过滤，使悬浮物、污染物、有机物等滤掉，它具有高效率、低成本的优点；深度式膜过滤技术是将原料通过深层过滤，使悬浮物、污染物、有机物等滤掉，它具有高效率、低成本的优点。
膜过滤技术在食品、饮料、医药行业的应用日益广泛，它可以有效地去除悬浮物、污染物、有机物、微生物等，保证了原料的质量，确保了产品的安全性。
此外，膜过滤技术还可以有效地节约能源、提高效率、降低成本，为食品、饮料、医药行业的发展作出了重要
的贡献。
常用膜过滤技术原理,基本操作模式
常用膜过滤技术原理,基本操作模式
膜过滤技术是一种常见的物理分离技术，其基本原理是利用膜材料对流体中的物质进行分离和过滤。
以下是常用膜过滤技术的原理和基本操作模式：
1. 微滤技术：微滤技术是利用微孔膜对流体中的微粒进行过滤。
微孔膜的孔径一般在0.1-10微米之间，可以有效地去除悬浮物、细菌、病毒等微小颗粒。
微滤技术的操作模式为：将待过滤液体通过微孔膜过滤，去除其中的杂质。
2. 超滤技术：超滤技术是利用超滤膜对流体中的大分子物质进行分离。
超滤膜的孔径一般在0.001-0.1微米之间，可以有效地去除蛋白质、细胞、病毒等大分子物质。
超滤技术的操作模式为：将待过滤液体通过超滤膜过滤，去除其中的大分子物质。
3. 反渗透技术：反渗透技术是利用反渗透膜对水中的溶解物进行分离。
反渗透膜的孔径一般在0.0001微米以下，可以有效地去除溶解物、盐分等。
反渗透技术的操作模式为：将待过滤液体通过反渗透膜过滤，去除其中的溶解物。
4. 离子交换技术：离子交换技术是利用离子交换树脂对水中的离子
进行分离。
离子交换树脂具有特定的离子交换性能，可以将水中的某些离子与树脂上的离子进行交换。
离子交换技术的操作模式为：将待过滤液体通过离子交换树脂过滤，去除其中的离子。
以上是常用膜过滤技术的原理和基本操作模式。
不同的膜过滤技术适用于不同的物质分离和过滤需求。
常用膜过滤技术总结
过滤方式分类-普通过滤
过滤方式分类-切向流过滤
过滤方式分类-切向流过滤
过滤方式分类-对比
普通过滤
使用滤芯，也称死端过滤 料液流向垂直于过介质 所有液体全部透过过滤介质 颗粒被截留在过滤膜内部或表面
切向流过滤
超滤
交叉流动过滤 料液流向切向于（平行）于滤膜表面
一小部分液体透过过滤介质 截留的颗粒从膜的表面被“扫除”
③再次使用足量注射用水冲洗膜包
注意事项
①冲洗时，回流端、透出端均需要打开 保证足够的液体流量及压力
②泵底阀门也需要进行冲洗
③冲洗过程避免水排干导致膜包进气损 坏
何时冲洗
系统在超滤工艺前后均需要进行冲 洗，在进行清洁、去除热原或消毒
步骤后均需要进行冲洗
超滤工艺—水通量测试
一种水透过膜的能力的评估标准，在一定的泵速，原液、透过、
膜分类
固体膜 液体膜
膜材质
膜材料来源
பைடு நூலகம்天然膜 合成膜：无机材料及有机高 分子材料
膜结构
多孔膜：目前我们经常接触的
致密膜：电子显微镜难以观察
2
3
种类
1
4
膜功能
离子交换膜 渗析膜 微孔过滤膜 超滤膜 反渗透膜 渗透汽化膜 气体渗透膜
膜分类-固体膜各类形态
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常用膜过滤技术总结
魏欣
1 膜过滤概述 原理、过滤分类、膜分类及材质
2 普通过滤 3 切向流过滤 4 完整性测试
目录
为什么要过滤？
➢保护下游设备
➢保护环境
➢保证产品质量
膜分离法系指以压力为推动力，依靠膜的选择性，将液体中的组分进行分离的 方法。膜过滤法的核心是膜本身，膜必须是半透膜，即能透过一种物质,而阻碍 另一种物质。
纳米膜过滤技术
天然气净化中纳米膜技术应用
天然气净化原理
纳米膜可用于去除天然气中的杂质和有害物质，如硫化氢、二氧化碳等。通过纳 米膜的吸附和分离作用，可实现天然气的净化和提纯。
应用案例
在天然气工业中，纳米膜技术被用于天然气的净化和处理。例如，采用纳米膜技 术的天然气净化装置可去除天然气中的酸性气体和水分，提高天然气的品质和热 值。
截留性能评价指标及测试方法
截留率 膜对特定溶质的截留能力，通常 以百分比表示。
测试方法 选用具有代表性的溶质，在一定 操作条件下通过膜过滤，测定原 液和透过液中溶质的浓度，计算 截留率和溶质通量。
分子量截留曲线 反映膜对不同分子量溶质的截留 性能。
溶质通量 单位时间内通过单位膜面积的溶 质量，与膜的截留性能相关。
绿色化发展
在未来的发展中，纳米膜过 滤技术将更加注重环保和可 持续性，推动绿色制造和循 环经济的发展。
THANKS
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04
纳米膜在水处理领域应用案例研 究
饮用水处理中纳米膜技术应用
去除有害物质
纳米膜可以有效去除饮用水中的 细菌、病毒、重金属离子、有机 污染物等有害物质，保障饮用水
安全。
保留有益矿物质
纳米膜具有良好的选择性，可以在 去除有害物质的同时，保留水中的 钙、镁等对人体有益的矿物质。
提高水质口感
经过纳米膜处理的饮用水，口感更 加纯净、甘甜，提高了饮水的品质。
高脱盐率
纳米膜具有极高的脱盐率，可以将海水中的盐分有效去除，生产 出符合饮用标准的淡水。
耐腐蚀性
纳米膜材料具有良好的耐腐蚀性，可以在高盐度、高腐蚀性的海水 环境中长期稳定运行。
低能耗
与传统的海水淡化技术相比，纳米膜技术具有更低的能耗和更高的 产水率，降低了海水淡化的成本。
陶瓷膜过滤器工作原理
陶瓷膜过滤器是一种常见的膜分离技术，用于液体或气体中的固体颗粒和溶质的分离。
它采用由陶瓷材料制成的多孔膜，具有微孔或超微孔结构，通过物理筛选和表面吸附作用实现分离过程。
以下是陶瓷膜过滤器的工作原理：
1. 孔隙过滤：陶瓷膜具有多个微孔或超微孔，可以控制其孔径大小。
当待过滤
的流体通过陶瓷膜时，大于孔径的固体颗粒、胶体或悬浮物无法通过孔隙，被滞留在膜表面，而较小的分子和溶质则可以通过膜孔，完成过滤。
2. 表面吸附：除了物理筛选作用，陶瓷膜还具有表面吸附能力。
部分溶质分子
可能会被膜表面的吸附力吸附，从而阻止它们通过膜孔。
这种表面吸附作用可以进一步提高过滤器的分离效果，使更小的分子也被滞留在膜表面。
3. 反冲洗：随着过滤的进行，膜表面会逐渐堵塞，导致过滤效率下降。
为了清
洁和恢复膜的过滤性能，陶瓷膜过滤器通常会进行反冲洗操作。
反冲洗过程使用逆向的流体流动，通过膜孔向反方向冲刷，以清除堵塞的固体颗粒和溶质，从而恢复膜的过滤效率。
陶瓷膜过滤器具有较高的耐腐蚀性、耐温性和机械强度，适用于广泛的工业和环境应用，如水处理、食品和饮料生产、化工、医药等领域。
它能够高效地分离和去除悬浮物、微生物、颗粒、色素、重金属等物质，实现精细过滤和分离纯化的目的。
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（3）制药/生物工程
抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶等发酵液的澄清除菌过滤 抗生素、维生素、有机酸、氨基酸等发酵液的蛋白剔除 酶、蛋白质、多糖制备过程中细胞碎片的剔除
抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、酶、多糖、蛋白质的纯化与浓缩
6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗生素的脱盐浓缩 中成药、保健品口服液的澄清除菌过滤 动物血浆、血清的浓缩精制 其他相关的脱盐浓缩、澄清除菌、蛋白剔除、细胞收集等分离过程
教学内容：
一、膜的定义和分类 二、膜分离概述 三、扩散渗析（diffusion dialysis） 四、电渗析(electrodialysis) 五、反渗透（ reverse osmosis) 六、超过滤(ultrafiltration)
一、膜的定义和分可看作是分离两相和作为选择性传递物质的屏障。 它可以是固态、液态或气态的，目前使用的分离膜绝大多数是固 膜。膜可以存在于两流体之间或附着于支撑体或载体的微孔隙上， 膜厚度要远小于其比表面积。
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膜分离过程的推动力有两类： ①借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动； ②以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。 一些主要的膜分离过程的推动力 推 动 压力差 电位差 力 膜 过 程
反渗透，超滤，微滤，气体 分离 电渗析
浓度差 浓度差（分压差）
浓度差加化学反应
（4）空气过滤
喷雾干燥过程中染料、抗生素、奶粉等的回收 电池厂金属镉、氧化铅粉尘的收集 粉碎过程中磷酸盐、氧化镁、二氧化钛、碳粉、水泥、碳酸钙的回收 包装过程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收 干燥过程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收 合成氨尾气中氢气的回收利用 其他一切有关的粉尘收集及空气除尘过程 2018/12/1 10 水质工程
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三、扩散渗析（diffusion dialysis）
1、渗析：把水溶液中溶质透过半透膜而溶质 被截留的现象称为渗析。
半透膜：起渗析作用的薄膜，对溶质具有选择性。 半透膜的发展： 动物的膀胱膜、肠膜、羊皮纸； 离子交换膜：阳离子交换膜、阴离子交换膜
（5）水处理 饮用纯水（太空水）的制备、海水淡化 医药工业中注射用水/洗瓶水及其他无菌水的制备 电子工业中超纯水的制备 火力发电厂锅炉补给水的制备 饮料与化妆品工业中产品配方用水的制备 制造业中终端洗涤水的制备 饮用水纯化/苦碱水脱盐/海水淡化 废水循环与再生利用（零排放） BOD/COD的最小化 垃圾填埋场渗出水的浓缩处理 染料、颜料、油漆、含油废水的处理 纸浆与造纸废水的处理及木素磺酸盐的回收 金属、食品、皮革、农药和除草剂废水的处理 纺织印染废水的处理及丝光废水的回收利用
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化学反应 反应促进和 溶剂（非 电解质离子 和浓度差 扩散 电解质
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4、膜分离的应用领域
（1）化学/染料工业 活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 催化剂与贵金属的回收利用 脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反应中液体的分离、纯化 甘油/己内酰胺/苯/染料活性剂等有机化工原料的回收 汽车/仪表及其它工业涂漆的浓缩回收 （2）食品/饮料工业 啤酒/果酒/黄酒/葡萄酒的澄清除菌过滤 苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的澄清除菌过滤 苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的脱水浓缩 葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香气味的浓缩保留 豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/单糖/多糖溶液的澄清与浓缩 乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脱盐与浓缩 蔬菜抽提汁/西红柿汁的脱水浓缩
3．膜分离法的分类
4．膜分离法的应用
1．膜分离的概念
用一张特殊制造的、具有选择透过性 能的薄膜（分离膜），在外力推动下对双组 分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯、浓 缩的方法，统称为膜分离法。膜分离可用于
液相和气相，对液相分离，可以用于水溶液 体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有 其他微粒的水溶液体系等。
3．膜分离法的分类
膜分离法的种类很多，现已应用的膜过 程有反渗透、纳滤、超滤、微滤、扩散渗析、 电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、 液膜、膜蒸馏等。目前，在废水处理中常用 的有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤等四 种膜分离技术。
废水处理中几种常用膜分离法的特点如下表所示。
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2018/12/1 水质工程
扩散渗析、控制释放 渗透气化
液膜，膜传感器
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2、膜分离技术的特点
（a）膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高。 例如在现在的各种海水淡化方法中反渗透法能耗最低； （b）膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏 性物料，如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩； （c）装置简单，操作简单，控制、维修容易，且分离 效率高。与其它水处理方法相比，具有占地面积小、 适用范围广、处理效率高等特点； （d）由于目前膜的成本较高，所以膜分离法投资较高， 有些膜对酸或碱的耐受能力较差。所以目前膜分离法 在水处理中一般用于回收废水中的有用成分或水的回 用处理。
2、膜的分类
按膜结构分：有对称膜和不对称膜 按膜材料分：有机膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚乙烯膜等
无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等
按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜 按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜
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二、膜分离概述
1．膜分离的概念 2、膜分离技术的特点
膜过程
推动力
传质机理
透过物及其 尺寸
截留物
膜类型
电渗析
电位差
离子选择性 溶解性无机 非电解质 离子交 透过 物 大分子 换膜 溶质、盐、 非对称 水或溶剂 SS 膜
压力差2反渗透 溶剂的扩散 10MPa
胶体大分 压力差0.1- 筛滤及表面 水、盐及低 非对称 超过滤 子、不容 10.MPa 作用 分子有机物 膜 有机物 渗析 液膜 浓度差 溶质的扩散 低分子物质、 离子 溶剂 非对称 膜 液膜