@@超滤及反渗透-PPT课件
合集下载
超滤反渗透培训PPT课件
中空纤维超滤膜两种基本过滤方式
：
死端过滤和错流过滤
死端过滤（全量过滤与常规的滤布过滤相似）
在终端过滤中，所有进水都加压通过滤膜，随着操作
时间的延长，被截留的物质将在膜表面形成污染层使
过滤阻力不断增加，在操作压力不变的情况下，膜渗
透速率将不断下降；浓缩液只在反洗时被去除；这种
模式主要用于高质量和混浊度较低的水，全量过滤方
超滤膜的材料
• 聚砜（PS） • 聚醚砜（PES） • 磺化聚醚砜（SPES） • 聚偏氟乙烯（PVDF） • 聚丙烯腈（PAN） • 聚氯乙烯（PVC） • 聚丙烯（PP）
超滤的系统组成
• 超滤膜组件 • 反洗装置 • 产品水箱 • 清洗装置
30% 氢氧化钠
31% 盐酸
10%次氯酸 钠杀菌剂
设计产水量
80m3/h（单套）
设计系统回收率 75%
系统脱盐率
＞97%（三年内）
设计运行温度 ≥15°C
最大给水SDI
<5
最大给水浊度 1NTU
最高运行压力 300 psi
压力容器材质 玻璃钢
制造日期 膜元件厂家
厂家
反渗透原理
• 渗透：指稀溶液中的溶剂（水分子）自发
的透过半透膜（反渗透膜）进入浓溶液 （浓水）侧的流动过程
(5) 保安过滤器过滤精度为5μm。
(6)每台保安过滤器的进、出口均配置手动衬胶 蝶阀。
(7)保安过滤器的滤元选用40英寸的均孔、PP喷 熔滤芯
保安过滤器及滤芯参数
• ①保安过滤器
• 1 型号：CEC-MF-500 ；
• 2 型式：垂直圆筒； • 3 材质：不锈钢； • 4 直径/壁厚：Ø510×5mm； • 5 设计压力：0.60MPa； • 6 试验压力：0.75MPa； • 7 工作温度：5~50℃ ； • 8 设备出力：95T/H； • 9 正常运行压力：0.3MPa； • 10 最大工作压力：≤ 0.7MPa； • 11 安装数量：4支滤元/台。
超滤、反渗透系统演示幻灯片
18
• 超滤装置采用错流过滤、定时频繁反洗的全自动 连续运行方式。原水是在中空纤维的内部从一端 流向另一端，而产水则是在原水流经膜的过程中 逐渐由内壁向外壁透过（称为内压式）收集后从 产水端排出。被截留的悬浮物、 细菌、大分子有 机物、胶体等就堆积在纤维内表面，此时UF膜的 膜前与膜后的压差会逐渐增加，需进行反冲洗， 反冲洗水可利用超滤产水，反冲洗排出的水排放。 但经多次反冲洗后，可能在膜表面粘附着不易冲 洗掉的污染物和微生物，经运行一段时间后，当 其压差增加到一定的值后，此时就采用含有一定 浓度的化学药剂的水进行加强反冲洗，以增强反 洗效果，并起到清洗作用。一般化学药品用盐酸、 次氯酸钠、氢氧化钠等。
着运行时间的增加，膜污染的增加，TMP会逐渐升高，当到达设定值 时，宜进行清洗。 • 平均透膜压差＝（P进＋P出）/2－P产水
13
至反渗透系统水泵进水母管
淡水贮存池来的自来水
PI
凝聚剂加药 PI
PdT PI
超滤变频升压泵A
自清洗过滤器A
PI
PdT
PI
PI
超滤变频升压泵B
自清洗过滤器B
PI
.............. 1～24根膜组件
28
絮凝剂加药装置
• 絮凝剂PAC(碱式氯化铝)的作用是 将水中微小的胶体、悬浮物，甚至 大分子有机物通过电中和、混凝、 架桥、网捕使之形成较大颗粒的悬 浮物。较大颗粒的悬浮物在通过超 滤装置时能截留下来。
29
杀菌剂加药装置
• 超滤装置在加强反洗时，需添加一 定量的杀菌剂以杀死附着在超滤膜 面的细菌、微生物和藻类，在反洗 时排出，以免堵塞超滤膜孔，从而 恢复膜透水性能。以NaClO作为杀 菌剂，加药量为3-5mg/L。
产多少加仑的水（gfd）， gfd = lmh x 0.59 • Permeate – 超滤产水，也称过滤出水 • Retentate – 浓水，也称为浓缩物。进水中无法通过滤膜的部分，包
• 超滤装置采用错流过滤、定时频繁反洗的全自动 连续运行方式。原水是在中空纤维的内部从一端 流向另一端，而产水则是在原水流经膜的过程中 逐渐由内壁向外壁透过（称为内压式）收集后从 产水端排出。被截留的悬浮物、 细菌、大分子有 机物、胶体等就堆积在纤维内表面，此时UF膜的 膜前与膜后的压差会逐渐增加，需进行反冲洗， 反冲洗水可利用超滤产水，反冲洗排出的水排放。 但经多次反冲洗后，可能在膜表面粘附着不易冲 洗掉的污染物和微生物，经运行一段时间后，当 其压差增加到一定的值后，此时就采用含有一定 浓度的化学药剂的水进行加强反冲洗，以增强反 洗效果，并起到清洗作用。一般化学药品用盐酸、 次氯酸钠、氢氧化钠等。
着运行时间的增加，膜污染的增加，TMP会逐渐升高，当到达设定值 时，宜进行清洗。 • 平均透膜压差＝（P进＋P出）/2－P产水
13
至反渗透系统水泵进水母管
淡水贮存池来的自来水
PI
凝聚剂加药 PI
PdT PI
超滤变频升压泵A
自清洗过滤器A
PI
PdT
PI
PI
超滤变频升压泵B
自清洗过滤器B
PI
.............. 1～24根膜组件
28
絮凝剂加药装置
• 絮凝剂PAC(碱式氯化铝)的作用是 将水中微小的胶体、悬浮物，甚至 大分子有机物通过电中和、混凝、 架桥、网捕使之形成较大颗粒的悬 浮物。较大颗粒的悬浮物在通过超 滤装置时能截留下来。
29
杀菌剂加药装置
• 超滤装置在加强反洗时，需添加一 定量的杀菌剂以杀死附着在超滤膜 面的细菌、微生物和藻类，在反洗 时排出，以免堵塞超滤膜孔，从而 恢复膜透水性能。以NaClO作为杀 菌剂，加药量为3-5mg/L。
产多少加仑的水（gfd）， gfd = lmh x 0.59 • Permeate – 超滤产水，也称过滤出水 • Retentate – 浓水，也称为浓缩物。进水中无法通过滤膜的部分，包
《反渗透水处理技术》课件
反渗透技术可广泛应用于工业 、商业和家庭等各个领域的水 处理，满足不同用户的需求。
节能环保
反渗透技术能耗低，且无需使 用化学药剂，对环境友好，符 合绿色环保理念。
自动化程度高
反渗透水处理系统通常配备自 动化控制装置，可实现远程监
控和操作，降低人工成本。
反渗透技术的局限性
对进水水质要求高
反渗透技术对进水水质要求较为严格 ，需进行预处理以降低污染物浓度和 悬浮物含量。
反渗透膜的清洗与更换
清洗周期
根据反渗透膜的污染程度和产水 质量，确定清洗周期，一般建议
为每3-6个月进行一次清洗。
清洗方法
采用专用的反渗透膜清洗剂进行 清洗，清洗时需要将膜元件从反 渗透系统中取出，用清洗剂浸泡 或用专用的清洗设备进行清洗。
01
03
02 04
更换周期
反渗透膜的更换周期根据膜的使 用寿命和产水质量确定，一般建 议为每2-3年更换一次。
其他设备的维护与保养
定期检查
对反渗透水处理系统的其他设备 进行定期检查，包括流量计、压 力表、阀门等，确保设备的正常
运转。
保养与润滑
对需要润滑的设备进行定期润滑保 养，如阀门、轴承等，保持设备的 良好运转状态。
清洁与除垢
对设备进行定期清洁和除垢，防止 设备内部结垢和堵塞，确保设备的 正常运转和延长使用寿命。
要求
选用优质活性炭，定期更换或再生，保证过滤效果和出水质量。
阻垢剂加药装置
作用
通过向水中添加阻垢剂，防止反渗透 膜表面结垢，保护膜元件。
要求
根据水质和膜元件的要求选择合适的 阻垢剂，控制加药量，确保阻垢效果 。
保安过滤器
作用
过滤掉水中残留的微小颗粒、悬浮物等杂质，保护高压泵和反渗透膜。
节能环保
反渗透技术能耗低，且无需使 用化学药剂，对环境友好，符 合绿色环保理念。
自动化程度高
反渗透水处理系统通常配备自 动化控制装置，可实现远程监
控和操作，降低人工成本。
反渗透技术的局限性
对进水水质要求高
反渗透技术对进水水质要求较为严格 ，需进行预处理以降低污染物浓度和 悬浮物含量。
反渗透膜的清洗与更换
清洗周期
根据反渗透膜的污染程度和产水 质量，确定清洗周期，一般建议
为每3-6个月进行一次清洗。
清洗方法
采用专用的反渗透膜清洗剂进行 清洗，清洗时需要将膜元件从反 渗透系统中取出，用清洗剂浸泡 或用专用的清洗设备进行清洗。
01
03
02 04
更换周期
反渗透膜的更换周期根据膜的使 用寿命和产水质量确定，一般建 议为每2-3年更换一次。
其他设备的维护与保养
定期检查
对反渗透水处理系统的其他设备 进行定期检查，包括流量计、压 力表、阀门等，确保设备的正常
运转。
保养与润滑
对需要润滑的设备进行定期润滑保 养，如阀门、轴承等，保持设备的 良好运转状态。
清洁与除垢
对设备进行定期清洁和除垢，防止 设备内部结垢和堵塞，确保设备的 正常运转和延长使用寿命。
要求
选用优质活性炭，定期更换或再生，保证过滤效果和出水质量。
阻垢剂加药装置
作用
通过向水中添加阻垢剂，防止反渗透 膜表面结垢，保护膜元件。
要求
根据水质和膜元件的要求选择合适的 阻垢剂，控制加药量，确保阻垢效果 。
保安过滤器
作用
过滤掉水中残留的微小颗粒、悬浮物等杂质，保护高压泵和反渗透膜。
超滤反渗透系统教育课件
产多少加仑的水（gfd）， gfd = lmh x 0.59 • Permeate – 超滤产水，也称过滤出水 • Retentate – 浓水，也称为浓缩物。进水中无法通过滤膜的部分，包
括有浓度高于其进水中含量的被截留固体物。 • TMP – 透膜压差，为产水侧和原水侧进出口压力平均值的差异，伴随
超滤反渗透系统PPT讲 座
前言
• 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术， 由于具有高效率、无相变、低能耗、使用化学药剂少、设备紧凑、自动化程 度高、操作运行简单和维护方便等突出的优点，近几十年来取得了令人瞩目 的发展。其中尤以超滤(Ultra Filtration，简称UF)和反渗透(Reverse Osmosis，简称RO)技术在电力、石油、化工、钢铁、机械、电子、医药、食 品等行业已得到广泛的应用，它即可应用于脱盐水、饮用水、海水和苦咸水 淡化，也可应用于废水处理、物质回收与浓缩等领域。
90%
20
85%
196
196
蓄水 池
超滤装 置
2×98
超滤水箱 176 反渗
2×250m3
透
2×75
150 混
150
床
系统
26
2
除盐 水箱 3×3 600m
3
148
废水 池
主厂 房
超滤系统
• 超滤基本原理： • 超滤是一种流体在膜表面的切向流动，其利用较低的压力
驱动并按溶质的分子量大小来分离和过滤，是一种物理分 离过程，不发生任何相变。超滤膜的孔径大约在0.002 至 0.1 微米范围内（MWCO 约为1,000-500,000）。溶解物 质和比膜孔径小的物质将作为透过液透过滤膜，不能透过 滤膜的物质被慢慢浓缩于排放液中。因此产水（透过液） 将含有水，离子，和小分子量物质，而胶体物质，大分子 物质，颗粒，细菌，病毒和原生动物等将被膜截留，通过 浓水排放、反冲洗和化学清洗而去除。超滤膜可反复使用 并可用普通的清洗剂清洗。 • 超滤系统的主要功能： • 除去水中的悬浮物、胶体、大分子有机物、细菌及病毒等， 降低出水浊度及SDI值，改善反渗透系统的进水水质。
括有浓度高于其进水中含量的被截留固体物。 • TMP – 透膜压差，为产水侧和原水侧进出口压力平均值的差异，伴随
超滤反渗透系统PPT讲 座
前言
• 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术， 由于具有高效率、无相变、低能耗、使用化学药剂少、设备紧凑、自动化程 度高、操作运行简单和维护方便等突出的优点，近几十年来取得了令人瞩目 的发展。其中尤以超滤(Ultra Filtration，简称UF)和反渗透(Reverse Osmosis，简称RO)技术在电力、石油、化工、钢铁、机械、电子、医药、食 品等行业已得到广泛的应用，它即可应用于脱盐水、饮用水、海水和苦咸水 淡化，也可应用于废水处理、物质回收与浓缩等领域。
90%
20
85%
196
196
蓄水 池
超滤装 置
2×98
超滤水箱 176 反渗
2×250m3
透
2×75
150 混
150
床
系统
26
2
除盐 水箱 3×3 600m
3
148
废水 池
主厂 房
超滤系统
• 超滤基本原理： • 超滤是一种流体在膜表面的切向流动，其利用较低的压力
驱动并按溶质的分子量大小来分离和过滤，是一种物理分 离过程，不发生任何相变。超滤膜的孔径大约在0.002 至 0.1 微米范围内（MWCO 约为1,000-500,000）。溶解物 质和比膜孔径小的物质将作为透过液透过滤膜，不能透过 滤膜的物质被慢慢浓缩于排放液中。因此产水（透过液） 将含有水，离子，和小分子量物质，而胶体物质，大分子 物质，颗粒，细菌，病毒和原生动物等将被膜截留，通过 浓水排放、反冲洗和化学清洗而去除。超滤膜可反复使用 并可用普通的清洗剂清洗。 • 超滤系统的主要功能： • 除去水中的悬浮物、胶体、大分子有机物、细菌及病毒等， 降低出水浊度及SDI值，改善反渗透系统的进水水质。
反渗透(RO)ppt课件
0.068 0.058 0.007
9.7 8.3 1.05
NaHCO3 1000 0.011 0.09 12.8 葡萄糖 1000 0.0055 0.014 2.0 9
Na2SO4 1000 0.007 0.042 6.0
05
完整编辑ppt
17
反渗透过程中的浓差极化
• 浓差极化 在反渗透过程中，大部分溶质被截留并在 膜的表面积累，故从料液主体到膜表面建立一层有溶质浓 度梯度的边界层，溶质在膜表面的浓度高于在料液主体的 浓度，这种现象叫浓差极化。
•渗透压是溶液的一个性质，与完膜整编无辑关ppt 。
4
反渗透原理图
完整编辑ppt
5
反渗透所需具备的条件和特点
反渗透过程必须具备两个条件： • 1、必须有高选择性和高渗透性（一般指透水性）的选择
性半透膜 • 2、操作压力必须高于溶液渗透压。 反渗透是一种高效节能技术，其特点如下： • 1、RO过程可在常温下进行，无相变、能耗低，可用于热
浓差极化易产生盐浓缩，因为横向流速低，膜
表面的盐的反向扩散速度就低，结果难溶盐沉淀的
机会增多，而且更多的盐会透过膜表面，导致产水
量和脱盐率下降。
完整编辑ppt
28
反渗透膜的除盐分离特性
1)电解质比非电解质易分离。 对电解质来说，电荷高的分离性好，例如去除率 大小顺序为： Al3+＞Mg2+＞Na+；PO43-＞SO42-＞Cl-
完整编辑ppt
8
反渗透的分离机理
1. 溶解扩散理论（Lonsdale和Riley） 该模型假设膜是完美无缺的理想无孔膜，高压侧浓溶
液中各组分先溶于膜中，再以分子扩散方式通过厚度为δ 的膜，最后在低压侧进入稀溶液。溶质和溶剂在扩散中服 从Fick定律。
《反渗透与超滤》课件
的质量和纯度。
反渗透与超滤的发展历程
反渗透技术自20世纪50年代问世以 来，经历了实验室研究、工业应用的 发展过程，目前已经成为最常用的膜 分离技术之一。
超滤技术作为膜分离技术的一种，在 20世纪70年代开始应用于工业领域， 随着膜材料和制备技术的不断进步， 超滤技术得到了广泛的应用和发展。
02
高脱盐率
能够去除95%以上的溶解盐类。
低产水通量
确保较高的脱盐效率。
抗污染性能
能够有效抵抗杂质和微生物的污染。
反渗透系统的设计与运行
前处理
为确保反渗透膜的正常运行，需 进行预处理去除杂质和污染物。
膜组件选择
根据实际需求选择合适的膜组件 ，如螺旋卷式、管式、中空纤维 式等。
反渗透系统的设计与运行
• 压力系统设计：确保系统在稳定压力下运行，提 高产水质量和产水量。
反渗透与超滤的应用领域
01 02
饮用水处理
反渗透技术广泛应用于饮用水的制备，可以有效去除水中的杂质、重金 属、有机物等；超滤技术可用于饮用水的前处理，降低水中的悬浮物和 微生物含量。
工业废水处理
反渗透和超滤技术可用于工业废水处理，如分离重金属离子、回收有用 物质等。
03
医药、生物工程领域
反渗透和超滤技术可用于分离纯化生物制品、医药中间体等，提高产品
选择反渗透或超滤的考虑因素
水质要求
如果需要制备高纯水或纯 净水，应选择反渗透；如 果只需进行粗过滤，超滤 即可满足需求。
投资与运行成本
反渗透设备投资和运行成 本较高，而超滤相对较低 。
处理量与膜寿命
反渗透膜寿命较长，但处 理量较小；超滤膜寿命较 短，但处理量大。
反渗透与超滤的未来发展趋势
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7 南京农业大学 生命科学学院
2019/2/22
第一节 膜分离基本技术
分离膜
分离膜应具备的基本条件为：好的选择透过性；良好
的分离性能（即截留率高，透过率大）；理化性能良 好；污染小，使用寿命长；价廉易得。 各种分离膜按所使用的材质不同可分为无机材料膜和 有机材料膜。
无机材料膜有陶瓷膜和不锈钢膜，
生物化学技术原理及应用
南京农业大学 生命科学学院
第三章 膜分离技术
膜分离技术是指利用具有一定膜孔和选择透过特性的天然 或人工合成的分离膜，在某种推动力（浓度差、压力差、 电位差等）的作用下，来实现物质的分离纯化或浓缩的一 种操作技术。
第三章 膜分离技术
1 2 3
膜分离基本技术
透析技术
超滤技术 微滤技术 其它膜分离技术
数。
孔隙率，孔隙率是指孔体积占膜总体积的百分数。
2019/2/22
9
南京农业大学 生命科学学院
分离膜的孔径与种类
2019/2/22
10
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
分离膜的性能参数 渗透通量又称透水率或水通量，它是指在一定条件之 下（一般压力为0.1 MPa，温度为20℃），单位时间
2019/2/22
第一节 膜分离基本技术
分离膜的性能参数 截留率是指对于一定相对分子质量的物质，膜能截留 的程度，其定义式为：
R ——截留率，%
ρb——主体料液浓度，kg/m3 ρp——透过液浓度，kg/m3
100% 截留率表示溶质全部被膜截留，此为理想的半渗透膜；0截
留率则表示溶质全部透过膜，无分离作用，通常截留率在 0-l00% 之间。
膜组件中料液则被分离成截留物（或称保留液）和透过液 。截留物根据需要或开路循环入料槽或闭路循环入膜组件 ，同时有截留物的取出。
2019/2/22 13 南京农业大学 生命科学学院
第二节 透析技术
透析（dialysis）是应用的最早的膜分离技术
1861 年 Thomas Graham 首次利用来源于动物的半透膜分离 出多糖、蛋白质溶液中的无机盐。 作用机理：用高分子溶质不能透过的亲水膜将含有高分子 溶质和其他小分子溶质的溶液与纯水（或缓冲溶液）分开 ，在浓度差的作用下，高分子溶液中的小分子溶质（如无 机盐）透向水侧，水则向高分子溶液一侧透过。
过程中得到了越来，像液膜分离技术、液膜分离萃 取技术、纳米分离技术等相继问世。
2019/2/22
4
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜分离与常规的分离技术相比
具有无相变化、能耗低、过程简单、不污染环境等 优点
特别适用于生物物质、酶制剂及同分异构体等的分 离。
2019/2/22
14
南京农业大学 生命科学学院
第二节 透析技术
透析膜一般为5-l0 nm的亲水膜，如纤维素膜、聚丙烯睛膜 和聚酚膜等。 溶质在浓度差的推动下，以扩散的形式移动。
摩尔渗透通量为：
N = K0(c1-c2)
N——摩尔渗透通量，mol/(s· m2) c1，c2——分别为膜两侧的浓度，mol/m3 K0包括膜内扩散和膜两侧表面液膜传质阻力在内的总传 质系数，1/s
透过单位膜的溶剂体积。
渗透通量表征膜的处理力的大小，取决于膜的孔隙率、 孔径等物理特性和温度、压力差、浓度等操作条件。水 通量即为膜的纯水渗透通量。
截留相对分子质量指膜所能截留的截留率大于 90%的
溶质的相对分子质量。
根据截留相对分子质量的大小可以估计膜的平均孔径。
11 南京农业大学 生命科学学院
有机膜多为合成高分子材料膜，主要有纤维素类、聚 矾类、聚烯烃类、聚酞胺类和芳香杂环类等。
2019/2/22
8
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
分离膜
分离膜的性能参数主要有：孔道特征、渗透通量、截
留率和截留相对分子质量等。 孔道特征包括
孔径大小，孔径大小用最大孔径和平均孔径来描述 孔径分布，孔径分布指各种孔径的孔占全部孔的体积分
膜纵切面模式图
2019/2/22 5 南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜分离技术分类
膜分离技术主要包括透析、超滤、微滤、电渗析、反 渗透等。各种膜分离过程的类型及特征如下表所示：
2019/2/22
6
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜分离过程的推动力是静压差、浓度差或者电位差，
3 生命科学学院 生物科学51班
4
5
2019/2/22
第一节 膜分离基本技术
膜分离技术发展
20世纪30 年代人们利用半透性纤维素膜开创了近代工
业膜分离技术的应用。 20世纪 60 年代以后，不对称膜制造技术取得了很大进 展，包括微滤、超滤、反渗透、电渗析、透析等的生 物技术迅速发展，膜分离技术在生物物质的分离纯化
2019/2/22
12
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜组件是膜分离装置的核心，它是由过滤膜、支撑材料、 间隔器及外壳等部分组装而成的。
膜组件可和其他部分构成膜分离系统，实现膜分离操作
，达到一定的分离要求。
膜组件的类型
主要有板式膜、管式膜、卷式膜和中空纤维式膜。
在膜分离系统中待分离的料液用给料泵输送入膜组件，在
有的分离过程可能是几种推动力都兼而有之。
膜在分离过程中有三种功能：
物质的识别与透过，这是使混合物各组分之间实现分 离的内在因素 界面作用，以膜为界面将透过液和保留液分为互不混 合的两相 反应场作用，膜表面及孔内表面含有与特性溶质有相 互作用能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生 化反应提高膜分离的选择性和分离速度。
透析操作简单易行，如蛋白质的传统纯化方 法是使用透析袋，将待分离液盛于透析袋内
，把透析袋置于透析外液（即水或缓冲液）
2019/2/22
15
南京农业大学 生命科学学院
第二节 透析技术
透析最主要的应用：
血液的解毒（如肾衰竭和尿毒症患者的血液透析）
实验室规模的蛋白质分离纯化，如脱盐（去除蛋白质大分子
溶液中的小分子盐）、去除水溶性有机溶剂和置换缓冲液等 ，即从样品中除去相对分子质量小的溶质和置换存在于透析
液中的缓冲液。
2019/2/22
第一节 膜分离基本技术
分离膜
分离膜应具备的基本条件为：好的选择透过性；良好
的分离性能（即截留率高，透过率大）；理化性能良 好；污染小，使用寿命长；价廉易得。 各种分离膜按所使用的材质不同可分为无机材料膜和 有机材料膜。
无机材料膜有陶瓷膜和不锈钢膜，
生物化学技术原理及应用
南京农业大学 生命科学学院
第三章 膜分离技术
膜分离技术是指利用具有一定膜孔和选择透过特性的天然 或人工合成的分离膜，在某种推动力（浓度差、压力差、 电位差等）的作用下，来实现物质的分离纯化或浓缩的一 种操作技术。
第三章 膜分离技术
1 2 3
膜分离基本技术
透析技术
超滤技术 微滤技术 其它膜分离技术
数。
孔隙率，孔隙率是指孔体积占膜总体积的百分数。
2019/2/22
9
南京农业大学 生命科学学院
分离膜的孔径与种类
2019/2/22
10
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
分离膜的性能参数 渗透通量又称透水率或水通量，它是指在一定条件之 下（一般压力为0.1 MPa，温度为20℃），单位时间
2019/2/22
第一节 膜分离基本技术
分离膜的性能参数 截留率是指对于一定相对分子质量的物质，膜能截留 的程度，其定义式为：
R ——截留率，%
ρb——主体料液浓度，kg/m3 ρp——透过液浓度，kg/m3
100% 截留率表示溶质全部被膜截留，此为理想的半渗透膜；0截
留率则表示溶质全部透过膜，无分离作用，通常截留率在 0-l00% 之间。
膜组件中料液则被分离成截留物（或称保留液）和透过液 。截留物根据需要或开路循环入料槽或闭路循环入膜组件 ，同时有截留物的取出。
2019/2/22 13 南京农业大学 生命科学学院
第二节 透析技术
透析（dialysis）是应用的最早的膜分离技术
1861 年 Thomas Graham 首次利用来源于动物的半透膜分离 出多糖、蛋白质溶液中的无机盐。 作用机理：用高分子溶质不能透过的亲水膜将含有高分子 溶质和其他小分子溶质的溶液与纯水（或缓冲溶液）分开 ，在浓度差的作用下，高分子溶液中的小分子溶质（如无 机盐）透向水侧，水则向高分子溶液一侧透过。
过程中得到了越来，像液膜分离技术、液膜分离萃 取技术、纳米分离技术等相继问世。
2019/2/22
4
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜分离与常规的分离技术相比
具有无相变化、能耗低、过程简单、不污染环境等 优点
特别适用于生物物质、酶制剂及同分异构体等的分 离。
2019/2/22
14
南京农业大学 生命科学学院
第二节 透析技术
透析膜一般为5-l0 nm的亲水膜，如纤维素膜、聚丙烯睛膜 和聚酚膜等。 溶质在浓度差的推动下，以扩散的形式移动。
摩尔渗透通量为：
N = K0(c1-c2)
N——摩尔渗透通量，mol/(s· m2) c1，c2——分别为膜两侧的浓度，mol/m3 K0包括膜内扩散和膜两侧表面液膜传质阻力在内的总传 质系数，1/s
透过单位膜的溶剂体积。
渗透通量表征膜的处理力的大小，取决于膜的孔隙率、 孔径等物理特性和温度、压力差、浓度等操作条件。水 通量即为膜的纯水渗透通量。
截留相对分子质量指膜所能截留的截留率大于 90%的
溶质的相对分子质量。
根据截留相对分子质量的大小可以估计膜的平均孔径。
11 南京农业大学 生命科学学院
有机膜多为合成高分子材料膜，主要有纤维素类、聚 矾类、聚烯烃类、聚酞胺类和芳香杂环类等。
2019/2/22
8
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
分离膜
分离膜的性能参数主要有：孔道特征、渗透通量、截
留率和截留相对分子质量等。 孔道特征包括
孔径大小，孔径大小用最大孔径和平均孔径来描述 孔径分布，孔径分布指各种孔径的孔占全部孔的体积分
膜纵切面模式图
2019/2/22 5 南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜分离技术分类
膜分离技术主要包括透析、超滤、微滤、电渗析、反 渗透等。各种膜分离过程的类型及特征如下表所示：
2019/2/22
6
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜分离过程的推动力是静压差、浓度差或者电位差，
3 生命科学学院 生物科学51班
4
5
2019/2/22
第一节 膜分离基本技术
膜分离技术发展
20世纪30 年代人们利用半透性纤维素膜开创了近代工
业膜分离技术的应用。 20世纪 60 年代以后，不对称膜制造技术取得了很大进 展，包括微滤、超滤、反渗透、电渗析、透析等的生 物技术迅速发展，膜分离技术在生物物质的分离纯化
2019/2/22
12
南京农业大学 生命科学学院
第一节 膜分离基本技术
膜组件是膜分离装置的核心，它是由过滤膜、支撑材料、 间隔器及外壳等部分组装而成的。
膜组件可和其他部分构成膜分离系统，实现膜分离操作
，达到一定的分离要求。
膜组件的类型
主要有板式膜、管式膜、卷式膜和中空纤维式膜。
在膜分离系统中待分离的料液用给料泵输送入膜组件，在
有的分离过程可能是几种推动力都兼而有之。
膜在分离过程中有三种功能：
物质的识别与透过，这是使混合物各组分之间实现分 离的内在因素 界面作用，以膜为界面将透过液和保留液分为互不混 合的两相 反应场作用，膜表面及孔内表面含有与特性溶质有相 互作用能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生 化反应提高膜分离的选择性和分离速度。
透析操作简单易行，如蛋白质的传统纯化方 法是使用透析袋，将待分离液盛于透析袋内
，把透析袋置于透析外液（即水或缓冲液）
2019/2/22
15
南京农业大学 生命科学学院
第二节 透析技术
透析最主要的应用：
血液的解毒（如肾衰竭和尿毒症患者的血液透析）
实验室规模的蛋白质分离纯化，如脱盐（去除蛋白质大分子
溶液中的小分子盐）、去除水溶性有机溶剂和置换缓冲液等 ，即从样品中除去相对分子质量小的溶质和置换存在于透析
液中的缓冲液。