纳滤膜在抗生素提取中的应用研究进展
我国纳滤膜技术的研究进展
纳 滤是 介 于 反 渗 透 和 超 滤 之 间 的 一 种 膜 分 离技 术 由 于其 操 作 压 力 较 低 .对 一 、二 价 离 子有 不 同选 择性 .对 小 分子 有机 物 有 较 高 的 截 留 性 等 特 点 .所 以 近年来发展较快 ,国外膜与膜组器 已商品化 .并步人 工 业化 应 用 阶 段
夏冰 等 人 用侧 链 上 带 有 亲 水 性 酚 酞 基 的 聚 芳 醚 砜 (PES—C)经 硫 酸 磺 化 制 得 磺 化 聚 芳 醚 砜 (SPES C),再用 SPES—C 制 得 了 荷 负 电 纳 滤 膜 。 作 者 还 研 究 了 膜 的 电 性 能 、染 料 电荷 数 和 分 子 量 与 膜 选择 性 的关 系 。结 果 表 明 该 膜 能 有 效分 离分 子 量 为 3OO~ 700的荷 负 电 染 料 。
我 国绱 滤 膜技 术 的 研 究 始 于 90年 代 初 .初 期 把 纳 滤 膜 称 为 疏 松 型 ”反 渗 透 膜 或 紧 密 型 ”超 滤 膜 。 l 993年 高 从 蜡 院 士 在 兴城 会 议 上 首 次 提 出 了 纳滤 膜 概 念 .并 对 国 外 纳 滤 膜 技 术 进 展 作 了 简 要 介 绍 自此 纳 滤膜 技 术 受到 国 内膜 分 离 和 水 处 理 等 领 域科 技 工 作 者 的 广 泛 关 注 ,近 十 年 来 在 《水 处 理 技 术 》、 《膜科学 与技术》、《高分子通报 》、《化工新型材料 ≥等 刊 物 上 和有 关 专业 会 议 上 发 表 论 文 50余 篇 。本 文 旨 在 对 国 内 近 十 年 纳滤 膜 技 术 的 研 究 进 展 概 况 作 综合 介 绍 ,以期 推 动 我 国 纳 滤 膜 技术 的更 快 发 展 ,为 国 民 经 济 发 展 作 出 新 贡献 。
纳滤分离林可霉素发酵液过程中的膜污染和再生研究
纳滤分离林可霉素发酵液过程中的膜污染和再生研究发布时间:2021-11-29T07:42:08.583Z 来源:《科学与技术》2021年8月24期作者:商清海[导读] 用微滤-纳滤双膜法提取林可霉素,可代替传统的板框过滤和溶剂萃取法。
纳滤膜的再生,初期使用同一清洗剂厂家的碱性清洗剂,只能维持纳滤膜的寿命八个月。
商清海(宜昌东阳光生化制药有限公司,湖北宜都 443300)摘要:用微滤-纳滤双膜法提取林可霉素,可代替传统的板框过滤和溶剂萃取法。
纳滤膜的再生,初期使用同一清洗剂厂家的碱性清洗剂,只能维持纳滤膜的寿命八个月。
经红外光谱和扫描电镜能谱分析膜表面污染物,判断膜表面堆积污垢含多糖、镁元素和色素等物质。
在调整清洗剂和清洗条件后,如提高预冲水温度和使用两种不同厂家不同配方的碱性清洗剂后,膜通量衰减减缓,纳滤膜使用寿命达到十三个月。
改进后的具体清洗程序为:水温从常温提高的45℃进行预冲洗,增加对多糖的溶解;再使用不同类型的碱性清洗剂,在45℃,pH 10.5-11条件下,连续两遍碱洗。
关键词:林可霉素;微滤;纳滤;膜污染;膜清洗林可霉素(Lincomycin),其分子式为C18H34N2O6S(CAS号154-21-2)是由林可霉素链霉菌所产生的林可酰胺类抗生素。
其抗菌谱与红霉素相似,作用机理在于与敏感菌核糖体结合而抑制肽链的延伸,从而抑制细菌细胞的蛋白合成,临床上应用广泛[1]。
传统工艺中,林可霉素从发酵液中提取和浓缩的方法为板框过滤和溶剂萃取。
板框过滤人工劳动强度大,生产环境差,发酵滤液暴露在空气中容易被污染;后续的溶剂萃取对环境和工人健康都有负面影响;溶剂跑漏和含溶剂废水处理难度大;溶剂与发酵液形成的乳化层造成产品收率低,质量差等众多工艺缺点[2]。
膜分离作为一种新型的分离、浓缩、提纯技术,因其常温下可分离热敏性物质,过滤过程在密封环境中进行,可实现工艺连续化和自动化;膜过滤逐渐成为抗生素提取、浓缩新工艺[3-5]。
纳滤膜技术在制药中的应用
纳滤膜技术在制药中的应用
纳滤膜技术在制药中的应用
随着基因工程技术的不断发展,由发酵法生产的微生物制药的分离和纯化正面临着一系列新的问题,如含量低、活性高、易失活、提取收率低等。
膜分离过程作为一种新型的分离技术,在现代生物制药分离工程中具有巨大的应用潜力。
膜分离过程作为一种新型的分离技术,在现代生物制药分离工程总具有巨大的应用潜力,得到了广泛的发展,已经用于酶、活性蛋白、氨基酸、维生素、疫苗等物质的分离纯化,而膜分离技术在抗生素提纯中的应用也是重点推广的领域之一。
传统抗生素提纯工艺:
发酵液→ 过滤或离心或大孔树脂吸附、萃取→浓缩→脱色→干燥→产品
采用膜分离技术工艺可简化为:
发酵液→超滤→纳滤→脱色→干燥→产品
相对传统工艺,膜分离具有以下优点:
1、大大简化了工艺,一次性投资少,维护、操作简单,运行费用低,节省资源;
2、运行无相变不破坏产品的结构,分离效率高,提高了产品的收率和质量;
3、不需要溶剂或溶剂用量大大减少,因此废水更易处理。
传统生物发酵如抗生素、维生素等领域,目标产品分子量大致在200-1200道尔顿之间,因此纳滤膜特别适合对该类分子进行浓缩、除盐、脱色和分离等操作。
我们的纳滤膜元件采用卷式膜形式,其中膜片为三层复合膜结构:
纳滤膜是如何达到选择性分离的目的呢?
超薄分离层的化学合成机理如下图所示,由均苯三甲酰氯和间苯二胺或哌嗪通过界面聚合工艺形成。
通过调节不同的有机相、单体浓度、添加剂种类及含量等因素,可以控制分离层聚合体中酰胺或哌嗪的聚合程度,形成不同孔形状、
孔分布和电荷性质的纳滤膜。
从而制造出对不同盐类或溶质有选择性截流的纳滤膜,以达到选择性分离的目的。
超滤法在抗生素提炼中的应用
以上三种膜的截留分子量依次为: 6000、10000、20000; 它们的超滤器尺寸大小为: 55× 300、 55×300、 70×400; 有效膜面积为 0. 2、0. 2、0. 35m 2; 最大操作压力均为 0. 2M Pa。
从表 1 知, 、 号膜去除原料液中蛋白质效果明显, 萃取分离超滤液无乳化现象。 号膜 去除原料液中蛋白质效果不明显, 萃取分离超滤液时, 产生乳化, 水层与酯层间有絮状物存在, 经化验分析为酸化凝结的蛋白质。从实验中, 我们还发现 、 号膜对原料液有一定脱色作用, 经超滤后原料液由棕色变为浅黄色, 降低了青霉素色级, 提高了产品质量。 从实验结果知, 、
表 3 温度对清洗效果的影响
处理料液前膜的 透过通量 (m l m in)
清洗后膜透过通量 (m l m in)
32. 0
25. 6
32. 0
28. 4
32. 0
31. 6
膜透过通量恢复率 (% ) 80
87. 5
98. 8
从表 2 知, 稀碱液对清除蛋白质造成的膜污染十分有效。 从实验中发现, 升高碱液温度有 利于膜的清洗, 但温度过高会造成蛋白质凝结。从表 3 可知, 40℃, 0. 2% 碱液清洗效果最佳。由 于处理的是青霉素料液, 用碱液清洗膜, 同时对膜有消毒作用, 防止了在使用中膜染菌。 2. 4 实验产品分析结果及产品标准比较
4. 28
1598 0. 13% 5. 89 0. 15 0. 835 1. 64%
二次 BA 酯含量 < 1. 5%
1. 05%
从表 4 可见, 实验得产品各项指标均能达到生产标准要求。 因此, 用超滤膜工艺去除青霉 素提炼生产中蛋白质代替破乳剂 PPB 在工艺上是可行的, 其工业推广的效益是十分可观的。
纳滤膜分离技术用于浓缩抗生素
专注物料浓缩分离提纯技术
纳滤膜分离技术用于浓缩抗生素
在制药工业中,目前抗生素的生产大多采用发酵的方法。
发酵产生的溶液经过滤除去生物残渣、树脂脱色提纯后得到的解析液的抗生素浓度往往很低。
通常都采用溶剂萃取的方法,薄膜蒸发等工艺进行纯化、浓缩。
纳滤膜可直接浓缩抗生素树脂解析液,如头C的生产过程,利用纳滤膜的特性,将头C解析液浓缩到效价达到12万左右,即可用溶媒结晶法得到产品。
采用纳滤膜浓缩的优点是浓缩过程无相变,而且整个过程可在常温下进行,解析液不会由于有热敏性而收到破坏,同时,采用纳滤浓缩可大大节省能耗,降低生产成本。
另外,纳滤膜可用于浓缩抗生素发酵滤液的浓缩,如青霉素、红霉素的生产,用纳滤膜分离浓缩抗生素发酵滤液,至较小体积后再用有机溶剂的萃取,利用这种方法,现有的萃取设备的生产能力将大幅度地提高,并可大量减少抽提过程中溶剂的用量。
纳滤膜分离技术浓缩纯化的优点:
1、能耗极低(各种浓缩方法除水成本比较。
2、膜耐受的条件范围宽,浓缩倍数高。
3、设备结构简洁紧凑,操作十分方便,可实现自动化作业。
4、常温浓缩不破坏有效成分,损失率极低(0.1%以下),透析液不造成二次污染。
纳滤膜技术及其应用的研究进展
v0 . 2 11
№ .O 1
O t ,O 6 c.2O
Hale Waihona Puke 纳 滤 膜 技 术 及 其 应 用 的 研 究 进 展
曹国凭, 张学峰
( 河北理工大学 建筑工程学 院, 北 唐 山 030 ) 河 60 9
[ 要] 随着膜技术的发展 , 世 纪 8 年代出现的纳滤膜弥补 了 摘 2 0 O 反渗透与超滤之 间的空白。 纳滤膜(aohao e b l , F 又称“ nnf ri m m rq N ) i tn a ̄ 疏松型” 反渗透膜。通常情况下, 膜的截 留相对分子 质量界限为 20 0 。 0 1 0 与截 留相对分子质量相对应的膜孔径为 1 故将这 类膜称为纳 0 ~3 m, n 滤膜。纳滤膜可以截 留糖类等低相对分子质量有机物和高价无机 盐( gO 等)但对单价无 MS 4 ,
[ 中图分类号] T 912 U9 . [ 文献标识码] A [ 文章编号] 10 — 1520)0 08 — 4 06 77(06 1— 63 0
Na o lr t n M e r n n t p i t n n f ta i mb a e a d IsAp l a i i o c o
f ey h c k st edf rn e o e m a o rsu e b t e n te t o s e fte me rn u i ee tin c n r l .w h ma e i e e c f r e t n pe s r ew e w i s 0 mba e d e t df rn o o - e i h p i h d h 0
C AO o—p n Gu ig,Z HANG e— fn Xu eg
( o eeo rht t a E g er g H bi nvr t o c neadTcn l yTn sa 6 0 9 C i ) C l g f c ic r ni e n , ee U i sy f i c n eho g, ag n0 30 , hn l A eu l n i e i S e o h a
抗生素提取膜分离技术的应用
抗生素提取膜分离技术的应用
随着技术的不断革新,在抗生素提取过程中膜分离技术与连续移动床技术已经逐渐取代传统的板框过滤、固定床等设备,有效解决了抗生素品质差、工艺落后和生产环境差等弊病。
膜分离技术与连续移动床技术广泛应用于许多抗生素的生产中,如青霉素、头孢菌素、红霉素、硫酸粘杆菌素等等。
膜分离技术与连续移动床技术在抗生素行业有着广泛的应用:
应用陶瓷膜、平板膜替代板框等传统过滤方式,澄清发酵液,提高滤液质量,减少后工序中的树脂污染、溶媒用量等。
应用超滤膜除蛋白、脱色,提高品质。
应用纳滤膜浓缩抗生素,替代或缩短蒸发浓缩时间;提高结晶收率或降低蒸发损失。
应用连续移动床替代固定床,节省树脂用量、降低单耗。
膜分离技术回收各种母液、废液、中水回用。
技术特点:
有效成分收率高,比采用传统过滤方式提高5~12%。
分离精度高,透过液杂质含量少、澄清透明,减轻后续处理难度。
浓缩倍数高,大大降低水使用量,废水排放量少。
连续工作时间长,再生简便高效。
以上就是为大家介绍的全部内容,希望对大家有帮助。
膜分离技术在抗生素提取中的应用
膜分离技术在抗生素提取中的应用摘要:抗生素在医学领域发挥着重要作用。
抗生素的提取和生产是药物生产的重要组成部分。
抗生素具有良好的杀菌效果。
同时,它对病毒、寄生虫和肿瘤有不同的治疗效果。
目前,已有数百种抗生素投入医疗市场。
关键词:膜分离技术;抗生素提取;提取引言随着科学技术的发展,膜分离技术在抗生素提取中发挥着越来越重要的作用。
它不仅克服了缺点,而且更好地提高了抗生素的质量。
1膜分离技术提取抗生素概述膜分离技术作为一种新型的分离、浓缩、纯化技术,近年来发展迅速。
它已成为解决当代能源、资源和环境污染问题的重要高新技术和可持续发展技术。
抗生素的提取的方法有很多,但膜分离技术是一种科技含量更高、优势更明显的抗生素提取方法。
首先,它是一种分离、浓缩、提取和纯化的新技术。
与原抗生素提取方法相比,该工艺流程更为简化,效率更高,原料消耗更少,抗生素质量更好。
因此,其生产工艺更符合当代社会发展的需要,对缓解能源资源的严重消耗和严重的环境污染起到了一定的作用。
膜分离技术提取抗生素具有以下特点:(1)常温分离,适用于某些热敏性物质的分离纯化。
膜分离技术在室温下进行,可以有效地解决温度问题,特别是对某些热敏物质,避免因温度原因提取不合格的物质。
(2)分离过程没有变化,即分离过程相对简单,不会产生物质间的不相容性。
膜分离技术在医学和生物提取方面中发挥着越来越重要的作用,已经成为抗生素提取过程中常用的方法。
2结构与特征2.1 超滤膜的结构与特征大多数超滤膜具有不对称结构。
它由表皮层和多孔层组成,分别起分离和支撑作用。
分离原理为筛分,即在压力作用下,原料液中的溶剂和小溶质颗粒从高压进料液侧向低压侧通过膜,大于膜孔径的大分子和颗粒被膜堵塞。
除孔径因素外,膜表面的化学性质对分离过程也有重要影响。
目前,大多数超滤膜为:有机高分子膜,所用材质有磺化聚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、纤维素类、聚丙烯腈等;无机陶瓷超滤膜也开始使用。
无机膜具有可再生、容易清洗、耐酸碱等优点,更适合用于恶劣条件,尤其是在生物医学生产过程中。
纳滤膜制备的研究进展
设备的投资和维护费用就可以降低 ,因为其对动力设备要求就
会降低 。而且由于纳滤膜上 常带 有电荷,D o n n a n效应阻止 了 同名离子向膜内的扩散 ,为 了保持 电中性 ,反离子 也被膜截 留,能分离出不同的离子。因此物料的荷电性 ,离子价数和浓 度对膜的分离效应有很大影响。正是 因为这些优点 ,纳滤技术 在世界范围内的各个领域被越来越多的应用。
砜膜 ( S P S )
著的效果 ,是食 品加工不可缺少的助力 。
按 膜 组 件 的 结 构 卷 式 、中 空 纤 维 式 、 管 式 和 板 框 式
形 式 Biblioteka 按横截面形状 对称膜 、非对称膜 、复合膜
基金项 目:南开大学滨海学 院科研基 金项 目 *作者简介 :李国东 ( 1 9 7 O 一) ,男 ,副教授 ,主要从事膜材料方面 的研究 。E - ma i l :g d —l i ww@1 2 6 . c o n r h t t p } | u『 L 咖 . c ma s t e q . C O n ・1 ・ r
的填 充密度高 ,造价低 ,组件 内流体力 学条件好 ;但 是这
1 纳 滤膜 简 介
1 . 1纳 滤膜 的 特 点[ 。 ]
纳滤膜拥 有 纳米 级 的膜 孔 径 ,其截 留分 子量 在 2 0 0 ~ 2 0 0 0 ,由于纳滤膜上通常带有电荷 ,因此 ,对带电的离子有很 高的截 留率。在纳滤过程中的操作压力一般小于 1 . 5 MP a ,故 也称为低压反渗透膜或疏松的反渗透膜。操作压力低的话对于
1 . 2纳 滤 膜 的种 类
纳滤膜可分 为有 机膜 和 无 机膜 。无 机膜 包 括 陶瓷 膜 、 金属膜等 。无机纳滤 膜具有 良好 的耐溶 剂性 能 ,但 价格 昂
螺旋霉素提取应用纳滤膜浓缩分离技术解析
螺旋霉素提取应用纳滤膜浓缩分离技术解析
螺旋霉素,相信很多人都听过,但是很少有人真正的了解。
其为白色或微黄色粉末,微有味;微吸湿;本品在甲醇、乙醇、丙酮或乙醚中溶解,在水中几乎不溶,在石油醚中不溶。
螺旋霉素是临床应用较多的一类十六元大环内酯类抗生素,是由产二素链霉菌经生物发酵而得。
如何提取螺旋霉素呢?下面,小编为大家介绍一下螺旋霉素提取中应用的超滤和纳滤膜技术。
螺旋霉素提取应用纳滤膜浓缩分离技术特点:
1、分离精度高,滤液澄清透亮,杂质含量少,大大减轻后续处理难度;
2、在常温下进行分离,适于热敏感物质(如药物、果品、酶等)的分离、浓缩和纯化;
3、可实现高倍数浓缩,与传统工艺相比,可大幅提高产品收率(5~12%),浓缩的菌体可作为饲料回收利用;
4、大大降低水使用量,废水排放量少。
先后采用超滤和纳滤膜技术,在分离过程不发生相变,能耗小,可在室温和低温下进行,较适于处理热敏性和生物活性物质,且膜分离装置简单,操作方便,易于实现自动控制等优点,近年来发展尤为迅猛。
以上就是小编为大家介绍的螺旋霉素提取中应用的超滤和纳滤膜技术,希望对大家能够有所帮助。
纳滤膜技术提高抗生素的浓缩和纯化 效果显著
纳滤膜技术提高抗生素的浓缩和纯化效果显著
抗生素是微生物在代谢过程中产生的,可以抑制其它微生物的生长,如:细菌、真菌、放线菌等。
抗生素发酵后,发酵液不仅含有非常低浓度的抗生素,而且还含有大量其它杂质。
因此,提取和精制发酵液,去除发酵液中的这些杂质,生产符合药典要求的高纯度抗生素产品是非常重要的。
抗生素的相对分子质量主要在300-1200之间,纳滤膜技术可以从两个方面提高抗生素的浓缩和纯化:
1、用NF纳滤膜浓缩未提取的抗生素发酵滤液,去除水分和无机盐,然后提取。
这可以大大提高设备的生产能力,大大降低提取物的用量。
2、抗生素经溶剂提取后,用耐溶剂纳滤膜浓缩,渗透的提取物可回收利用。
NF膜已成功应用于红霉素、金霉素、万古霉素和青霉素的浓缩和纯化。
传统工艺复杂,收益率低。
用微滤代替传统过滤,用纳滤膜浓缩微滤发酵液10倍以上,大大降低了提取物的用量,提高了设备的生产能力。
粗滤净化过程中使用的溶剂也可以通过NF膜处理回收。
纳滤膜分离过程不需要化学反应、加热、相变或破坏生物活性,适用于相对分子质量小于1000的物质。
大多数药物的相对分子质量都在这一范围内。
纳滤技术节能环保,越来越多地应用于医药行业的各种分离、纯化和浓缩过程。
NACE膜技术处理抗生素废水的实验研究的开题报告
NACE膜技术处理抗生素废水的实验研究的开题报告题目:NACE膜技术处理抗生素废水的实验研究一、研究的背景与意义抗生素是一类广泛应用于医疗、畜牧、水产养殖等领域的药物,具有杀菌、抑菌等作用。
随着抗生素的广泛使用,其在生产和使用过程中产生的废水中含有大量的有害物质和微生物,对环境和人身健康产生严重影响。
传统的废水处理方法包括生物处理、化学处理等,但这些方法存在着效率低、投资大、操作复杂等问题。
因此,需要开发出一种高效、经济、环保的废水处理技术,用于处理抗生素废水。
NACE膜技术是一种新型的膜分离技术,具有高效、高通量、低能耗、易维护等优点。
目前已广泛应用于废水处理、水处理、液体浓缩等领域。
因此,研究NACE膜技术处理抗生素废水的可行性和优势具有很大意义。
二、研究的内容和方法本研究旨在探讨NACE膜技术处理抗生素废水的可行性和优势。
具体研究内容如下:1.分析抗生素废水的组成和主要有害物质。
2.了解和掌握NACE膜技术的原理、性能和特点。
3.设计和建立适合抗生素废水处理的NACE膜处理系统,并对处理过程进行优化。
4.考察NACE膜技术对废水中有害物质的去除效率和处理效果。
5.运用UV-Vis、TOC、IC等分析技术对废水的水质指标进行分析。
6.评估NACE膜技术处理抗生素废水的能力和经济性。
本研究将采用实验室实验、理论分析、数据处理等方法,开展探究NACE膜技术处理抗生素废水的实验研究。
三、预期结果本研究预计将获得以下结果:1.分析抗生素废水的组成和主要有害物质。
2.了解和掌握NACE膜技术的原理、性能和特点。
3.设计和建立适合抗生素废水处理的NACE膜处理系统,并对处理过程进行了优化。
4.考察NACE膜技术对废水中有害物质的去除效率和处理效果。
5.运用UV-Vis、TOC、IC等分析技术对废水的水质指标进行分析。
6.评估NACE膜技术处理抗生素废水的能力和经济性。
四、研究的意义本研究的意义如下:1.研究NACE膜技术处理抗生素废水的可行性和优势,为废水处理领域提供一种新的、高效、经济的处理技术。
纳滤膜研究报告
纳滤膜研究报告纳滤膜是一种新型的分离技术,在工业、环境、食品等领域具有广泛的应用前景。
最近,针对纳滤膜的研究报告成为一个热门话题,这篇文章将对该报告进行分步骤阐述。
第一步,介绍纳滤膜的基本概念和分类。
纳滤膜是由纳米材料组成的微膜,其孔径一般在1-100纳米之间,具有高效的分离、过滤能力。
目前,纳滤膜可根据材料、制备方法、孔径等多种方式进行分类。
第二步,阐述纳滤膜的优点和应用。
纳滤膜具有高分离效率、低能耗、易于操作等优点,因此在各个领域广泛应用。
例如,在饮用水处理中,纳滤膜可以有效去除水中的悬浮物、细菌、病毒等;在工业领域,纳滤膜可以用于油水分离、废水处理等;在医药领域,纳滤膜可以用于制备药物、分离血浆等。
第三步,简述纳滤膜的研究现状。
近年来,国内外许多科研机构和企业在纳滤膜研究领域进行了大量的探索和实验,不断提高纳滤膜的分离效率和稳定性。
同时,还有很多未解决的问题,如膜的寿命、膜的污染等,需要进一步研究。
第四步,分析纳滤膜研究报告的重要性。
研究报告是科学研究的重要成果之一,通过大量的实验和数据分析,可以为纳滤膜的研究提供重要参考。
同时,研究报告的发布可以促进领域内的学术交流和技术创新,推动纳滤膜研究领域的进一步发展。
第五步,总结纳滤膜的应用前景。
随着科技的不断进步和需求的增加,纳滤膜在各个领域的应用前景将越来越广阔。
未来,纳滤膜的研究重点将在提高分离效率、寿命和抗污染性能等方面展开,以满足不同领域的需求。
综上所述,纳滤膜是一种重要的分离技术,其研究和应用具有重要的现实意义和前景。
希望相关的科研机构和企业能够加强合作,推动纳滤膜的发展和应用。
《基于绿色溶剂的纳米纤维膜的构筑及其对抗生素的吸附特性研究》
《基于绿色溶剂的纳米纤维膜的构筑及其对抗生素的吸附特性研究》一、引言随着现代工业和医疗技术的快速发展,抗生素的广泛使用已经对环境及人类健康带来了严重的挑战。
抗生素残留不仅污染了水体环境,还可能引发耐药性细菌的繁殖。
因此,研究和开发新型、高效的抗生素去除技术成为了科研领域的重要课题。
本篇论文以绿色溶剂为基础,研究了纳米纤维膜的构筑方法,并探讨了该膜对抗生素的吸附特性。
二、绿色溶剂的选择及纳米纤维膜的构筑首先,选择合适的绿色溶剂是实现本研究的首要任务。
常见的绿色溶剂如聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇甲苯胺(TX-100)等由于其环保无毒、易于生物降解等特点,成为本次实验的主要考虑。
在此基础上,通过改进静电纺丝技术,成功构筑了以绿色溶剂为介质的纳米纤维膜。
在实验过程中,我们调整了纺丝液浓度、电压、流速等参数,以期达到最佳的纤维形貌和尺寸。
通过对多种条件的尝试与对比,我们发现合适的条件能够形成较为均一且细小的纳米纤维,具有优异的物理化学性质。
三、纳米纤维膜的物理化学性质通过对所构筑的纳米纤维膜进行物理化学性质的测试分析,我们得知其具有优异的机械性能、比表面积大等特点。
特别是对于其化学性质的分析显示,该膜表面富含极性基团和官能团,使得该膜具有良好的亲水性和化学稳定性。
四、对抗生素的吸附特性研究我们选择了多种常见的抗生素(如四环素、阿莫西林等)进行吸附实验。
通过一系列的实验结果发现,该纳米纤维膜对抗生素具有良好的吸附效果。
其中,实验结果表明,在适当的条件下,该膜的吸附量能够达到最大值,并显示出较快的吸附速率。
五、结论本论文通过使用绿色溶剂成功构筑了纳米纤维膜,并对其对抗生素的吸附特性进行了研究。
通过分析可知,该纳米纤维膜不仅具有优异的物理化学性质,还具有高效、快速的抗生素吸附效果。
同时,使用绿色溶剂进行制备的方式为环境保护提供了可能。
该研究成果对于实现水环境中抗生素的快速、有效去除具有重要意义,并为环保技术的发展提供了新的方向。
《基于绿色溶剂的纳米纤维膜的构筑及其对抗生素的吸附特性研究》
《基于绿色溶剂的纳米纤维膜的构筑及其对抗生素的吸附特性研究》一、引言随着人类对医疗和环境的依赖程度加深,抗生素的使用已成为人类生活不可或缺的一部分。
然而,随着抗生素的广泛应用,其在环境中的残留和抗性基因的传播已成为一个全球性的问题。
如何有效地去除和净化抗生素,防止其对生态系统和人类健康造成潜在威胁,已成为当前环境科学和材料科学领域的重要研究课题。
本文以基于绿色溶剂的纳米纤维膜为研究对象,探究其构筑过程及对抗生素的吸附特性。
二、绿色溶剂纳米纤维膜的构筑(一)材料与制备本研究所用绿色溶剂为生物基溶剂,具有环保、无毒、可再生的特点。
纳米纤维膜的制备过程主要包括溶解、纺丝和凝固三个步骤。
首先,将聚合物材料溶解于绿色溶剂中,然后通过静电纺丝技术进行纺丝,最后在凝固液中完成凝固过程,形成纳米纤维膜。
(二)结构与性能通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察,发现所制备的纳米纤维膜具有较高的比表面积和三维网络结构。
此外,该纳米纤维膜还具有良好的机械性能和化学稳定性,为后续的抗生素吸附提供了良好的基础。
三、抗生素吸附特性的研究(一)实验方法本部分实验主要采用批处理法,将不同浓度的抗生素溶液与纳米纤维膜进行接触,通过测量吸附前后的抗生素浓度,计算纳米纤维膜对抗生素的吸附量。
同时,我们还研究了pH值、温度等环境因素对抗生素吸附的影响。
(二)实验结果与讨论实验结果表明,所制备的纳米纤维膜对多种抗生素均具有良好的吸附效果。
在较宽的pH值范围内,纳米纤维膜对抗生素的吸附量均较为稳定。
此外,随着温度的升高,纳米纤维膜对抗生素的吸附量也有所增加。
这表明该纳米纤维膜具有良好的吸附性能和较高的环境适应性。
通过分析,我们认为纳米纤维膜对抗生素的吸附主要归因于其高比表面积和三维网络结构。
这种结构使得纳米纤维膜具有较高的吸附容量和较快的吸附速率。
此外,绿色溶剂的环保性也使得该纳米纤维膜在抗生素去除领域具有较大的应用潜力。
膜分离技术生产抗生素已经成为重点研究方向
膜分离技术生产抗生素已经成为重点研究方向抗生素是人们对抗细菌的武器,其发展历史已有一百年。
抗生素是典型的以其人之道还治其人之身的药物。
这种物质由细菌自身分泌,能破坏或减缓细菌生长。
青霉素作为第一种天然抗生素,在1928年被发现。
抗生素在二战中的作用简直是毋庸置疑的,人们把抗生素与原子弹、雷达齐名为“二战三大发明”。
青霉素的确是医学上的一次伟大革命。
而链霉素的发现,才为抗生素的大发展奠定了方向,就是在土壤中寻找抗生素。
在1万多个来自土壤的菌株进行筛选。
最后在放线菌培养液里分离出了链霉素,链霉素是治疗结核病的有效药物。
正是由于抗生素能抑制细菌生长或杀灭细菌,主要对细菌感染性疾病有治疗作用。
人们才对抗生素如此的依赖,需求量大,生产规模自然也十分庞大。
如何有效生产抗生素,成为了人们重点关注的方向。
抗生素发酵液中的可溶性蛋白质分子量一般为几万至几十万,发酵液中的悬浮物和发酵副产物的粒径也较大,可采用膜分离进行分离和提炼,同时能除去料液中部分无机盐。
德兰梅勒膜分离技术运行无相变,浓缩倍数高,不破坏产品的结构,能较彻底去除料液中的固体颗粒、可溶性蛋白、多肽、细菌、热原,还有大部分色素等。
抗生素膜分离设备工艺抗生素优势显著,已成为重点方向1、抗生素膜分离设备分离精度高,滤液透光率高,减小了离子交换树脂及真空浓缩的污染,促进了结晶;2、抗生素膜分离设备滤液中杂质蛋白和多糖胶体含量大大降低,从而使后续有机超滤纳滤膜过滤浓缩时的膜污染减小了,通量增加,清洗周期和使用寿命得到延长。
德兰梅勒根据抗生素膜分离处理要求定制性价比高的工艺包,对整个抗生素膜分离系统进行全面分析和合理设计,使抗生素膜分离系统设计、制造、生产各工艺环节得到有效控制,以实现整套工艺包的经济性能与技术优势双结合,从而为客户提供既专业又完善的工艺包设计。
纳滤膜在生物制药中的应用
纳滤膜在生物制药中的应用
1、抗生素的纯化与浓缩
抗生素的相对分子质量多数在300--1200道尔顿之间。
抗生素的生产过程为先将发酵液澄清,用选择性溶剂萃取,在通过减压蒸馏得到抗生素产品。
使用邦尼公
司的纳滤膜技术可以从两方面改进工艺:
(1)使用纳滤膜技术浓缩未经萃取的抗生素发酵液,除去水和无机盐,然后再用萃取剂萃取。
这样可以大幅度提高设备的生产能力,大大减少了萃取剂的用量。
(2)用溶剂萃取抗生素后,用耐溶剂纳滤膜浓缩萃取液,透过膜的萃取剂可以循环使用,这样既节省了蒸馏设备的投资,又改善了操作环境。
2、多肽的纯化与浓缩
多肽是由蛋白质水解或氨基酸合成制得的。
通常是采用色谱柱或层析从有机溶液或水溶液中纯化多肽产品,然后进行蒸发浓缩,现用邦尼公司的纳滤工艺代替蒸发,优点是可以低温操作、效率高、操作简便,在浓缩过程中同进也纯化了多肽。
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纳滤膜在抗生素提取中的应用研究进展【时间:2009-11-18】【字体:大中小】【打印】【收藏】【关闭】1、前言由于膜分离过程中,物质不发生相变(个别膜过程除外),分离效果好,操作简单,可在常温下避免热破坏,使得膜分离技术在化工、电子、冶金、纺织、轻工、石油和医药等领域得到广泛的应用,发挥着节能、环保和清洁等作用,在国民经济中占有重要的战略地位。
纳滤(Nanofiltration,简称NF)膜及其相关过程的出现大大地促进了膜技术在液体分离领域的应用。
早期的具有纳滤性质的膜名称并不统一,70年代以色列Desalination Engineering公司将介于反渗透与超滤之间的膜分离称为“杂化过滤(Hybrifiltration)”。
美国Film-Tech公司根据相应膜的截留分子量膜孔径尺寸大约为一至几个纳米的特征,把这种膜技术称之为纳滤。
如今在世界上各大膜公司大多已涉足纳滤膜的生产,但是取名各不相同。
根据膜所表现的性质,被称作疏松型RO、部分低压反渗透、超渗透(u1tro-osmosis)以及荷电RO/UF的都应归类于纳滤范畴。
2、纳滤膜在抗生素提取中的应用纳滤分离过程无任何化学反应,无需加热,无相转变,不破坏生物活性,适用于相对分子质量1000以下的物质。
绝大部分药物的相对分子质量都在这个范围内,且纳滤技术节能,环境友好,因而越来越多的被用到制药工业的各种分离、精制和浓缩过程中。
抗生素的相对分子质量大都在300-1200范围内。
其生产过程为先将发酵液澄清、用选择性溶剂萃取,再通过减压蒸馏得到。
纳滤膜技术可以从两个方面改进抗生素的浓缩和纯化工艺:(1)用NF膜浓缩未经萃取的抗生素发酵滤液,除去水和无机盐,然后再萃取。
这样可以大幅度地提高设备的生产能力,并大大减少萃取剂的用量。
(2)用溶剂萃取抗生素后,用耐溶剂纳滤膜浓缩萃取液,透过的萃取剂可循环使用。
NF膜已成功地应用于红霉素、金霉素、万古霉素和青霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程。
VB l2由发酵得到,传统的生产工艺复杂,产率低。
纳滤膜可应用于如下过程:用微滤替代传统的过滤,经微滤的发酵清液用NF膜可浓缩10倍以上,从而大大减少了萃取剂用量,并提高了设备的生产能力。
粗产品纯化过程中所使用的溶剂,也可以用NF膜处理回收使用。
2.1、纳滤膜在提取6-氨基青霉烷酸(6-APA)中的应用6-APA是一种重要的医药半合成原料,一般是用青霉素G钾盐在青霉素酰化酶作用下裂解而制得。
经过溶媒转相萃取后,母液中仍有0.3%-0.4%的6-APA,如不回收,则意味着有10%的产品将残留在母液中无法回收而损失。
但由于6-APA受热极易分解,且母液中含有一定量的有机溶剂(例如2%的CH2C12),用普通的溶剂萃取法回收处理困难很大。
针对上述情况,近年来利用耐溶剂的纳滤膜浓缩6-APA裂解液的研究工作越来越多。
吴耀华选用英国PCI公司的AFC30型耐溶剂管式纳滤膜浓缩6-APA裂解液,该膜截留相对分子质量约200。
操作条件:温度6-12℃,进液压力5MPa,流量为38L/min。
中试结果表明,膜对6-APA的平均截留率在99%以上,而透析损失率小于1%,浓缩效果是比较理想的。
葛文越使用凯能公司提供的SelRO TM耐溶媒卷式纳滤膜成功实现了6-APA的母液回收,总收率达55%,结晶中6-APA含量大于95%。
凯能公司生产的NF-10145卷式膜浓缩抗生素6-APA的发酵液可将含0.37%的6-APA 的发酵液浓缩到5%,该膜对6-APA的截留率达95%,回收率约90%,同时将盐分等杂质除去。
2.2、纳滤膜在提取螺旋霉素中的应用螺旋霉素(SPM)是一种常用的抗生素药物,目前,SPM都是经好气培养、去除发酵液中固体、调整过滤液的pH值后,再经有机溶媒萃取工艺制成。
该工艺存在有机溶剂耗量大、SPM得率低、排放的大量废液严重污染环境等问题。
因此,应用先进的膜分离技术代替或部分代替溶媒萃取发酵液中SPM,提高效益,减轻废物排放量,已成为一个新的研究热点。
由于是3种相对分子质量分别为830、884、898的SPM构成的混合物,故采用NF膜会获得很好的分离效果。
蔡邦肖选用自制的聚酰胺型NF膜对SPM发酵液进行浓缩研究,采用全循环操作方式。
结果表明,在进料流量55L/h、操作压力1.5MPa条件下,采用纳滤膜浓缩SPM,发酵液中的螺旋霉素几乎全部被截留,膜的渗透通量可高达30L/h,渗透液的吸光率几乎为零,大大提高了浓缩倍数,得率高,渗透通量高。
但由于发酵液中含有较高浓度的低相对分子质量蛋白质、无机盐等,这些物质对膜表面会产生严重的污染是导致纳滤渗透通量降低的主要原因。
由此可见,SPM发酵液预处理过程设计微滤膜后的超滤膜工艺中,去除大分子,然后离心分离去除溶解的固形物包括大部分无机盐是十分必要的。
而在纳滤过程,设计高的料液流量、提高膜面流速以及开发清洗技术,这对于保持SPM发酵液浓缩过程膜的渗透通量水平、提高浓缩倍数是至关重要的。
2.3、耐溶媒纳滤膜在盐酸林可霉素母液回收中的应用盐酸林可霉素精制时,通常采用丙酮结晶工艺,结晶后的丙酮母液效价在2000U/ml左右,含盐酸林可霉素6%,对于这部分盐酸林可霉素的回收一般采用低温自然沉降法,回收率大约在1%-2%,剩余部分留在回收丙酮后的残渣中排掉了。
很多制药厂试图用反渗透膜和一般的纳滤膜来浓缩回收盐酸林可霉素,但未获成功,原因是盐酸林可霉素丙酮母液中含有大量的丙酮,一般的反渗透膜及纳滤膜无法抵受有机溶剂的侵蚀。
而Hydrochem公司提供的SeLRO TM耐溶媒纳滤膜由于其超乎寻常的溶剂稳定性使得母液回收获得成功,总收率可达80%以上,结晶出的盐酸林可霉素符合CP2000的要求,因此用耐有机溶媒的纳滤膜从母液中回收盐酸林可霉素是一个切实可行的方法。
2.4、纳滤膜在提取其他抗生素中的应用另外,NF膜还成功地应用于红霉素、金霉素、万古霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程。
以上抗生素纳滤膜法浓缩、纯化的工艺大体相同,待浓缩的发酵母液加入料罐中,料液经过滤、加高压压入膜组件,浓缩液循环回料罐中,经一定时间循环,直至达到规定的浓缩倍数。
洁霉素在生产过程中会产生大量高浓度、高色度、气味重的有机废水,生化需氧量极高,水质、水量、pH 值和温度波动较大,且废水中残留的洁霉素对微生物有抑制作用。
因此用传统的生化法进行处理时效果较差,难以达到预期的目的。
采用纳滤工艺对洁霉素废水进行浓缩和回收,可减少后续单元处理中洁霉素对微生物的抑制作用,降低后续单元处理负荷和处理费用,为此种废水的达标排放创造条件,同时也能增加企业的经济效益。
泰乐星(tylosin)是由弗氏链霉素产生的一种大环内酯类抗生素,原有工艺脱色液用薄膜真空浓缩,现用耐溶媒纳滤膜代替,解决了溶解度不合格的问题。
孙玫等[9]使用SeLRO TM耐溶媒卷式纳滤膜管膜对料液进行处理,成品质量合格率由原生产工艺的50%上升至98%,收率由89%提高到94%。
张伟等用NP型复合纳滤膜及其组件对相对分子质量为800-1000的抗生素进行浓缩,抗生素的初始浓度为12000IU/mL,经浓缩后,溶液体积减小到原料液浓度的1/10,浓度达到110000IU/mL。
在整个浓缩过程中,膜对抗生素的截留率在99%以上,抗生素损失不大于1%,证明NP型复合纳滤膜可广泛用于制药行业中多种抗生素的浓缩与纯化,满足节能、低污染的新型提取工艺的要求。
zhang Wei等利用自制的PVA纳滤膜进行了分离抗生素的研究,在实验室以及工业化中试中的结果都表明,这种膜对相对分子质量在200-l200范围内的抗生素都有很好的分离效果,截留率可达99%。
3、结语由此可见,由于纳滤膜具有敏锐的截留能力、高的分离效率,相对分子质量截留区恰好介于超滤膜和反渗透膜之间,因而对低分子抗生素类产品的浓缩、分离纯化有独到之处。
若采用耐溶剂、耐酸碱的纳滤膜,则更具有广泛的工业应用前景,环境效益和经济效益兼收。
参考文献[1] Kim J J, Jang T S, Kwon Y D, et al. Structural study of microporous polypropylene hollow fiber membranes made by the melt-spinning and cold-streching method[J].J Membr Sci,1994,93:109-215.[2] Dimov A, Islam M A. Hydrophilization of polyethylene membrane[J]. J Membr Sci, 1990,50:97-100.[3] Garg D H. Hydrophilization of microporous polypropylenecelgard membrane by the chemical modification technique [J]. JAppli Polym Sci, 1996, 60:2087-2104.[4] Robert J. Petersen, Composite reverse osmosis and nanofiltrationmembranes[J]. J Membr Sci, 1993, 83:81-150.[5] 夏守友. 耐溶媒纳滤膜在盐酸林可霉素母液回收中的应用[J]. 安徽化工,2002(5):24-25.[6] 张伟,林巍,费敏玲,等.NP型复合纳米膜在抗生素浓缩过程中的应用[J]. 中国抗生素杂志,1999,24(2):99.。