泡沫分离与膜分离技术
泡沫分离法泡沫分离
14.2.2 Gibbs(吉布斯)等温吸附方程
Γ为吸附溶质的表面过剩量，即单位面积上吸附溶质 的摩尔数与主体溶液浓度之差,对于稀溶液即为溶质的 表面浓度，可通过 σ (溶液的表面张力)与浓度c(溶质 在主体溶液中的平衡浓度)来求得；Γ/c为吸附分配因 子。 如果溶液中含离子 型表面活性剂，则
n为与离子型表面活性剂的类型有关的常数。例如为完 全电离的电解质类型n＝2；在电解质类型溶液中还添 加过量无机盐时n＝1。
溶液中表面活性剂浓度c和 表面过剩量Γ的相互关系可 用右图表示。在b点之前， 随着溶液中表面活性剂浓度 c增加，Γ成直线增加：
Γ=Kc
b点后溶液饱和，多余的表面活
性剂分子开始在溶液内部形成“胶束”，b点的浓度 称为临界浓度(CMC)，此值一般为0.01～0.02mol/L左 右，分离最好在低于CMC下进行。对于非离子型表面 活性剂，上图曲线更接近于Langmuir等温方程：
酶等，但它们必须具有和某一类型的表面活性剂 结合的能力，当料液鼓泡时能进入液层上方的泡 沫层而与液相主体分离。由于它的操作和设计在 许多方面可与精馏相类比，所以称它为泡沫分馏。 泡沫浮选用于分离不溶解的物质，按照被分离对 象是分子还是胶体，是大颗粒还是小颗粒等等， 又可分为:1 矿物浮选，用于矿石和脉石离子的 分离；2 粗粒浮选和微粒浮选，常用于共生矿中 单质的分离，前者粒子直径大致1～10mm内，后 者的粒子直径为1μm ～1mm ，处理的对象为胶体、高
分子物质或矿浆；3 粒子浮选和分子浮选，用于分离非 表面活性粒子或分子，需要向体系中
加入浮选捕集剂与被分离组分形成难溶或不溶 物，然后以浮渣形式将其脱除；4 沉淀浮选， 首先利用改变溶液的pH值或加入某种絮凝剂等 方法，使需脱除的粒子形成沉淀，再利用浮选 法将沉淀脱除；5 吸附胶体浮选，是以胶体粒 子作为捕集剂，选择性吸附所需的溶质，再用 浮选法除去。 泡沫分离技术除了在选矿方面比 较成熟外。在其他方面尚属开发阶段，命名和 分类尚不完善，但由上所述，可以对泡沫分离 术有大体的了解。
生物分离工程名词解释
凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１mm 大小块状凝聚体的过程。
PPT电泳：荷电的胶体粒子在电场中的移动。
PPT或者：荷电溶质（电解质）或粒子在电场作用下发生定向泳动的现象P362电泳迁移率（mobility）:在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。
PPT或者：单位电场强度下的电泳速度。
P363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。
PPT 或者：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。
P56离子交换: 在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中。
PPT亲和层析：是利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分离纯化的技术。
PPT过滤：是在外力作用下，利用过滤介质使悬浮液中的液体通过，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的一种单元操作。
PPT或者：利用薄片形多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法。
P20沉降：离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程称为沉降。
PPT重结晶：是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。
PPT分辨率：也称分离度。
它是指相邻两色谱保留值之差与两峰底宽平均值之比。
PPT晶体：形成新相（固体）需要一定的表面自由能。
因此，溶液浓度达到饱和溶解度时，晶体尚不能析出，只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。
溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
PPT分子伴侣：是一种热休克蛋白质，在体内和体外都具有抑制蛋白质伸展肽链错误折叠和聚集、促进肽链折叠成天然活性肽的作用。
高分子分离膜与膜分离技术(精)
高分子分离膜与膜分离技术
按功能分类 日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为 分离功能膜（包括气体分离膜、液体分离膜、离子 交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓 差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能 转化膜，导电膜）、生物功能膜（包括探感膜、生 物反应器、医用膜）等。
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高分子分离膜与膜分离技术
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高分子分离膜与膜分离技术
1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1, 4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
H
CH2OH
H O H H OH H
CH2OH
H OH OH H
O H
OH H O H O
H
CH2OH
H OH H
O H H
H O H
n_ 2 2
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高分子分离膜与膜分离技术
1.2 膜分离技术发展简史 高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年， 耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒 精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。1861年，施 密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。他 提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤 时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力 差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小 粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过 滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。
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高分子分离膜与膜分离技术
1.3 功能膜的分类 1. 按膜的材料分类
表4—1 膜材料的分类
类别 纤维素酯类 膜材料 纤维素衍生物类 聚砜类 聚酰(亚)胺类 非纤维素酯类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类 其他 举 例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
膜分离和泡沫分离
制作人：徐立栋、二货
内容简介
膜分离技术定义及பைடு நூலகம்缺点 泡沫分离技术定义及优缺点 耦合技术优势、操作、应用
膜分离
定义：以选择性透过膜作为分 离介质，通过在膜两侧施加某 种推动力（如压力差，蒸汽分 压差，浓度差，电位差等）， 使原料侧组分有选择性的透过 膜，从而达到分离，提纯和浓 缩的目的。
应用展望
1.水处理：除悬浮物，有机物 等
2.医疗医药：酶，多肽，蛋白 制剂，疫苗，激素，血清制 剂等
3.食品工业：牛奶浓缩，乳清 蛋白的回收、浓缩等
膜的过滤效果
优缺点
• 优点：无相变、常温下操作、 能耗低、效率高、操作简单、 环境友好
• 缺点：易出现浓差极化，膜 污染、需反复清洗、成本较 高，受pH，离子强度影响等
泡沫分离
定义：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，达到浓缩物质和净 化液相的目的
优缺点
• 优点：设备简单，易于放大、 能耗低、成本低、可直接处 理含细胞和细胞碎片的料液、 与环境相协调等
• 缺点：回收率低、易反混， 影响因素多：温度、pH值、 离子强度流速，层高，泡沫 性质，搅拌等
膜分离和泡沫分离耦合
耦合优势： 1.减少料液进入膜的浓度，降低了浓
差极化和膜污染，使膜保持在较高 的渗透率下运行； 2.克服泡沫分离法回收率低的缺点， 回收得到较高浓度的产物溶液； 3.节省能耗，操作简单，利于工业生 产
泡沫分离技术的原理
泡沫分离技术的原理首先呢，泡沫分离技术就是利用泡沫来进行物质分离的一种方法。
那它为啥能这么干呢？其实啊，是因为不同的物质在泡沫中的行为不太一样。
比如说，有些物质容易吸附在泡沫表面，而有些物质就不咋喜欢呆在泡沫上。
这就像是一群小伙伴，有的喜欢凑一块儿玩，有的就自己单独行动。
在这个过程中，我们会产生泡沫呀。
怎么产生泡沫呢？通常会有一些特殊的设备或者添加一些特定的物质来让溶液产生泡沫。
我觉得这一步其实可以根据实际情况去选择合适的方式，毕竟不同的场景可能需求不太一样嘛。
然后呢，那些容易吸附在泡沫表面的物质就随着泡沫被带到上面去了。
这个时候，就好像是坐电梯一样，它们被泡沫这个“电梯”给带到了另一个地方。
不过呢，这里面也有一些小窍门。
根据经验，控制好泡沫产生的速度和质量对整个分离过程影响还挺大的。
要是泡沫产生得太快或者太粗糙，可能就会影响分离的效果哦。
那为什么要这么大费周章地用泡沫来分离物质呢？这是因为这种方法在某些情况下真的很有效率。
对于一些微量物质的分离或者一些特殊体系下的分离，泡沫分离技术有着它独特的优势。
虽然刚开始了解这个技术的时候，可能会觉得有点绕，但是习惯了就好了呀！而且在这个过程中，我们还可以根据实际的分离需求来调整一些参数。
这个环节可以根据实际情况自行决定到底要调整哪些东西。
比如说，改变溶液的浓度或者调整一下产生泡沫的条件之类的。
最后呢，把泡沫里面的目标物质提取出来就大功告成啦！这一步要特别注意！要是不小心的话，前面的努力可就白费了。
泡沫分离技术的原理大概就是这么个事儿啦。
希望我的解释能让你对这个技术有个初步的了解哦！怎么样，是不是没有想象中的那么难呢？。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种重要的分离技术，通过膜将混合物中不同分子大小、形状、电荷和极性等特性的物质分离出来。
它广泛应用于各种领域，如环境保护、医药制造、食品加工、化学工业和电子行业等。
本文将介绍膜分离技术的工作原理、分类和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术利用膜作为分离介质，将混合物分离成两个或更多的组分，其中其中至少有一种组分通过膜而另一种组分不直接通过。
根据膜分离的机制可以分为以下三种类型：1、压力驱动膜分离技术压力驱动膜分离技术是指通过施加压力将混合物推动到膜上，以实现分离的技术。
膜的孔径大小、膜的材质和压力差均会影响分离效果。
该技术主要包括超滤、逆渗透和微滤等。
超滤是指利用孔径大小在10-100纳米的超滤膜去除溶液中的高分子物质。
逆渗透是利用高压驱动水通过0.1纳米左右的逆渗透膜，将混合物中的水增量分离出来，这是制取纯水的主要技术之一。
微滤是利用孔径在0.1-10微米的微滤膜去除悬浮物、细菌和微生物等。
2、电力驱动膜分离技术电力驱动膜分离技术是利用电场将混合物推动到膜上，实现分离的技术。
例如电渗析技术是利用电场和离子之间的电荷作用，将含有离子的溶液通过电场驱动到离子交换膜中，使得原来溶液中的阴离子和阳离子在两侧集中，最终通过两个极板分别收集。
3、扩散驱动膜分离技术扩散驱动膜分离技术是指利用分子间的扩散速率的大小差异，将混合物中的混合物分离的技术。
例如气体分离、液体浓缩和溶液析出等。
二、膜分离技术的分类根据膜的性质和分离机制的不同，可以将膜分离技术分为以下几种类型：1、纳滤技术纳滤技术是利用孔径在10-100纳米的纳滤膜，将分子大小在10-100纳米之间的物质分离出来。
纳滤技术主要应用于制备高分子材料、微电子器件制造和水处理等领域中。
2、超滤技术超滤技术是利用孔径在0.01-0.1微米之间的超滤膜，将分子大小在1000道100万道之间的物质分离出来。
超滤技术主要应用于蛋白质提取、水处理、生物制品制备和废水处理等领域中。
膜分离技术及其应用
膜分离技术及其应用膜分离技术是一种通过半透膜对流体进行分离的方法，广泛应用于水处理、生物科技、食品工业等领域。
本文将介绍膜分离技术的原理、分类及其在不同领域的应用。
一、膜分离技术的原理膜分离技术是利用半透膜的选择性通透特性，通过物质的分子大小、化学性质等差异，将混合物中的物质分离出来。
其原理主要包括渗透、扩散和分离。
渗透是指物质通过膜的透过性能，扩散是指物质在膜上的传递过程，而分离则是指膜对不同物质的选择性分离效果。
二、膜分离技术的分类根据膜的材料和分离方式的不同，膜分离技术可分为多种分类。
常见的分类包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
微滤膜的分离范围通常在0.1-10微米之间，可以用于悬浊物的去除；超滤膜的分离范围为1万至100万道尔顿，可分离大分子物质；纳滤膜的分离范围在100-1000道尔顿之间，用于有机物质和溶解离子的去除；反渗透膜则是利用高压将溶剂逆向渗透，适合用于水处理等领域。
三、膜分离技术在水处理中的应用膜分离技术在水处理中具有重要的应用价值。
它可以有效地去除水中的悬浮物、细菌、病毒、颜色、异味等杂质，使水质得到提升。
其中反渗透膜是应用最为广泛的一种膜分离技术，其通过高压将溶液逆向渗透，将溶质与水分离，获得高纯度的水。
反渗透膜广泛用于饮用水处理、海水淡化、工业废水处理等领域。
四、膜分离技术在生物科技中的应用膜分离技术在生物科技领域有着广泛的应用，主要包括细胞培养、蛋白质纯化、基因工程等方面。
在细胞培养中，通过膜分离技术可以实现细胞和培养基的有效分离，保护细胞的生物完整性。
在蛋白质纯化方面，膜分离技术可以实现对不同大小、电荷的蛋白质的分离和富集。
而在基因工程中，膜分离技术则可以用于DNA片段的纯化和浓缩。
五、膜分离技术在食品工业中的应用膜分离技术在食品工业中有着广泛的应用，主要包括浓缩、分离和改良等方面。
在果汁加工中，膜分离技术可以实现果汁的浓缩和去除其中的水分，提高果汁的品质和口感。
泡沫分离技术
泡沫分离技术综述李现荣化学工艺 20620101151492泡沫分离，又称泡沫吸附分离技术，是一种用来分离金属离子、胶体、分子及沉淀等物质的一种新型分离方法，并在发展过程中逐渐作为一种单元操作加以研究。
至今为止，泡沫分离技术不但在矿物浮选的应用上已经相当成熟，并已成功应用于很多表面活性物质（诸如蛋白质、酶、胶体、合成洗涤剂等）的分离。
近年来，科学研究者们仍在不断探索更高效、环保、适于工业化操作的泡沫分离操作方式，并不断尝试分离新的活性物质以满足现代社会及工业的需求。
继用泡沫分离技术从溶液中回收微量金属离子的相关研究开始之后，随着对整个分离过程的原理、机制、操作方式、分离条件的深入研究，泡沫分离技术的应用范围逐渐扩大到蛋白质、DNA、酶等各种生物活性物质以及合成洗涤剂的分离。
其环保、温和、操作简单的特点无疑将使其在有关生物、环境、食品、化工等工业中得到更加广泛的应用。
一.泡沫分离技术的产生及发展概述早在古代时期，人们就开始利用物质的表面特性从矿物里面分离出金属金。
随着人们认识的提升及经验的积累，利用物质表面特性来对矿物进行浮选的工艺逐渐成熟，于20世纪初开始利用泡沫浮选技术对矿物中的金属进行浮选。
泡沫浮选技术的发展促进了对泡沫分离过程机制及应用范围的深入研究。
20世纪50年代，利用泡沫分离方法对离子、分子、胶体及沉淀等物质进行分离逐渐引起了研究学者们的关注，并开始将其作为一种单元操作加以研究。
研究者们最初致力于从溶液中回收金属离子的课题，前期研究了泡沫分离金属离子的可行性，然后建立了金属离子与表面活性剂离子之间相互作用的扩散-双电层理论；20世纪60年代中期采用泡沫分离法脱除洗涤剂工厂排放的一级污水和二级污水中的表面活性剂——直链烷基磺酸盐和苯磺酸盐获得成功；20世纪70年代进行了染料等有机废水泡沫分离的实验研究，1977年开始报道用阴离子表面活性剂泡沫分离DNA、蛋白质、液体卵磷脂等生物活性物质。
膜分离技术简介全
非对称性膜复合膜
*
膜过程
推动力
传递机理
透过物
截留物
膜类型
渗析
浓度差
溶质的扩散传递
低分子量物、离子
溶剂
非对称性膜
电渗析
电位差
电解质离子的
离子交换膜
气体分离
压力差
气体和蒸汽的 扩散渗透
气体或蒸汽
难渗透性气 体或蒸汽
均相膜、复合膜，非对称膜
渗透蒸发
压力差
*
膜的清洗一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂。具体用何种清洗剂应根据膜的性质和污染物的性质而决定，使用的清洗剂要具有良好的去污能力，同时又不能损害膜的过滤性能。
*
如果用清水清洗就恢复膜的透过性能，则不需使用其他清洗剂。对于蛋白质的严重吸附所引起的膜污染，用蛋白酶(如胃蛋白酶、胰蛋白酶等)溶液清洗，效果较好。
*
*
(3)、螺旋卷式(Spiral Wound)膜组件 目前,螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种膜分离过程。 膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通过适当的方式被组合在一起,然后将其装人能承受压力的外壳中制成膜组件。通过改变料液和过滤液流动通道的形式,这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的形式。
*
*
(4)、中空纤维(Hollow Fiber)膜组件 中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比所有其他组件大, 最高可达到30000m2/m3。中空纤维膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端流人, 沿纤维外侧平行于纤维束流动,透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔,然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出,原液则从膜组件的另一端流出。
膜分离技术
膜分离技术
膜分离技术是一种工业分离技术，它采用膜作为储存屏障，通过使用渗透压差净化原料中的有机或无机多相混合物，可以有效地模糊、拆分和重组溶解物。
它可以被广泛应用于食品加工、生物制药、水处理、化学和石油等多个领域。
膜分离技术是利用膜分离系统把有机或无机质流通过不同宽度的膜。
通过对溶解物浓度、压力差、分子大小等变量进行调节来调节该系统，让它们沿一个特定的方向通过膜，使其中一种或多种化合物转移到另一边。
1. 水处理：膜分离技术可以用于净化水，使其去除有机污染物、含盐水和重金属污染物，同时可以调节水的性质，以满足各种生产和生活的需求。
2. 生物制药：膜分离技术可以用于从生物材料中提取蛋白质、核酸和活性成分，纯化有效成分，获取高品质的生物制剂。
3. 家用膜分离：家用膜分离器可以用来过滤家里供水系统，去除杂质，比如水垢、硬水、有机污染物等，得到净化后的清洁饮用水。
4. 食品加工：膜分离技术可以用来分离、纯化油脂物质，提取及重组营养素和香料，净化乳制品中的杂质，同时保留有益成分。
三、特点
1. 精度高：膜分离技术的精度比其他类型的分离和提取技术更高，可以有效地清除杂质，比如细菌、细菌毒素等；
2. 无毒无害：膜是一种完全无毒无害的材料，无论是清洗过程还是使用过程都不会对人体产生任何不良影响；
3. 成本低廉：膜分离技术的成本比其他类型的分离和提取技术更低；
4. 操作方便：膜分离技术的操作简单，在不影响其性能的情况下，可调节宽度和厚度以适应不同的分离需求。
总之，膜分离技术具有精度高、无毒无害、成本低廉、操作方便等诸多优点，因此，它会被广泛应用于食品加工、生物制药、水处理、化学和石油等多个领域。
新型分离技术.
TSHY
7.2.2 液膜分离机理
3. 膜相化学反应
在膜相中包含能与外相被 分离组分反应的物质，内相 中包含更强的反应物质。这 样膜相生成的产物在内相中 再被反应，同时还原出膜相 中原来的反应物，从而实现 连续的反应传质过程。
固膜分离技术广泛用于石油、化工、生化、制药、 食品、环保等领域。
TSHY
7.3.1 膜分离技术的分类
பைடு நூலகம்
TSHY
7.3.1 膜分离技术的分类
TSHY
7.3.2 膜分离的基本工作原理
1. 反渗透
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7.3.2 膜分离的基本工作原理
2. 超过滤
稀相 分离膜 浓相
渗透型膜分离原理图
稀相 分离膜 浓相
萃取剂 乳化器
萃取器
萃余液
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7.3 固膜分离技术
基本概念
固膜分离技术简称为膜分离技术，就是以固体膜 为分离介质、借助膜两侧的能量差(如压力差、浓度 差、电位差等)为推动力，将待分离组分从流体主题 中分离出来的过程。
起分离作用的固体膜可以是有机膜、无机膜、生物 膜或复合膜，分离对象可以是液体或气体。
TSHY
7.2.1 液膜的结构与分类
2. 液膜的分类
（1）乳化膜 先将膜相与内相制作成油
包水(W/O)的乳化液，再将 乳化液投入到外相中，形成 W/O/W双乳化液。
这样，中间的有机相层就 成为分隔两水相的液膜。
TSHY
7.2.1 液膜的结构与分类
（2）支撑膜 支撑架选择多微孔(微米级)亲
第十三章泡沫分离技术
（四）泡沫分离的应用
A.蛋白质和酶的分离浓缩 泡沫分离可应用 于各种蛋白质和酶的分离。 B 皂苷的富集和浓缩
到浓缩，液相主体被净化。
溶媒浮选是在溶液顶部置有一种与其互不相溶的溶 剂，用它来萃取或富集由塔底鼓出的气泡所吸附的 表面活性物质。
泡沫浮选：用于分离不溶解的物质，根据被分离对象
是分子还是胶体，是大颗粒还是小颗粒，分为：
1 矿物浮选
用于矿石和脉石离子的分离；
2 粗粒浮选和微粒浮选 用于共生矿中单质的分离，其中粗粒浮选粒子直径大 约为1~10mm内，微粒浮选对象为直径1m~1mm的胶 体、高分子物质或者矿浆；
泡沫的形成
泡沫的稳定性一般与溶质的化学性质和浓度，系统温度 和泡沫单体大小、压力、溶液pH值有关。表面活性剂 的浓度愈是接近临界浓度，气泡愈小，气泡的寿命愈长。
（三）泡沫分离的操作方式及其影响因素
泡沫分离的操作是由两个基本过程组成：
1 待分离的溶质被吸附到气－液界面上；
2 对被泡沫吸附的物质进行收集并用化学、热或 机械的方法破坏泡沫，将溶质提取出来。 因此它的主要设备为泡沫塔和破沫器。
影响泡沫分离的因素
A．待分离物质的种类 B．溶液的pH值 溶液的pH值对分离效果有很大的影响。 C .表面活性剂浓度 表面活性剂的浓度不宜超过临界胶束浓度， 但也不能太低，使泡沫层不稳定，太高则使分离效率下降。 D．温度 首先温度应达到表面活性剂的起泡温度，保持泡沫 的稳定性，其次根据吸附平衡的类型来选择温度的高低。 E．气流速度 F．离子强度 此外，泡沫的性质、层高、排沫方式、搅拌等也是影响泡沫 分离的因素
异。
表面活性剂表现出表面活性和界面性质
表面活性剂溶于水中 多余的分子形成胶束 溶于溶液中
蛋白质分离纯化的一般程序
蛋白质分离纯化的一般程序可分为以下几个步骤：（一）材料的预处理及细胞破碎分离提纯某一种蛋白质时，首先要把蛋白质从组织或细胞中释放出来并保持原来的天然状态，不丧失活性。
所以要采用适当的方法将组织和细胞破碎。
常用的破碎组织细胞的方法有：1. 机械破碎法这种方法是利用机械力的剪切作用，使细胞破碎。
常用设备有，高速组织捣碎机、匀浆器、研钵等。
2. 渗透破碎法这种方法是在低渗条件使细胞溶胀而破碎。
3. 反复冻融法生物组织经冻结后，细胞内液结冰膨胀而使细胞胀破。
这种方法简单方便，但要注意那些对温度变化敏感的蛋白质不宜采用此法。
4. 超声波法使用超声波震荡器使细胞膜上所受张力不均而使细胞破碎。
5. 酶法如用溶菌酶破坏微生物细胞等。
(二) 蛋白质的抽提通常选择适当的缓冲液溶剂把蛋白质提取出来。
抽提所用缓冲液的pH、离子强度、组成成分等条件的选择应根据欲制备的蛋白质的性质而定。
如膜蛋白的抽提，抽提缓冲液中一般要加入表面活性剂（十二烷基磺酸钠、tritonX-100等），使膜结构破坏，利于蛋白质与膜分离。
在抽提过程中，应注意温度，避免剧烈搅拌等，以防止蛋白质的变性。
（三）蛋白质粗制品的获得选用适当的方法将所要的蛋白质与其它杂蛋白分离开来。
比较方便的有效方法是根据蛋白质溶解度的差异进行的分离。
常用的有下列几种方法：1. 等电点沉淀法不同蛋白质的等电点不同，可用等电点沉淀法使它们相互分离。
2. 盐析法不同蛋白质盐析所需要的盐饱和度不同，所以可通过调节盐浓度将目的蛋白沉淀析出。
被盐析沉淀下来的蛋白质仍保持其天然性质，并能再度溶解而不变性。
3. 有机溶剂沉淀法中性有机溶剂如乙醇、丙酮，它们的介电常数比水低。
能使大多数球状蛋白质在水溶液中的溶解度降低，进而从溶液中沉淀出来，因此可用来沉淀蛋白质。
此外，有机溶剂会破坏蛋白质表面的水化层，促使蛋白质分子变得不稳定而析出。
由于有机溶剂会使蛋白质变性，使用该法时，要注意在低温下操作，选择合适的有机溶剂浓度。
第7章吸附离子交换法膜分离法泡沫浮选分离法2[1]
![第7章吸附离子交换法膜分离法泡沫浮选分离法2[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/f40b3becb4daa58da0114aee.png)
固态膜中除了深层过滤介质的多孔陶瓷、石墨、金 属等外，都为高分子膜。
§2. 合成膜的结构、性质和应用： 膜是物质分离过程中最核心的部分。根据膜的结构。半透膜可以
在选择方法时。主要考虑以下几个因素，混合物中组分的性质， 被处理溶液的体积，要求的分离程度。特别在大规模的工业应用 中，还应考虑作业的费用。
在大多数情况下，膜分离比其它分离技术更有利。
膜又分为合成膜和液膜。合成膜也称固态膜。
固态膜经过：
(1)五十年代初期的阴、阳离子交换膜； (2)六十年代初期的一、二价阴、阳子交换膜； (3)六十年代中、末期的反渗透膜和超滤醋酸纤维膜，特
于大孔网状聚合物吸附剂，它们已在微生物制药生 产上得到广泛应用，如四环索、土霉索、红霉紊、 赤霉索、维生索B12等的提取和精制。 4、氨基纤维素 氨基纤维素主要用于无机阴离子的富集。
5、聚丙烯酰胺污一羧酸螯合纤维素(黄原脂棉) 聚丙烯酰胺污一羧酸螯舍纤维索是富集ppt级痕量元
素的好方法。
§2. 离子交换法（离子交换树脂法）
活性炭作为吸附剂有以下几个特点：
(1) 对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化 合物。如活性炭对酸性和碱性氨基酸的吸附力大于中性氨 基酸，对羟基脯氨酸的暇附力大于脯氨酸；
(2) 对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化台物； (3) 对分子量大的化合物的吸附力大于分子量小的化合物。
如对多糖的吸附力大于对单糖的吸附力，对肽的吸附力大 于对氨基酸的吸附力：
第一节 吸附和离子交
物被吸附剂吸附，然后再用适当的洗脱剂将吸附物解 脱下来，达到分离纯化的目的，这种提取方法称为吸 附分离法。
生物分离工程名词解释
2、Cell isolation and disruption差速离心differential centrifugation：大小差别区带离心zonal ~：差速S；平衡ρ滤饼的重量比阻r B：表示单位滤饼厚度的阻力系数，是衡量过滤特性的主要指标。
随操作压力差的提高而增大。
终端过滤Dead-end filtration：即料液流向与膜面垂直。
膜表面滤饼阻力大，透过通量很低。
错流过滤Cross-flow filtration：固体悬浮液流动方向与过滤介质平行。
能连续清除过滤介质表面的滞留物，使滤饼不能形成，整个过滤中能保持较高的滤速。
3、初级分离沉降系数：颗粒在单位离心场中粒子的速度。
沉淀Precipitation：物理环境的变化引起溶质溶解度降低，生成固体凝聚物的现象。
广泛应用于蛋白质等分离。
盐析Salting-out：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象。
β—盐浓度为0时，蛋白质溶解度的对数值。
与蛋白质种类、温度、pH值有关，与盐无关；盐析常数Ks：，与蛋白质和无机盐的种类有关，与温度、pH值无关。
等电点沉淀：蛋白质在pH值为其等电点的溶液中净电荷为零，蛋白质之间静电排斥力最小，溶解度最低。
利用蛋白质在pH值为其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法。
热沉淀thermal precipitation：利用在较高温度下，热稳定性差的蛋白质发生变性沉淀的现象。
用于分离纯化热稳定性高的目标蛋白。
非离子型聚合物nonionic polymers聚乙二醇(PEG）表面活性剂surfactant：是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。
具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。
泡沫分离foam separation：是以气泡为介质，利用组分的表面活性差进行分离的一种方法。
/根据表面吸附原理，利用同期鼓泡在液相中形成的气泡为载体对溶质或颗粒进行分离。
临界胶团浓度critical micelle concentration, CMC：浓度到达一定值，表面活性剂分子缔合、聚集成胶团后，溶液的表面张力不再随c增大而降低，表活在水溶液中形成胶团的最低浓度称为CMC。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。
膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。
膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。
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、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。
膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。
1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。
2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20nm，滤除5～100nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。
3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料(相对分子质量200～1000)。
4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。
泡沫分离技术
3.影响泡沫分离的因素
3.1 温度 泡沫的稳定性一般随温度上升而下降。这主要是 由于随着温度上升泡内气体压力增加，而形成气泡 的波膜粘度下降所引起。 3.2 组分的化学性质和浓度 一般说，无机化合物水溶液中的泡沫稳定性比 许多醇、有机酸、碱或盐的水溶液的稳定性差。现 在普遍认为在临界胶束浓度所形成的泡沫最稳定。
③离子浮选和分子浮选。用于分离非表面活性物质 的离子或分子。一般采用加入浮选捕集剂与待分 离物形成沉淀物，再用泡沫吹出。 ④沉淀浮选。加入某种反应剂可选择性地在溶液中 沉淀一种或几种溶质，然后再把这些沉淀浮选出 来。 ⑤吸附胶体浮选，将胶体检子作为捕集剂置于溶液 中，选择性地吸附所需分离的溶质，再用浮选的 方法除去。
泡沫分离可应用于各种蛋白质和酶的浓缩或分离 ，其最初是用于胆酸和胆酸钠混合物中分离胆酸，泡 沫中胆酸的浓度为料液的3-6倍，活度增加65％。泡 沫分离还可用于从非纯制 剂中分离磷酸酶，从链球 菌培养液中分离链激酶，从粗的人体胚胎均浆中分离 蛋白酶。目前能够利用泡沫分离技术成功分离出的蛋 白质有：磷酸酶、链激酶、蛋白酶 、血清白蛋白、 溶菌 酶、胃蛋白酶、尿素酶、过氧化氢酶、明胶 、 大豆蛋白、β- 酪蛋白、抗菌肽类等一系列蛋白质。
4.6.1 分离糖一蛋白质混合体系
糖的提取过程中生物体内的蛋白质 也往往随之 被提取出来，蛋白质和糖类表面活性具有较大差异 ， 可以利用泡沫分离技术来实现蛋 白质和糖的初级分 离。殷钢等利用环流泡沫分离技术对牛血清白蛋 ~(BSA)、葡萄糖蔗 糖和葡聚糖 的混合体系进行分离， 实验表明在接近BSA等电点处(pH4.01蛋白质与糖， 特别是与多糖混合体系的泡沫分离效果很好，可实 现蛋白回收率 9 2 ％
通过近年的研究总结出有两大类蛋白质 适于泡沫分离，分别是和质膜结合的蛋白质 与抗菌肽类，这两类蛋白质的共同点是都有 很强的疏水性，具备了吸 附于气液界面的表 面活性，但有些蛋白质容易在吸附过程中变 性并难于复性，如何保护易变性的蛋白质或 使变性的蛋白质复性是泡沫分离蛋白质技术 急需解决的重要问题。
表面活性剂废水有哪几种处理技术？
表面活性剂废水有哪几种处理技术？表面活性剂废水的处理既要去除废水中的大量表面活性剂, 同时也要考虑降低废水的COD 和BOD等。
不同类型的表面活性剂废水要采用不同的处理方法,依斯倍作为一家国内知名的水处理环保公司，在业界拥有多个知名客户案例，包括博世、金马、环球等相关项目，并且赢得了客户的一致好评，那么下面我们就向大家介绍下目前国内外对于表面活性剂废水主要有哪几种处理技术？1泡沫分离法泡沫法是发展比较早、并己经有了初步应用的一种物理方法,是在含有表面活性剂的废水中通入空气而产生大量气泡,使废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫,泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层,除去泡沫层即可使废水得到净化。
研究表明,用微孔管布气,气水比6∶1～9∶1 ,停留时间30～40 min ,泡沫层厚度0. 3～0. 4m ,此时泡沫分离对废水中LAS 的去除率可达90 %以上。
数据表明当进水LAS 低于70 mg/L时,经处理后的出水LAS < 5 mg/L,LAS 平均去除率> 90%。
依斯倍采用泡沫分离技术在10 d 连续运行中,进水COD 平均浓度783. 14 mg/L,出水COD 平均浓度为49.02 mg/L, COD 平均去除率为93.15 %,出水做鼓泡试验无泡沫产生,说明表面活性剂浓度小于10mg/L,处理效果好。
泡沫分离法尤其是适用于较低浓度情况下的分离。
但泡沫分离法对表面活性剂废水的COD 去除率不高,需要与其他方法联合使用。
2吸附法吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积,将废水中的污染物吸附在表面从而达到分离目的。
常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等。
常温下对表面活性剂废水用活性炭法处理效果较好,活性炭对LAS 的吸附容量可达到55.8 mg/g,活性炭吸附符合的公式。
但活性炭再生能耗大,且再生后吸附能力亦有不同程度的降低,因而限制了其应用。
天然的粘土矿物类吸附剂货源充足、价廉,应用较多,为了提高吸附容量和吸附速率,对这类吸附剂研究的重点在于吸附性能、加工条件的改善和表面改性等方面。
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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。
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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
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。
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3.2 膜分离技术的类型
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。
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
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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
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2 泡沫分离
2.5.2ห้องสมุดไป่ตู้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
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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。
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3.2 膜分离技术的类型
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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；
pp 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。
pp p0 patm
因此，超滤和反渗透通常又被称之为“强 制膜分离过程”
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3.2 膜分离技术的类型
6 渗透气化 利用膜与被分离有机液体混合物中各组分
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3.2 膜分离技术的类型
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。
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微滤 反渗透
超滤
○:微粒子
●精:品大课件分子
子 ……..：水
＋:小分
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。
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。
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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。
的沉淀
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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。
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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。
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3.2 膜分离技术的类型
5.电渗析：以电位差为推动力，利用离子 交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或 富集电解质的膜分离操作。
在直流电场的作用下，由于离子交换膜 的阻隔作用，实现溶液的淡化和浓缩， 分离推动力是静电引力。
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3.2 膜分离技术的类型
电渗析的应用：海水和苦水的淡化、废水处理， 氨基酸和有机酸等小分子的分离纯化
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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
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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
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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。
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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。
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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
特点：以浓差为推动力，膜透 过通量很小，不适于大规模生物 分离过程，多在实验室中应用。
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。
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3.2 膜分离技术的类型
3.反渗透（Reverse osmosis,RO）: