超滤纳滤反渗透实验思考题
膜法水处理实验(二)——纳滤与反渗透截留性能比较
膜法水处理实验（二）——纳滤与反渗透截留性能比较一、 实验目的（1） 掌握评价纳滤和反渗透除盐率的标准方法。
（2） 了解纳滤和反渗透除盐性能差异。
二、 实验原理反渗透（RO ，Reverse Osmosis ）又称逆渗透，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。
对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。
从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。
若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。
反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量N 为：()h N K p π=∆-∆ （1）其中，K h 表示水力渗透系数，它随温度升高稍有增大；Δp 表示膜两侧的静压差；Δπ表示膜两侧溶液的渗透压差。
稀溶液的渗透压π可表示为：iCRT π= （2）其中，i 表示溶质分子电离生成的离子数；C 为溶质的摩尔浓度；R 为摩尔气体常数；T 为绝对温度。
反渗透膜反渗透膜外压渗透反渗透图1 反渗透原理反渗透通常使用非对称膜和复合膜。
反渗透所用的设备，主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。
反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。
也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。
由于反渗透过程简单，能耗低，近20年来得到迅速发展。
现已大规模应用于海水和苦咸水淡化、锅炉用水软化和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水，目前其应用范围正在扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。
纳滤（NF ，Nanofiltration ）是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。
纳滤分离原理近似机械筛分，但由于纳滤膜本体带有电荷性使其在很低压力下仍具有较高脱盐性能。
纳滤具有以下两个特征：1、对于液体中分子量为数百的有机小分子具有分离性能；2、对于不同价态的阴离子存在道南效应。
化工原理实验思考题整理
1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定（1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。
本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。
（2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。
②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。
（3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器；②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。
③湿毛毡恒重时，即为实验结束。
（4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。
因为加快了热空气排湿能力。
（5）毛毡含水是什么性质的水分？毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。
（6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。
理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。
定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。
干球温度不变，湿球温度不变。
绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。
（7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。
实验用超滤纳滤反渗透膜分离装置设备工艺原理
实验用超滤纳滤反渗透膜分离装置设备工艺原理简述实验用超滤纳滤反渗透膜分离装置设备是一种用于分离和浓缩溶液或悬浮液的装置。
它是利用半透膜对溶质和溶剂之间的选择性透过性进行分离和浓缩的。
本文将详细介绍实验用超滤纳滤反渗透膜分离装置设备的工艺原理。
工艺原理超滤超滤是一种半透膜分离技术，它可以将散分质量分子从高分子溶液中分离出来。
具体原理是使用孔径在0.001-0.1微米的半透膜，将高分子的大分子质量和颗粒从小分子质量的水中隔离出来。
在这种半透膜上，水分子可以通过膜孔，而有机分子和大分子蛋白质等则无法通过孔径，从而达到了分离和浓缩的目的。
超滤的过程中，一般选择0.001-0.1微米的膜孔径的半透膜，以便分离大分子和小分子。
通常情况下，超滤采用正向过滤或反向过滤的方式将水解离出来。
纳滤纳滤和超滤作用类似，主要是用于分离分子尺寸小于超滤膜孔径的混合物。
但是纳滤的孔径要比超滤更小，一般在0.001微米以下。
采用纳滤技术可以选择性地去除，如病毒、金属离子、微生物、细胞蛋白等物质。
使用纳滤膜时，通过物质在孔径的筛选下实现分离。
反渗透反渗透是一种利用纳滤膜的反渗分离原理来浓缩和分离水中溶质和溶剂的方法。
反渗透膜的孔径一般比纳滤膜还要小，可通过浸透压作用将水分子从含盐水中分离出来。
反渗透膜中的水可以通过膜孔，溶剂中的其他物质则无法通过膜孔，从而实现水的浓缩或除去其他溶质的目的。
反渗透的过程中，通常会采用起始浓度高、渗透压低的水中含质盐溶液，然后将其排出。
通过这样的过程，可以选择性地将固体颗粒和水分离开来，从而达到浓缩和清除杂质的目的。
实验用超滤纳滤反渗透膜分离装置设备实验用超滤纳滤反渗透膜分离装置设备主要包括以下几个部分：超滤、纳滤、反渗透。
每个部分都采用半透膜分离技术来进行有效的溶质和溶剂的选择性分离。
在实际操作中，通常会将待处理溶液或悬浮液通过一组半透膜进行处理。
该半透膜通常具备不同的过滤孔径，以便在净化过程中选择性地分离出目标物质。
水处理膜技术(超滤、纳滤、反渗透)深度解析其优缺点
纳滤膜、反渗透膜、超滤膜对比纳滤膜：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。
反渗透膜与超滤膜的优劣对比反渗透膜的孔径只有超滤膜的1/100比例大小，因此反渗透水处理设备能够有效去除水质当中的重金属、农药、三氯甲烷等化学污染物，超滤净水器对此则是无能为力的。
分离科学思考题答案2范文
分离科学思考题答案2范文分离科学思考题答案一、名词解释截留率:指溶液经超滤处理后被膜截留的溶质量占溶液中该溶质总量的百分率。
水通量:纯水在一定压力温度0.35MPa25℃下试验透过水的速度。
浓差极化:电极上有电流通过时电极表面附近的反应物或产物浓度变化引起的极化。
分配系数:物质在两种不相混的溶剂中平衡时的浓度比HLB值:表面活性剂亲水-亲油性平衡的定量反映。
萃取因素:影响双水相萃取的因素包括聚合物体系无机盐离子体系PH体系温度及细胞温度的影响。
带溶剂:易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质也称为化学萃取剂。
结晶:.物质从液态溶液或溶融状态或气态形成晶体。
晶核:过饱和溶液中形成微小晶体粒子是晶体生长必不可少的核心。
重结晶:利用杂质和洁净物质在不同溶剂和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操作。
双水相萃取:利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行的分离操作。
超临界流体萃取:利用超临界流体作为萃取剂对物质进行溶解和分离。
离子交换技术:通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。
膜污染:指处理物料中的微粒胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附沉积造成膜孔径变小或堵塞使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。
凝聚值:胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度。
精馏:利用液体混合物中各组分挥发度的差异及回流手段来实现分离液体混合物的单元操作。
最小回流比:当回流比减小到某一数值后使两操作线的交点d落在平衡曲线上时图解时不论绘多少梯级都不能跨过点d表示所需的理论板数为无穷多相应的回流比即为最小回流比萃取精馏:向原料液中加入第三组分称为萃取剂或溶剂以改变原有组分间的相对挥发度而得到分离。
共沸精馏:体系中加入一个新的组分称为共沸剂共沸剂与待分离的组分形成新的共沸物用精馏的方法使原体系中的组分得到分离。
反渗透知识问答及常见问题
反渗透知识问答及常见问题一、反渗透系统常见问题1、反渗透膜的使用寿命取决于什么？膜的使用寿命取决于膜的化学稳定性、元件的物理稳定性、可清洗性、进水水源、预处理、清洗频率、操作管理水平等。
根据经济分析通常为5年以上。
2、什么是SDI?目前行之有效的评价RO/NF系统进水中胶体污染可能的最好技术是测量进水的淤积密度指数（SDI,又称污堵指数），这是在R0设计之前必须确定的重要参数。
在RO/NF运行过程中，必须定期进行测量（对于地表水每日测定2〜3次），ASTM D4189-82规定了该测试的标准。
膜系统的进水规定是SDI15值必须W5。
降低SDI预处理的有效技术有多介质过滤器、超滤、微滤等。
在过滤之前添加聚电介质有时能增强上述物理过滤、降低SDI 值的能力。
3、反渗透系统应多久清洗一次？一般情况下，当标准化通量下降10〜15%时，或系统脱盐率下降10-15%,或操作压力及段间压差升高10〜15%,应清洗R0系统。
清洗频度与系统预处理程度有直接的关系，当SDH5V3时，清洗频度可能为每年4次；当SDH5在5左右时，清洗频度可能要加倍但清洗频度取决于每一个项目现场的实际情况。
4、反渗透和纳滤之间有何区别？纳滤是位于反渗透合同超滤之间的膜法液体分离技术，反渗透可以脱除最小的溶质，分子量小于0.0001微米，纳滤可脱除分子量在0.001微米左右的溶质。
时用保护溶液保护。
备注：产水量和脱盐率是会受到水温的影响的，所以在测试的结果应该是在应该在相同水温的情况下得出的结果。
6、反渗透设备除氟效果好吗？人使用了超氟水的话，会对人体造成伤害，为了避免人们在生活当中遭受氟的危害，可以利用反渗透设备进行除氟。
地下水中的氟离子大多来自于围岩侵蚀溶解作用，而在水中还含有大量可溶性离子，在进行除氟时必须考虑除氟对其他分子的影响。
含盐量过大的地下水中采用反渗透设备除氟去除率并不是太高。
但是反渗透法和与其他方法相比，它操作简便，处理效果好。
超滤纳滤反渗透实验思考题
超滤纳滤反渗透实验思考题超滤纳滤反渗透实验思考题1. 超滤纳滤的定义与原理超滤纳滤是一种利用超滤膜进行分离的膜分离技术。
它利用超滤膜的特殊孔隙结构，将溶剂和小分子物质通过，而将高分子物质、胶体颗粒、悬浮物等截留在膜表面，实现液体中颗粒物的分离。
超滤膜的孔径通常在10纳米到0.001微米之间，因此可以用来过滤大部分的胶体颗粒、高分子物质和微生物等。
2. 反渗透的定义与原理反渗透是一种利用半透膜对液体进行分离的技术。
它利用高压将液体强制通过半透膜，从而实现对其溶质的截留和浓缩。
在反渗透过程中，水分子可以通过膜孔隙而溶质则无法通过，从而形成纯水。
3. 超滤纳滤与反渗透的区别与应用场景超滤纳滤与反渗透都是利用膜分离技术进行物质分离，但二者在分离机理、应用场景和分离效果上存在一些区别。
超滤纳滤主要应用于物质的截留和分离，可以过滤掉大分子物质、胶体颗粒、悬浮物等，保留小分子物质和溶剂。
它常用于饮用水净化、废水处理、食品和药品生产等领域。
反渗透则主要应用于浓缩和分离溶质。
它通过高压将液体强制通过半透膜，使溶质无法通过膜孔隙，从而实现对水的截留和溶质的浓缩。
反渗透广泛应用于海水淡化、饮用水制备、高浓度废水处理等领域。
4. 实验思考题在进行超滤纳滤和反渗透实验时，我们可以思考以下问题：(1) 超滤与反渗透在分离机理上有何不同？为什么超滤膜可以截留大分子物质而反渗透膜则可以截留溶质？(2) 实验中如何选择合适的超滤纳滤膜或反渗透膜？哪些参数需要考虑？(3) 在实验中，如何调节超滤纳滤或反渗透的工艺参数以获得最佳的分离效果？(4) 超滤纳滤和反渗透在实际应用中有哪些局限性？如何克服这些局限性？(5) 超滤纳滤和反渗透的应用领域有哪些？各自有何优缺点？这些问题将帮助我们更深入地理解超滤纳滤和反渗透的原理、应用和局限性，以及如何优化实验过程和获得更好的分离效果。
总结与回顾通过本文对超滤纳滤和反渗透的定义、原理和应用进行了介绍，我们了解到超滤纳滤是利用超滤膜将溶剂和小分子物质通过，截留大分子物质的分离技术；反渗透则是利用半透膜对液体进行分离和浓缩的技术。
思考题答案
1、为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来答：颗粒较小时，布朗运动较剧烈，然后会扩散至滤粒表面而被拦截下来。
2、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。
答：使用双层滤料、三层滤料或混合滤料及均质滤料等滤层组成以改变上细下粗的滤层中杂质分布严重的不均匀现象，提高滤层含污能力。
发展趋势略5、什么叫“等速过滤”和“变速过滤”两者分别在什么情况下形成分析两种过滤方式的优缺点并指出哪几种滤池属“等速过滤”。
答：当滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变时，称“等速过滤”。
滤速随过滤时间而逐渐减小的过滤称“变速过滤”随着过滤时间的延长，滤层中截留的悬浮物量逐渐增多，滤层孔隙率逐渐减小，由公式可知道，当滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温已定时，如果孔隙率减小，则在水头损失保持不变的条件下，将引起滤速的减小；反之，当滤速保持不变的情况下，将引起水头损失的增加。
这样就产生了等速过滤和变速过滤两种基本过滤方式。
虹吸滤池和无阀滤池即属等速过滤的滤池。
移动罩滤池属变速过滤的滤池，普通快滤池可以设计成变速过滤也可设计成等速过滤6.什么叫“负水头”它对过滤和冲洗有何影响如何避免虑层中“负水头”的产生在过虑过程中,当虑层截留了大量的杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深时,便出现负水头现象.负水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊.气囊对过滤有破坏作用,一是减少有效过滤面积,使过滤时的水头损失及虑层中孔隙流速增加,严重时会影响虑后水质;二是气囊会穿过虑层上升,有可能把部分细虑料或轻质虑料带出,破坏虑层结构.反冲洗时,气囊更易将虑料带出虑池.避免出现负水头的方法是增加砂面上水深,或令虑池出口位置等于或高于虑层表面,虹吸虑池和无阀虑池所以不会出现负水头现象即是这个原因.7.什么叫虑料“有效粒径”和“不均匀系数”不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响“均质虑料”的涵义是什么虑料的有效径粒是指通过虑料重量的筛孔孔径,不均匀系数表示虑料粒径级配.不均匀系数愈大,表示粗细尺寸相差愈大,颗粒愈不均匀,这对过滤和冲洗都很不利.因为不均匀系数较大时,过滤时虑层含污能力减小;反冲洗时,为满足粗颗粒膨胀要求,细颗粒可能被冲出虑池,若为满足细颗粒膨胀要求,粗颗粒将得不到很好清洗,如果径粒系数愈接近1,虑料愈均匀,过滤和反冲洗效果愈好,但虑料价格提高.10.虑池反冲洗强度和虑层膨胀度之间关系如何当虑层全部膨胀起来以后,反冲洗强度增大,水流通过虑层的水头损失是否同时增大为什么当冲洗流速超过mf以后,虑层中水头损失不变,但虑层膨胀起来.冲洗强度愈大,膨胀度愈大. 不会,因为当冲洗流速超过最小流态化冲洗流速mf时,增大冲洗流速只是使虑层膨胀度增大,而水头损失保持不变.12什么叫“最小流态化冲洗流速”当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关答：当滤料粒径、形状、密度、滤层厚度和空隙率以及水温等已知时，将式（17-11）和（17-13）绘成水头损失和冲洗流速关系图，得图17-13。
新型分离技术习题解答——第3章
新型分离技术习题解答——第3章第一篇：新型分离技术习题解答——第3章第三章反渗透、纳滤、超滤和微滤（习题解答）3-1试分别求出含NaCl 3.5％的海水和含NaCl 0.1％的苦咸水25℃时的理想渗透压。
若用反渗透法处理这两种水，并要求水的回收率为50％，渗透压各为多少? 哪种水需要的操作压力高?+-解:（1）：理想溶液渗透压可用van’t Hoff定律计算。
海水中的NaCl可认为完全解离为Na和Cl，即形成渗透压的离子浓度为NaCl 浓度的两倍，故含3.5%NaCl的海水在298K时的理想渗透压为：π=RT∑ci=RT ⎛CiCj⎫35+⎪=8.314⨯298⨯⨯2=2.97MPa58.45⎝MM⎭含0.1%NaCl的苦咸水在298K时的理想渗透压为：1⨯2=0.0848MPa 58.45（2）：水回收率为50%时，被（理想）反渗透浓缩后的海水中，NaCl浓度增为3.5%/0.5=7.0%70π=RT∑ci=8.314⨯298⨯⨯2=5.93MPa58.45（3）：水回收率为50%时，被（理想）反渗透浓缩后的苦咸水中，NaCl浓度增为0.1%/0.5=0.2%2π=RT∑ci=8.314⨯298⨯⨯2=0.17MPa58.45π=RT∑ci=8.314⨯298⨯由此可知，因海水中NaCl的浓度远比苦咸水中高，其所需的操作压力也远比苦咸水来得高。
其次，苦咸水的回收率达到50%，则反渗透压力将增高一倍。
3-2 含盐量为10000 mg（NaCl）/L的苦咸水, 采用有效面积为10cm2的醋酸纤维素膜，在压力6.0MPa下进行反渗透试验。
在水温25℃时，水流量Qp为0.01cm2／s时，透过液溶质浓度为400mg/L，试计算水力渗透系数Lp，溶质透过系数ω以及脱盐率。
（溶质渗透压系数Φi与溶质的种类及浓度有关，本题取Φi=2。
）解：苦咸水的渗透压：π=φiCRT=2⨯水力渗透系数：10000⨯0.082⨯298=8.35atm58.5⨯1000JVQP=∆P-∆πA(∆P-∆π)0.01==1.94⨯10-8L/cm2s.atm1000⨯10(60-8.35)Lp=溶质渗透系数：QfCFJSω==∆CSA∆CS=0.01⨯400=4.16⨯10-8L/cm2s.atm1000⨯10(10000-400)脱盐率：R0=CB-CfCB=10000-400=96%10000－－3-3 透系数LP等于2×108L／cm2·s·MPa，溶质的透过系数P为4×108L／cm2·s的反渗透膜，在操作压力为4.0MPa、水温为25℃条件下进行实验。
生化分离原理与技术思考题答案
生物分离原理与技术知识点汇总第一章绪论1、各类分离纯化技术分别利用了生物分子的哪些特性来实现分离？利用这些性质进行分离的方法有哪些？⑴形状和大小:凝胶过滤、超滤、透析;⑵电荷性质:离子交换层析、电泳（除SDS）; ⑶极性（疏水性）:疏水层析、反相层析;⑷生物功能或特殊化学基团:亲和层析;⑸等电点 pI:层析聚焦、等电聚焦、等电点沉淀;⑹溶解性:盐析、有机溶剂提取、结晶;⑺密度、大小:超离心、SDS-PAGE。
2、一个完整的分离纯化操作有哪些基本步骤？各个阶段所用的分离方法分别侧重哪些指标？生化分离基本步骤：（1）选材: 来源丰富，含量相对较高，杂质尽可能少。
（2）提取（预处理）：将目的物从材料中以溶解状态释放出来，方法与存在部位及状态有关（3）分离纯化: 核心操作，须根据目的物的理化性质，生物学性质及具体条件确定。
（4）浓缩、结晶、干燥。
（5）保存。
整个过程应有快速灵敏准确的分析方法来衡量效果（收率、纯度）。
第二章生物样品的预处理1、简述常用细胞破碎的主要方法、原理、特点、适用范围及细胞破碎今后的发展方向。
机械法:(1)胞捣碎法。
原理：机械运动产生剪切力，适用于动植物组织。
（2）高速匀浆法。
破碎程度较上法好，且机械剪切力对生物大分子的破坏较小，处理量大。
原理：利用高压使细胞悬浮液通过针型阀，由于突然的减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。
适用于：较柔软、易分散的组织细胞。
（3）研磨法和珠磨法。
由陶瓷的研钵和研杆组成，加入少量研磨剂（如精制石英砂、玻璃粉、硅藻土。
适用于微生物与植物细胞。
（4）挤压法。
微生物细胞在高压下通过一个狭窄的孔道高速冲出，因突然减压而引起一种空穴效应，使细胞破碎。
适用于细菌（G - ）。
物理法:（1）超声破碎。
频率为20kHz 以上的波，超过人耳可听范围。
其对细胞的破碎与空穴的形成有关。
一般样品浓度、声强、频率、介质的离子强度、pH、处理时间都对破碎有影响。
（2）反复冻融动物材料。
超滤纳滤反渗透膜分离实验报告
超滤纳滤反渗透膜分离实验报告超滤纳滤反渗透膜分离实验报告一、实验目的本实验旨在通过超滤、纳滤和反渗透膜分离技术，掌握不同类型膜的特点和应用，了解分离技术在工业生产中的应用。
二、实验原理1. 超滤膜：利用超滤膜孔径的大小选择性地过滤大分子物质，从而实现对水溶液中高分子物质的去除。
2. 纳滤膜：利用纳滤膜对溶液中的小分子物质进行筛选，从而实现对水溶液中小分子物质的去除。
3. 反渗透膜：利用反渗透膜对水溶液进行筛选，从而实现去除水中杂质和盐类等离子体。
三、实验步骤1. 实验前准备：准备好所需材料和设备，包括超滤、纳滤和反渗透膜等。
2. 超滤实验：将高分子物质加入到水溶液中，在超滤装置中进行过滤。
根据孔径大小选择合适的超滤膜，将水溶液通过超滤膜进行过滤，筛选出高分子物质。
3. 纳滤实验：将小分子物质加入到水溶液中，在纳滤装置中进行过滤。
根据孔径大小选择合适的纳滤膜，将水溶液通过纳滤膜进行过滤，筛选出小分子物质。
4. 反渗透实验：将含有盐类等离子体的水溶液加入到反渗透装置中进行过滤。
根据反渗透膜的特性，通过高压力使得水分子穿过反渗透膜而去除杂质和盐类等离子体。
四、实验结果1. 超滤实验结果：经过超滤后，高分子物质被成功地筛选出来。
2. 纳滤实验结果：经过纳滤后，小分子物质被成功地筛选出来。
3. 反渗透实验结果：经过反渗透后，含有盐类等离子体的水溶液被成功地去除了杂质和盐类等离子体。
五、实验结论本次实验通过超滤、纳滤和反渗透技术对不同类型的膜进行了分离，成功地筛选出了高分子物质、小分子物质和去除了水中的杂质和盐类等离子体。
这些技术在工业生产中具有广泛的应用前景，可以提高产品纯度和品质。
六、实验注意事项1. 实验过程中要注意安全，避免对人体造成伤害。
2. 实验前要检查设备是否正常，避免设备故障影响实验进程。
3. 实验过程中要严格按照实验步骤进行操作，避免误操作导致实验失败。
4. 实验后要及时清洗设备和材料，保持干净卫生。
酒 超滤纳滤反渗透
酒超滤纳滤反渗透酒的超滤、纳滤和反渗透是三种不同的膜分离技术，它们在酒类生产和处理中有着广泛的应用。
这些技术能够帮助酒厂提高酒的品质，去除不必要的杂质，保留有益成分，从而满足消费者对高品质酒类产品的需求。
下面将从这三种技术的定义、原理、应用和优缺点等方面进行详细阐述。
一、超滤（Ultrafiltration，UF）超滤是一种利用膜分离技术，通过一定的压力差将溶液中的溶质和悬浮物与水分离的过程。
超滤膜的孔径一般在0.01-0.1微米之间，能够去除溶液中的细菌、病毒、蛋白质、胶体等大分子物质，但对小分子物质如水、醇类、糖类等则允许通过。
在酒类生产中，超滤可以用于以下几个方面：1. 净化酒液：超滤可以去除酒液中的蛋白质、酵母、杂质等，提高酒液的澄清度。
2. 脱色：超滤可以去除酒液中的色素，使酒液变得更加清澈。
3. 除去有害微生物：超滤可以有效去除酒液中的细菌和病毒，保证酒的品质和安全。
二、纳滤（Nanofiltration，NF）纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，其孔径一般在1-10纳米之间。
纳滤膜能够去除溶液中的二价离子、有机物、胶体等，但对一价离子如钠、钾等则允许通过。
在酒类生产中，纳滤可以用于以下几个方面：1. 调整酒液中的离子平衡：纳滤可以去除酒液中的二价离子，如硫酸根、钙离子等，从而调整酒液的口感和品质。
2. 除去有机物：纳滤可以去除酒液中的有机物，如农药残留、塑化剂等，提高酒液的安全性。
3. 保持有益成分：纳滤膜允许一价离子和小分子物质通过，因此可以保留酒液中的有益成分，如矿物质、氨基酸等。
三、反渗透（Reverse Osmosis，RO）反渗透是一种利用膜分离技术，通过一定的压力差将溶液中的溶质和水分离的过程。
反渗透膜的孔径一般在0.1-1纳米之间，能够去除溶液中的几乎所有溶质，包括有机物、无机物、离子等。
在酒类生产中，反渗透可以用于以下几个方面：1. 净化酒液：反渗透可以去除酒液中的几乎所有杂质，提高酒液的纯净度。
实验五 中空纤维超滤膜分离
实验五中空纤维超滤膜分离膜分离技术是近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。
膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质与溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。
膜分离法可用于液相和气相。
对于液相分离可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其它微粒的水溶液体系。
膜分离包括反渗透、超过滤、电渗析、微孔过滤等。
膜分离过程具有无相态变化、设备简单、分离效率高、占地面积小、操作方便、能耗少、适应性强等优点。
目前，在海水淡化、食品加工工业的浓缩分离、工业超纯水制备、工业废水处理等领域的应用越来越多。
超过滤是膜分离技术的一个重要分支，通过实验掌握这项技术具有重要的意义。
一、实验目的1、了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程；2、了解膜分离技术的特点；3、培养学生的实验操作技能。
二、分离机理通常，以压力差为推动力的液相膜分离方法有反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)等方法。
图1为各种渗透膜对不同物质的截留示意图。
对于超滤（UF）而言，一种被广泛用来形象地分析超滤膜分离机理的说法是“筛分”理论。
该理论认为，膜表面具有无数微孔，这些实际存在的孔径不同的孔眼象筛子一样，截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。
最简单的超滤器的工作原理，如图2所示，在一定的压力作用下，当含有高分子（A）和低分子（B）溶质的混合液流过被支撑的超滤膜表面时，溶剂（如水）和低分子溶质（如无机盐类）将透过超滤膜，作为透过液被收集起来，高分子溶质（如有机胶体）则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。
应当指出的是，若超滤完全用“筛分”的概念来解释，则会非常含糊。
在有些情况下，似乎孔径大小是物料分离的唯一支配因素，但对有些情况，超滤膜材料表面的化学特性起到决定性的截留作用。
如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子小，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它仍具有明显的分离效果。
思考题——精选推荐
思考题和练习题第1章绪论1-1 简述制药工业发展史1-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义1-3 分离技术在制药过程中的任务和作用是什么？1-4 与化工分离过程相比，制药分离过程有哪些特点？1-5 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。
1-6 举例说明制药分离过程原理与分类。
1-7 机械分离和传质分离的原理与区别是什么？1-8 分离过程所基于的被分离物质的分子特性差异、以及热力学和传递特性包括哪些？1-9 对特定目标产物选择最佳分离方案时需要考虑哪些因素？1-10 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的8种分离技术。
1-11 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？1-12 吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种？1-13工业上常用的传质分离过程包括哪两类？举例说明它们的特点。
第2章固液萃取（浸取）2-1 简述植物药材的浸取过程的几个阶段？2-2 试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施包括哪些？2-3 试根据浸出的总传质系数公式说明各项的物理意义？植物性药材总传质系数都与哪些因素有关？2-4 选择浸取溶剂的基本原则有哪些？试对常用的水与乙醇溶剂的适用范围进行说明。
2-5 单级浸取和多级逆流浸取计算程序有何不同？如何计算各自的浸出量和浸出率？2-6 固-液浸取工艺方法都有哪些？各用什么设备？2-7 影响浸取的主要因素有哪些？2-8 简述超声协助浸取的作用原理及影响因素2-9 简述微波协助浸取的作用原理及影响因素2-10 试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施应包括哪些？并说明浸取的总传质系数公式中各项的物理意义。
2-11 试根据索氏提取法工艺流程图写出应用该法进行中药提取的操作步骤。
2-12 含浸出物质25%的药材50kg，第一级溶剂加入量与药材量之比为3：1，其它各级溶剂的新加入量与药材量之比为4：1，求浸取第一次和浸取4次后药材中所剩余的可浸出物质的量，设药材中所剩余的溶剂量等于其本身的重量。
生物工程设备第二版课后思考题答案
生物工程设备第二版课后思考题答案1、生物工程设备思考题名词：对数残留定律：在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随着活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬时残留的活菌数成正比。
纳滤：（NF）是介于反渗透与超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，是一个能从溶液中分离出相对分子质量为300-10000的物质的膜分离过程。
错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜平面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平双水相萃取：双水相系统形成的两相均是水溶液，它特别适用于生物大分子和细胞粒子，不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，如葡聚糖和聚乙二醇，按一定的比列与水混合，溶液混浊，静置平衡后，分成互不相溶的两相，上相富含PEG,下相含葡聚糖。
超临界萃取：利用超临界流体，即其温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体为萃取剂，从固体或液体中萃取出来某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提纯的目的。
2、断地从流动的培养液中获得营养物质，细胞代谢产物和培养物又可随培养液的流动而流走。
微囊化培养技术：是用固定化技术将细胞包裹在微囊里，在培养液中悬浮培养。
酶反应器:以酶为催化剂进行生物反应所需的设备。
3、工作方便，对培养基固体物质含量较多时更为适宜，但灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大，一般只限于小型发酵装置。
4、设定参数（物理参数）：温度、压力、通气量、搅拌转速液位等；状态参数（化学参数）：pH值、DO、溶解CO2 浓度、尾气O2含量、尾气CO2含量、黏度、菌体浓度等；间接参数：氧利用速率（OUR）、二氧化碳释放速率（CER）、比生产速率（u）、体积传质速率（kLa）、呼吸熵（RQ）等。
5、蒸汽气封、O形圈密封、套管隔断等；发酵用传感器容易被培养基和细菌污染，应选用不易被污染的材料如不锈钢，同时要注意结构设计，选择无死角的结构和和形状，防止微生物附着及干扰，便于清洗，不容易泄漏；传感器要有除被测变量之外不受过程中其他变量和周围环境条件变化影响的能力，如抗气泡及泡沫干扰等。
生化分离思考题2
三章1.泡沫分离的操作方法。
答：泡沫分离容易进行连续操作，气体和料液连续输入，在浓缩纯化中，料液从泡沫柱的下部连续加入，残液从柱底部排除；另外流出的消泡液可部分回流。
在提取回收中，料液从泡沫柱的顶部连续加入，液相和泡沫相逆流接触，消泡液不需回流。
概述：泡沫分离的操作方法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。
）2.名词解释:盐溶盐析 Ks盐析β盐析答:盐溶:在低盐浓度下, 蛋白质吸附盐离子后,带电表层使蛋白质分子间相互排斥,而蛋白质分子与水分子间的相互作用却加强,因而蛋白质的溶解度增大的现象.盐析:蛋白质在高离子强度的溶液中,由于无机离子与蛋白质表面电荷的中和，形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而能够相互靠拢,使其溶解度降低和由于中性盐的存在，使蛋白质脱去水化膜，暴露了疏水区，在疏水区的相互作用下导致沉淀的现象Ks盐析：在一定pH和温度下，改变体系离子强度进行盐析.β盐析：在一定离子强度下，改变pH和温度进行盐析.3.盐析操作时常用的盐是什么？为什么？盐析操作常用的中性盐是（NH4）2SO4优点：(1)溶解度大：由于酶和各种蛋白质通常是在低温下稳定，因而盐析操作也要求在低温下（0～4℃）进行，而此时（NH4）2SO4的溶解度相当高。
（2）分离效果好：有的提取液加入适量硫酸铵盐析，一步就可以除去75％的杂蛋白，纯度提高了四倍。
（3）不易引起变性，有稳定酶与蛋白质结构的作用。
有的酶或蛋白质用2～3mol/L浓度的(NH4)2SO4保存可达数年之久。
（4）价格便宜，废液不污染环境4.简述盐析法和有机溶剂沉淀的原理盐析沉淀法的原理：水溶液中蛋白质的溶解度一般在生理离子强度范围内最大，低于或高于此范围时溶解度均降低。
蛋白质在水溶液中的溶解度是由蛋白质周围亲水基团与水形成水化膜的程度，以及蛋白质分子窗体底部带有电荷的情况决定的。
实验三--纳滤反渗透膜分离实验
实验三纳滤反渗透膜分离实验1. 实验目的1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。
2．了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。
3．掌握膜分离流程。
4．掌握电导率仪等检测方法。
2. 基本原理2.1 膜分离简介膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。
其推动力可以为压力差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。
膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。
微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）与反渗透（RO）都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。
四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。
微滤膜的孔径范围为0.05～10μm，所施加的压力差为0.015～0.2MPa；超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm的微粒，其压差范围约为0.1～0.5MPa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2MPa左右，也有高达10MPa的；介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。
2.2 纳滤和反渗透机理对于纳滤，对于超滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。
该理论认为，膜表面具有无数个微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。
应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因素；但对另一些情况，膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。
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超滤纳滤反渗透实验思考题
一、实验介绍
1. 实验目的
2. 实验原理
3. 实验步骤及所需材料
二、超滤实验思考题
1. 什么是超滤？
2. 超滤膜的特点和应用场景是什么？
3. 超滤实验中如何判断膜污染情况？
4. 如何清洗和保养超滤膜？
三、纳滤实验思考题
1. 什么是纳滤？
2. 纳滤与超滤的区别是什么？
3. 纳滤膜的特点和应用场景是什么？
4. 纳滤实验中如何判断膜污染情况？
5. 如何清洗和保养纳滤膜？
四、反渗透实验思考题
1. 什么是反渗透？
2. 反渗透膜的特点和应用场景是什么？
3. 反渗透实验中如何判断膜污染情况？
4. 如何清洗和保养反渗透膜？
五、结论及展望
1. 实验结果分析及结论总结
2. 未来发展方向及研究重点
一、实验介绍
1、实验目的
本实验旨在通过实验操作，学习超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术的原理和应用，掌握实验操作技能，培养学生的科学实验精神和创新意识。
2、实验原理
超滤、纳滤和反渗透是利用膜分离技术对水进行处理的方法。
超滤是通过超过压力差将水中大分子物质与杂质过滤出去，而纳滤则是利用孔径更小的膜过滤掉溶液中的胶体颗粒和高分子物质；反渗透则是利用半透膜将溶液中的水分子从高浓度到低浓度方向传递，以达到去除溶液中杂质和盐分的目的。
3、实验步骤及所需材料
超滤实验：
所需材料：超滤膜、水样、注射器、试管等。
步骤：
1. 将待处理水样加入注射器内；
2. 将注射器连接至装有超滤膜的装置；
3. 施加一定压力使水样通过超滤膜；
4. 收集经过膜后产生的水样。
纳滤实验：
所需材料：纳滤膜、水样、注射器、试管等。
步骤：
1. 将待处理水样加入注射器内；
2. 将注射器连接至装有纳滤膜的装置；
3. 施加一定压力使水样通过纳滤膜；
4. 收集经过膜后产生的水样。
反渗透实验：
所需材料：反渗透膜、水样、注射器、试管等。
步骤：
1. 将待处理水样加入注射器内；
2. 将注射器连接至装有反渗透膜的装置；
3. 施加一定压力使水样通过反渗透膜；
4. 收集经过膜后产生的水样。
二、超滤实验思考题
1、什么是超滤？
超滤是一种利用超过压力差将溶液中大分子物质和杂质过滤出去的技术，通常用于去除溶液中的高分子物质和胶体颗粒等大分子物质。
超滤技术广泛应用于化工、食品、制药等领域，可以提高产品品质，减少环境污染和能源消耗。
2、超滤膜的特点和应用场景是什么？
超滤膜的特点是具有较高的分离效率和较大的通量，能够有效地去除溶液中的大分子物质和杂质。
超滤膜广泛应用于饮用水处理、废水处理、食品加工等领域。
超滤实验中，可以通过观察产生的水样颜色和透明度变化来判断膜污
染情况。
如果水样变混浊或者颜色发生变化，说明超滤膜已经被污染，需要进行清洗和保养。
4、如何清洗和保养超滤膜？
清洗和保养超滤膜是保证其正常使用寿命和分离效率的关键。
一般来说，清洗过程包括预处理、清洗、消毒等步骤。
预处理可以采用低压
力反向冲洗或者浸泡等方法；清洗可以采用化学药剂或者纯水进行；
消毒则需要使用专门的消毒剂进行处理。
三、纳滤实验思考题
1、什么是纳滤？
纳滤是一种利用孔径更小的膜过滤掉溶液中的胶体颗粒和高分子物质
的技术，通常用于去除溶液中的胶体颗粒、蛋白质等大分子物质。
纳
滤技术广泛应用于饮料、医药、电子等领域，可以提高产品品质和减
少环境污染。
2、纳滤与超滤的区别是什么？
纳滤与超滤的区别在于其分离范围和孔径大小不同。
超滤主要用于去
除大分子物质和杂质，而纳滤则更加注重去除胶体颗粒和高分子物质。
纳滤膜的孔径更小，可以过滤掉更小的颗粒。
3、纳滤膜的特点和应用场景是什么？
纳滤膜具有较高的分离效率和较小的通量，能够有效地去除溶液中的
胶体颗粒和高分子物质。
纳滤膜广泛应用于生物制药、食品加工、化
妆品等领域。
纳滤实验中，可以通过观察产生的水样颜色和透明度变化来判断膜污
染情况。
如果水样变混浊或者颜色发生变化，说明纳滤膜已经被污染，需要进行清洗和保养。
5、如何清洗和保养纳滤膜？
清洗和保养纳滤膜是保证其正常使用寿命和分离效率的关键。
一般来说，清洗过程包括预处理、清洗、消毒等步骤。
预处理可以采用低压
力反向冲洗或者浸泡等方法；清洗可以采用化学药剂或者纯水进行；
消毒则需要使用专门的消毒剂进行处理。
四、反渗透实验思考题
1、什么是反渗透？
反渗透是一种利用半透膜将溶液中的水分子从高浓度到低浓度方向传递，以达到去除溶液中杂质和盐分的目的。
反渗透技术广泛应用于海
水淡化、废水处理、饮用水净化等领域，可以有效地提高水的质量和
减少环境污染。
2、反渗透膜的特点和应用场景是什么？
反渗透膜具有较高的分离效率和较小的通量，能够有效地去除溶液中
的杂质和盐分。
反渗透膜广泛应用于海水淡化、废水处理、饮用水净
化等领域。
3、反渗透实验中如何判断膜污染情况？
反渗透实验中，可以通过观察产生的水样颜色和透明度变化来判断膜
污染情况。
如果水样变混浊或者颜色发生变化，说明反渗透膜已经被
污染，需要进行清洗和保养。
4、如何清洗和保养反渗透膜？
清洗和保养反渗透膜是保证其正常使用寿命和分离效率的关键。
一般
来说，清洗过程包括预处理、清洗、消毒等步骤。
预处理可以采用低
压力反向冲洗或者浸泡等方法；清洗可以采用化学药剂或者纯水进行；消毒则需要使用专门的消毒剂进行处理。
五、结论及展望
1、实验结果分析及结论总结
本实验通过超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术对水进行处理，成功去
除了水中的杂质和大分子物质，提高了水的质量和安全性。
同时，本
实验也为学生提供了一种新颖的科学实验方法和思维方式，有助于培
养其创新意识和科学素养。
2、未来发展方向及研究重点
未来，膜分离技术将会成为水处理领域的主要发展方向之一。
目前，
该技术仍存在一些问题和挑战，如膜污染、通量低等。
在未来的研究中，需要进一步探索新型膜材料和改进现有技术，以提高其分离效率
和应用范围。