微滤(MF).PPT

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MF、UF、NF和RO膜过程示意图
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第二节 微 滤（MF）基本过程
• 微滤(Microfiltration)又称为“微孔过滤”，它是以静压差 为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜分离过程。
• MF膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，在静压差的作用 下，小于膜孔的粒子通过膜，大于膜孔的粒子则被阻拦在 膜的表面上，使大小不一的组分得以分离。
• MF作用相当于过滤，由于微孔滤膜孔径相对较大，孔隙 率高，因而阻力小，过滤速度快，实际操作压力也较低 （1~2atm或bar[巴]）。
• MF主要从气相和液相物质中截留微米及亚微米级的细小 悬浮物、微生物、微粒、细菌、酵母、红细球、污染物等， 以达到净化、分离和浓缩的目的。被分离粒子的直径范围 为 0.1~10μm。
第五节. MF膜的应用
在工业发达国家，从家庭生活到尖端技术都在不同程度 上应用MF技术，其主要用于无菌液体的制备、生物制剂的 分离、超纯水的制备以及空气的过滤、生物及微生物的检测 等方面。
①. 在医疗卫生领域中的应用
主要体现在药用水（包括纯净水、注射用水）的过滤、 小针剂及眼药液的精滤及终端过滤，血液过滤，中草药液、 后发酵液的澄清过滤，空气、蒸汽的过滤等。在制药工业中， 终端过滤的选择相当关键，其去除效率取决于选择合适的滤 膜材料、膜孔径及流程。
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MF分离机理
悬浮液中固液分离机理：
筛分截留：微滤膜将尺寸大于其孔径的固体颗粒或颗粒聚集体 截留。
吸附截留：微滤膜将尺寸小于孔径的固体颗粒通过物理或化学 吸附而截留。
架桥截留：固体颗粒在膜的微孔入口因架桥作用而被截留。
网络截留：发生在膜内部，由膜孔的曲折形成。
静电截留：采用带相反电荷的微滤膜。
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终
错
端
流
过
过
滤
滤
两种微滤过程的通量与滤饼厚度随时间的变化关系
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第三节. 微滤膜的性能测定
• 主要有：厚度、过滤速率、空隙率、孔径及其分布等4个方 面。
• 膜厚通常用0.01mm的螺旋千分尺测定，较严格的方法是以 专用的薄膜测厚仪测定。
• 过滤速度是以恒压连续过滤装置测定流体在一定温度和压 力下，单位时间内透过单位膜面积的液体量。
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气体中悬浮颗粒分离机理： 1.直接截留：同筛分机理。
2.惯性沉积：当小于膜孔径的颗粒随气体直线运动时，在膜 孔处流线将发生改变，对于质量较大的颗粒，由于惯性作用 仍力图沿原方向运动，这些颗粒可能因撞击在膜边缘或膜孔
入口附近的孔壁上而被截留。
3.扩散沉积：由于非常小的颗粒具有强烈的布朗运动倾向，
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③. 在食品饮料工业领域中的应用
MF技术普遍用于酒类、饮用水、茶饮料、果汁、奶 制品、碳酸饮料的澄清和除菌过滤。如用孔径小于 0.5μm的微孔滤膜（滤芯过滤器）对啤酒和酒进行过滤 后，可脱除其中的酵母、霉菌和其他微生物。经这样处 理的产品清澈、透明、存放期长，且成本低。
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②. 在生物化学和微生物研究中的应用
利用不同孔径的MF膜收集细菌、酶、蛋白、 虫卵等提供分析。利用膜进行生物培养时，可根 据需要在培养过程中变换培养基，以达到多种不 同的目的，并可进行快速检验。因此，MF技术已 被用于水质检验、临床微生物标本的分离、溶液 的澄清、酶活性的测定等。
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• 亲水聚合物膜：纤维素酯(CA和CTA)、聚碳酸酯 (PC)、聚砜/聚醚砜(PSF/PES)、聚酰亚胺/聚醚酰亚 胺(PI/PEI)、聚脂肪酰胺(PA)
• 陶瓷膜：氧化铝、氧化锆、氧化钛、碳化硅
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实验室小型MF膜设备
实验室MF膜中试设备
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发酵液提取陶瓷膜成套设备
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• MF膜在过滤时介质不会脱落，没有杂质溶出， 无毒，使用方便，使用寿命较长，同时，膜 孔分布均匀，可将大于孔径的微粒、细菌、 污染物截留在滤膜表面，滤液质量较高，也 称为绝对过滤（Absolute Filtration）。适合 于过滤悬浮的微粒和微生物。
测试微粒 直径/μm 脱除率/%
。 微滤分离示意图
水分子 离子 大分子 颗粒与胶体
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（a）膜表面层截留
（b）膜内部截留 （网络中截留）
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（A）终端过滤或死端过滤 （Deal-end filtration or In-line filtration）
（B）错流过滤（Cross-flow filtration）
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MF滤除微粒和微生物的效率
球形SiO2 0.21
＞99.99
球形聚苯乙烯
0.038 ＞99.99
0.085 100
细菌 0.1~0.4
100
热原 0.001 ＞99.997
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MF的特点
与深层过滤介质如硅藻土、沙、无纺布相比，MF膜有 以下几个特点： ①属于绝对过滤介质 ②孔径均匀，过滤精度高 ③厚度薄，吸附量小。MF膜的厚度一般为10~200μm。 ④通量大。由于MF膜的孔隙率高，因此在同等过滤精度下， 流体的过滤速度比常规过滤介质高几十倍。 ⑤无介质脱落，不产生二次污染。 ⑥颗粒容纳量小，易堵塞。
• 空隙率是通过测定的表面密度、真密度，然后按公式计算。
• MF膜的孔径对严格控制成膜条件和选择滤膜的最佳应用 极为重要。常用测定方法有压汞法、泡压法、气体流量法 和已知颗粒通过法等。许多商品膜标示孔径时，通常也都 注明所用的测试方法。
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MF膜材料
• 疏水聚合物膜：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、聚丙烯(PP)
颗粒通过膜孔时在孔道从而被截留。微滤膜孔径越小，微小
颗粒与膜壁碰撞的概率越大，颗粒越容易产生扩散沉积；气
体流速越小 ，颗粒在孔道中停留的时间越长，颗粒越容易产
生扩散沉积。中容易因布朗运动而与孔壁碰撞，
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4.拦集作用：颗粒惯性较小时，将随气流进入 膜孔，若膜孔壁附近的气体以层流方式运动，
因为流速小，颗粒将由于重力作用而沉积下来
微滤(MF)
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姓名：林静 学号：20113072
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第一节 概 述
• 微滤定义
• Microfiltration，MF，又称微孔过滤，它属 于精密过滤，一般精度范围为0.1微米以上，能 够过滤微米（micron）级的微粒和细菌，能够 截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒、藻类 和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及大分子 溶质都能透过的膜的分离过程。