纳米膜过滤技术

2.纳米过滤在各类肽的纯化与浓缩中的应用
在制药工业中，常用色谱柱从混合有机物或水溶液中纯化肽 和多肽化合物。过色谱后的洗脱液需要进行浓缩。
采用NF浓缩的优点：
✓与蒸发浓缩过程相比，纳米过滤可在低温下 进行肽与多肽的浓缩并使浓缩过程从几天缩短 到几个小时，同时可以得到完整的产品； ✓浓缩过程中同时可以进行产品的纯化，这是 因为小分子的有机污染物和小分子盐将与溶剂 同时透过膜而肽与多肽被膜截留。
纳米膜过滤技术
1.概述
1.1定义：纳米过滤(简称纳滤)是介于反渗透与超滤之间的一 种以压力为驱动力的新型膜分离过程。能截留有机小分子而 使大部分无机盐透过，操作压力低，在食品工业、生物化工 及水处理等许多方面有很好的应用前景。
1.2纳滤与超滤及反渗透的关系：
a.纳米过滤膜的截断相对分子质量小于1000，大于100，填补 了超滤与反渗透之间的空白。（比反渗透大，比超滤小）
两种途径：
✓先萃取，再用NF膜浓缩——溶剂可循 环利用，成本降低80％； ✓先用NF膜浓缩，再萃取——节省萃取 剂，提高回收率；
凯能公司生产的NF—1014S卷式膜(截留分子量Mw＝ 250)浓缩抗生素6-APA(Mw＝216)，可将含0.37％的6APA的发酵液浓缩到5％，该膜对6-APA的截留率达 95％，对6-APA的回收率约90％，同时将盐分等杂质 除去。
b.纳滤可以截留能透过超滤膜的溶质；而不能截留能透过反 渗透膜的溶质（水）。
1.3纳米过滤的特点
①在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物并可 同时透析出盐，即集浓缩与透析为一体；
②操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析， 使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，这样，在保 证一定的膜通量的前提下，纳米过滤过程所需的外加 压力就比反渗透低得多，具有节约动力的优点。
2-，CO
4
2 3
b.阳离子的截留率递增顺序为：
H，Na ，K ，Ca 2，Mg 2，Cu 2
c.一价离子易透过，高价离子的截留率高
Eg：Na2SO4和NaCl混合溶液
d.分子量在200～1000之间，分子大小在1nm 以上的分子被截留
4.纳滤膜的特点
a.纳滤膜比反渗透膜有更高的水通量。（因为NF膜上含 有负电荷亲水性基团）
3.纳米过滤机理
NF膜与UF膜一样为多孔膜，其分离过程也是利用膜的 筛分作用。但NF膜大多为荷电膜，其对无机盐的分离 行为不仅由化学势梯度控制，同时也受电势梯度的影 响，即NF膜的行为与其荷电性能，以及溶质荷电状态 和相互作用都有关系。
a.对于阴离子，截留率按以下顺序递增：
NO3-，Cl
，OH
-，SO
2.2 纳滤膜组件
SelRO系列纳滤膜包括卷式与管式两种构型的组件。
A
B
SelRO纳滤膜的剖面示意图 A 卷式膜；B 管式膜
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a.卷式膜：由于单位体积中拥有较大的膜 面积，因而造价较低，但要求通过膜的料 液必须经预处理步骤，以避免分离过程中 膜间隙内堵塞；
b.管式膜：单位体积中膜面积小、造价高， 但料液可不经预处理，直接浓缩，并且不 易堵塞，方便清洗。
2 纳米滤膜
2.1性质 a.大多数的纳米滤膜是由多层聚合物薄膜组成。活性 层通常荷负电化学基团。一般认为纳米滤膜是多孔性 的，其平均孔径为2nm，通常相对分子质量截留范围 为200～ 1000，目前截留相对分子量在100～200的 纳滤膜已成为研究热点。
b. 纳米滤膜同样要求具有良好的热稳定性、pH 值 稳定性和对有机溶剂的稳定性。T≤80℃, pH=1～ 14 。
b.改善以疏水性胶体、油脂、蛋白质和其他有机物为背 景的抗污染能力强。（表面活性基团）
c.如果溶质所带电荷相反，它与膜相互配合会导致污染。 因此，纳滤膜最好应用于不带电荷分子的截留，可完全 看做为筛分，或组分的电荷采用静电相互作用消除。
5 纳米过滤的应用
1.纳米过滤在抗生素的回收与精制上的应用
抗生素原液含4％生物残渣，不定的盐分，抗生素含量约 0.1％～0.2％