膜分离技术
膜分离技术的原理及优点
膜分离技术的原理及优点1、膜分离的概念即是以天然或人工合成的高分子薄膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的方法称之为膜分离法。
膜分离可用于液相和气相。
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他微粒的水溶液体系。
2、膜分离的基本原理膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。
有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
错流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。
3、膜分离技术的优点（1）在常温下进行：有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩；（2）无相态变化：保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的31—81； （3）无化学变化：典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染；（4）选择性好：可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能；（5）适应性强：处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化；（6）能耗低：只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩闹局世或冷冻浓缩的31—81。
4、膜分离技术的缺点（1）膜技术虽然浓缩成本低，但不能将产品浓缩成干物质；（2）膜技术虽然具有选择过滤性，但是同分异构体就无法实现分离。
5、膜分离技术的应用领域膜分离技术，是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。
膜分离技术
螺旋卷式膜组件2
工作：膜组件装进圆柱形压力容器，构
成一个螺旋卷式膜组件，原料从一端进 入组件，沿轴向流动，在驱动力作用下， 易透过也沿径向渗透通过膜至中心管， 另一端为渗余液。
应用：反渗透、超滤、气体分离。
螺旋卷式膜组件3
特点：
结构紧凑——单位体积内膜的有效面积大； 制作工艺相对简单； 安装、操作比较方便； 适合于低流速、低压操作； 对原料前处理要求高——膜一旦被污染，不 易清洗。
膜分离在制药工业中的应用2
内蒙古中润制药有限公司利用膜分离技 术回收6-APA结晶母液。
采用EA技术于常温常压下回收母液中的溶剂， 脱出溶剂的母液经纳滤膜浓缩，结晶重新获 得6-APA晶体。 通量比反渗透膜提高30%， 6-APA浓缩程度 也可提高一倍，大大降低了投资及运行成本。
膜分离在制药工业中的应用3
主要应用于超滤、微滤、反渗透、渗透 气化和电渗析。
圆管式膜组件1
在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上半 透膜而得到的圆管形分离膜。
下图所示，为膜刮制在多孔支撑管的内 侧，原料液被泵送至管内，渗透液经半 透膜后，通过多孔支撑管排出，浓缩液 从管子另一端排出。
能使滤液被渗透通过， 则需在支撑管和膜之间安装一层很薄的多孔 纤维网，帮助滤液向支撑管上的孔眼横向传 递，同时对膜提供必要的支撑作用。
特点：流动状态好；容易清洗；设备和
操作费用高；膜装填密度大。
用于：超滤、微滤和单级反渗透。
螺旋卷式膜组件1
由中间是多孔支撑材料，两边是膜的双 层结构装配而成。
其中三个边沿被密封而粘结成膜袋状，另一 个开放的边沿与一根多孔中心透过液收集管 连接，在膜袋外部的原料液侧再垫一层网眼 形间隔材料（隔网），也就是膜-多孔支撑 材料-膜-隔网依次叠合。绕中心透过液收集 管紧密地卷在一起，形成一个膜卷。
膜分离技术
膜分离技术简介膜分离技术是一种通过膜进行物质分离和纯化的技术。
它广泛应用于制备纯化工业和生物制药中，其原理是利用特定的膜，通过选择性透过、排除或吸附的方式将混合物中的目标物质与其他组分分离开来。
膜分离技术具有高效、节能、环保等优点，因此在各个领域得到了广泛应用，并成为一个重要的物质分离技术。
原理膜分离技术的基本原理是利用膜的选择性透过性来实现分离。
根据分离机制的不同，膜分离技术可以分为几种不同的类型，包括微滤、超滤、纳滤、反渗透和气体分离等。
每种类型的膜分离技术都有其特定的分离机制和应用范围。
•微滤：微滤膜具有较大的孔径，一般用于分离固体颗粒和大分子物质，如悬浮固体和细菌等。
•超滤：超滤膜的孔径较小，可以分离分子量较大的物质，如蛋白质和胶体等。
•纳滤：纳滤膜的孔径更小，可以分离分子量更小的物质，如盐和有机物等。
•反渗透：反渗透膜是一种半透膜，其孔径非常小，可以有效地分离溶质和溶剂。
这种技术常被用于海水淡化和废水处理等领域。
•气体分离：气体分离膜是一种特殊的膜，可以分离不同气体的混合物。
这种技术在天然气加工和二氧化碳捕获等领域有广泛应用。
应用膜分离技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是其中几个应用领域的简要介绍：生物制药在生物制药中，膜分离技术被广泛用于分离和纯化蛋白质、细胞因子和其他生物分子。
通过使用超滤和纳滤等技术，可以将目标蛋白质从细胞培养液中分离出来，并去除其他杂质。
这种技术不仅能够提高产品纯度，还可以减少后续步骤的处理量，提高生产效率。
医药膜分离技术在医药领域有着广泛的应用。
例如，在血液透析和血液净化中，通过使用半透膜将废物和多余的物质从血液中分离出来，达到治疗和净化的目的。
此外，膜分离技术还可以用于药物传递系统中，通过控制药物在膜上的透过性实现持续释放和控制释放。
环境工程膜分离技术在环境工程中的应用也非常广泛。
例如，在水处理中，可以使用反渗透膜将盐和有机物等溶质从海水或废水中分离出来，实现水的淡化和净化。
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。
污水处理中的膜分离技术与应用
纳滤
微滤
介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术 ，可去除水中的有机物、重金属和农药等 。
利用微孔滤膜拦截微粒、细菌和微生物等 ，常用于水和液体的澄清过滤。
膜分离技术的应用领域
01
02
03
04
饮用水处理
通过膜分离技术去除水中的杂 质、细菌和病毒等，提供安全
可靠的饮用水。
工业废水处理
用于处理工业废水中的有害物 质、重金属和有机物等，实现 废水的净化与资源化利用。
海水淡化
总结词
膜分离技术是实现海水淡化的关键技术 之一，通过脱盐处理，提供可靠的淡水 资源。
VS
详细描述
反渗透技术是海水淡化的主流技术，利用 半透膜实现水与盐类等物质的分离。经过 反渗透处理，海水可转化为淡水，满足人 类生产和生活用水需求。
CHAPTER
04
膜分离技术在污水处理中的优 势与挑战
膜分离技术的优势
目前应用的膜材料种类有限，性能参 差不齐，尚不能满足各种污水处理的 需求。
未来发展方向与趋势
新型膜材料的研发
01
研究开发具有优异性能、高稳定性、低成本的新型膜材料是未
来的重要方向。
膜组件与设备的优化设计
02
改进膜组件和设备的设计，提高其处理能力和降低能耗是重要
的研究方向。
与其他技术的联合应用
03
将膜分离技术与其他污水处理技术相结合，形成多级处理工艺
反渗透膜分离技术
总结词
高精度过滤
详细描述
反渗透膜分离技术的孔径最小，几乎可以去除所有的溶解盐分、有机物、重金属等，是目前最为先进 的污水处理技术之一。
CHAPTER
03
膜分离技术在污水处理中的应 用
膜分离技术
膜分离技术应考虑的问题
（一）浓差极化: 浓差极化是指在超滤过程中，由于水透过膜而使 膜表面的溶质浓度增高．在浓度梯度作用下，溶 质与水以相反方向向本体溶液扩散，在达到平衡 状态时，膜表面形成一溶质浓度分布边界层。 它对水的透过起着阻碍作用．所以浓差极化会降 低膜的透水滤。为了减少浓差极化，通常采用错 流操作。这种操作是使悬浮液在过滤介质表面作 切向流动，利用流体的剪切作用将过滤介质表面 的固体移走。当移走固体的数率固体的沉降数率 相等时，过滤速度就近似恒定。
（二）污染
由于溶质与膜的相互作用而在膜表面和孔 内吸附，或因浓差极化，在膜表面溶质浓 匿逼过和浓度而在膜表面产生沉淀或结晶， 形成“凝胶层”引起膜性能变化的现象。 这是一个不可逆约过程。通常它受到膜的 化学特征、蛋白质种类、溶液的PH值、无 机盐浓度、温度等因素的影响。膜的污染 被认为是超滤过程中的主要障碍。
5.2.2 透析 自Thomas Graham 1861年发明透析方法至 今已有一百多年。透析已成为生物化学实验 室最简便最常用的分离纯化技术之一。在生 物大分子的制备过程中，除盐、除少量有机 溶剂、除去生物小分子杂质和浓缩样品等都 要用到透析的技术。 透析只需要使用专用的半透膜即可完成。保 留在透析袋内未透析出的样品溶液称为“保 留液”，袋（膜）外的溶液称为“渗出液” 或“透析液”。截留分子量MwCO通常为1 万左右。 用1％ BaCl2检查(NH4)2SO4，用1％ AgNO3 检查NaCl、KCl等。
（三）膜的清洗
在任何膜分离技术应用中，都会碰到膜污染 问题，即膜透水量随运行时间增长而下降。 清洗的方法通常可分为物理方法与化学方 法。物理方法一般指用高速流水冲洗。化 学清洗通常是用化学清洗剂（如稀碱、稀 酸、醇、表面活佐剂、络合剂和氧化剂等） 对膜迸行清洗。在某些应用中．温水清洗 即可基本恢复初始透水滤（如多糖）
膜分离技术的定义
膜分离技术的定义
嘿，大伙们！今天咱来唠唠膜分离技术是啥玩意儿。
这膜分离技术啊，简单来说呢，就是靠一种特别的膜来把不同的东西分开。
就好像一个神奇的筛子，能让一些东西过去，把另一些东西挡住。
我给你们讲个事儿啊。
有一回我去参观一个工厂，看到他们在处理污水。
那个地方有一些大大的罐子，里面装着一种薄薄的膜。
污水从一边流进去，经过这个膜之后呢，干净的水就从另一边流出来了，那些脏东西就被留在了膜的这边。
我当时就觉得好神奇啊！就像变魔术一样。
这种膜分离技术可厉害啦！它可以把水和杂质分开，可以把气体里的不同成分分开，还能把一些有用的物质从混合物里挑出来。
就好比我们在挑水果，把好的挑出来，坏的扔掉。
而且这个膜啊，有的很薄很薄，就像一张纸一样，但它的作用可大了。
它能根据不同的大小、形状或者性质，把各种东西分得清清楚楚。
所以啊，膜分离技术就是这么个神奇的东西。
它在很多地方都能
派上用场，让我们的生活变得更干净、更美好。
以后咱要是看到什么东西被分离得很干净，说不定就是用了膜分离技术呢。
《膜分离技术》课件
控制运行参数
根据实际运行情况，调整压力、流量等运行 参数，优化处理效果。
应急处理
针对突发故障或水质异常情况，采取相应的 应急处理措施，确保系统稳定运行。
04
膜分离技术的优势与局限 性
优势
高效分离
膜分离技术能够高效地分离混合物中 的不同组分，实现高纯度产品的制备 。
节能环保
膜分离过程通常在常温下进行，能耗 较低，且不产生有害物质，符合绿色 环保理念。
感谢您的观看
THANKS
膜分离技术需要使用特定的化学品进行清洗和维护，因此化学品成本 也是需要考虑的因素。
环境效益分析
减少污染排放
膜分离技术可以有效地减少工业 废水中的有害物质排放，减轻对 环境的污染。
节约资源
膜分离技术可以提高资源的利用 率，减少浪费，对环境保护具有 积极的影响。
提高生产效率
膜分离技术可以优化生产流程， 提高生产效率，降低能耗和资源 消耗，从而减少对环境的负面影 响。
特点
孔径分布均匀、过滤精度 高、阻力小。
03
膜分离技术的工艺流程
原水预处理
去除大颗粒杂质
通过过滤、沉淀等方法去除原水中较大的颗粒、悬浮物和杂质。
降低浊度
通过加入絮凝剂、沉淀等方法降低原水的浊度，提高水质清晰度。
调节pH值
根据不同膜材料的特性，通过加酸或加碱调节原水的pH值至适宜 范围。
膜组件的安装与调试
2
膜分离技术可以有效地去除医药产品中的杂质和 有害物，膜分离技术的应用前 景越来越广阔，为新药研发和生产提供了新的技 术支持。
06
膜分离技术的经济效益分 析
投资成本分析
设备购置成本
膜分离技术的设备购置成本较高，包括膜组件、泵、管道等。
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。
几种膜分离技术的原理和特点
几种膜分离技术的原理和特点
几种膜分离技术的原理和特点如下：
1. 反渗透技术：
原理：利用半透膜，在一定压力下，使溶液中的溶剂和溶质进行分离。
特点：操作压力高，可去除水中的离子、有机物、重金属、细菌等杂质，具有较高的脱盐率，常用于海水淡化、超纯水制备等领域。
2. 超滤技术：
原理：利用半透膜，在压力的作用下，使溶液中的溶质和溶剂分离。
特点：操作压力较低，适用于分子量较大的溶质和颗粒物的分离，常用于过滤大分子杂质、细菌、病毒等，广泛应用于医药、食品、环保等领域。
3. 纳滤技术：
原理：利用半透膜，在压力的作用下，使溶液中的小分子溶质和溶剂通过膜，而大分子溶质被截留。
特点：适用于分离分子量在一定范围内的溶质和溶剂，常用于分离低分子量有机物、无机盐等，在医药、化工、食品等领域有广泛应用。
4. 电渗析技术：
原理：利用电场的作用，使溶液中的离子通过电场作用定向迁移，从而实现溶质和溶剂的分离。
特点：适用于分离带电的离子，常用于海水淡化、酸碱回收等领域。
5. 渗透汽化技术：
原理：利用半透膜，使液体中的组分在一定条件下转化为蒸汽，
从而实现组分的分离。
特点：适用于有机物和无机物的分离，常用于脱水和脱盐等过程，在化工、环保等领域有广泛应用。
这些膜分离技术具有不同的原理和特点，可根据实际需求选择合适的分离技术。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术的交叉结合，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，尤其在食品、医药、生化领域发展迅猛。
据统计，膜销售每年以10%~20%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场。
一膜分离技术1.1原理膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，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、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透种。
1.2特点膜分离技术具有如下特点, （1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。
（3）膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；（4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。
1.3分类超滤的截留相对分子质量在1000~10000之间，选择某一截留相对分子质量的膜可以将杂质与目标产物分离。
超滤技术在生化产品分离中应用最早、最为成熟，已广泛应用于各种生物制品的分离、浓缩。
纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200~1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。
纳滤可以采用两种方式提取抗生素，一是用溶剂萃取抗生素后，萃取液用纳滤浓缩，可改善操作环境；二是对未经萃取的抗生素发酵液进行纳滤浓缩，除去水和无机盐，再用萃取剂萃取，可减少萃取剂用量。
微滤是发展最早、制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05~10um 之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。
(食品工程原理)9.膜分离技术
膜分离技术的应用领域
食品加工
可用于浓缩果汁、分离乳清蛋白等。
废水处理
适用于去除溶解物、色素和微生物等。
膜的种类和选择
1 微滤膜
2 超滤膜
用于分离悬浮物、胶体和大分子物质。
适用于去除高分子物质、细菌和病毒。
3 反渗透膜
用于海水淡化、纯化水和浓缩溶液。
膜分离技术的优势和局限性
优势
• 能耗低、设备紧凑 • 高分离效率和选择性
案例1 案例2 案例3
食品饮料行业中使用超滤膜进行乳清蛋白的分离 和提纯。
工业废水处理中利用反渗透膜去除污染物和盐分， 实现水的回用。
海水淡化厂使用反渗透膜将海水转化为淡水，满 足可持续发展的需求。
局限性
• 膜污染和堵塞 • 成本较高的设备和维护
膜分离技术的发展和前景
研究和创新
科学家们致力于改进膜的性能和 生产工艺，以推动膜分离技术的 进一步发展。
可持续食品生产
膜分离技术能够帮助实现更加可 持续的食品生产过程。
清洁水资源Leabharlann 反渗透膜等膜分离技术可用于提 供可靠的清洁水资源。
膜分离技术的实际案例和应用举例
(食品工程原理)9.膜分离 技术
膜分离技术是指利用半透膜对混合溶液进行分离的一种工业化技术。该技术 在食品工程中具有广泛的应用和潜力。
膜分离技术的定义和概述
膜分离技术通过利用不同材料制成的膜，以其特殊的孔径和渗透性，实现对 混合物的分离和纯化。
膜分离技术的原理
膜分离技术基于渗透、电动力和筛分等原理，通过膜的孔隙结构和性质，实 现溶质的选择性传输和分离。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种通过特殊材料的筛选作用，将混合物中的不同成分分离出来的一种分离技术。
该技术广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
本文将对膜分离技术进行详细介绍。
一、膜分离技术概述膜分离技术是一种物理分离方法，它是利用膜对混合物进行分离、浓缩、纯化等过程。
通过膜的选择性渗透，可以将溶液中的化合物隔离出来，从而达到分离的目的。
膜分离技术相对于传统的分离技术，具有分离效率高、分离速度快、操作简单等优点。
二、膜分离技术的分类根据膜的性质和材质不同，膜分离技术可以分为以下几种类型：1. 逆渗透膜分离技术逆渗透膜分离技术是指利用一种半透膜，使水分子和溶质分子在压力作用下分别通过膜，从而实现水和溶质的分离。
逆渗透膜具有高的选择性，可对不同分子大小的物质具有不同的分离效果。
逆渗透膜广泛应用于饮用水处理、海水淡化、食品加工、医药制品等领域。
2. 超滤膜分离技术超滤膜分离技术是指利用具有一定孔径大小的多孔膜，用于从混合物中分离出溶质粒子。
超滤膜的分离效果与分子的大小、形状、电荷等因素有关。
超滤膜分离技术广泛应用于制浆造纸、制药、食品、环境保护等领域。
3. 离子交换膜分离技术离子交换膜分离技术是指利用离子交换膜，可实现离子的去除、富集和分离。
离子交换膜具有良好的化学稳定性和热稳定性，可对不同离子具有不同的吸附效果。
离子交换膜分离技术广泛应用于制药、化学工业、电子行业等领域。
4. 气体分离膜分离技术气体分离膜分离技术是指利用膜的选择性，将混合气体中的组分分离出来。
气体分离膜主要用于气体纯化和分离。
该技术被广泛应用于石油化工、石油天然气、空气分离等领域。
三、膜分离技术的应用1. 工业应用膜分离技术在工业上应用广泛，主要应用于纯化、浓缩、分离等领域。
例如，在糖果制造中，膜分离技术可用于果汁的浓缩和分离；在制药过程中，膜分离技术可用于分离纯化药品；在化工生产中，膜分离技术可用于溶液的分离和浓缩等。
2. 环境保护膜分离技术在环境保护中也有广泛的应用，主要用于污水的处理和饮用水的净化。
膜分离技术及应用
膜分离技术及应用1 膜分离技术的简介1.1 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。
膜分离的一般示意性图见图1。
1.2 膜的简介在一种流体相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。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
被膜分开的流体相物质图1 膜分离过程示意图是液体或气体。
膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜。
1.2.1 对于不同种类的膜都有一个基本要求：（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa，反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa（2）耐高温：高通量带来的温度升高和清洗的需要（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；（4）化学相容性：保持膜的稳定性；（5）生物相容性：防止生物大分子的变性；（6）成本低。
1.2.2 膜的分类按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分：有机高分子（天然高分子材料膜、合成高分子材料膜）膜、无机材料膜1.2.3 各种膜材料（1）天然高分子材料膜主要是纤维素的衍生物，有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。
其中醋酸纤维膜的截盐能力强，常用作反渗透膜，也可用作微滤膜和超滤膜。
醋酸纤维膜使用最高温度和pH范围有限，一般使用温度低于45~50℃，pH3~8。
再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。
（2）合成高分子材料膜市售膜的大部分为合成高分子膜，种类很多，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。
其中聚砜是最常用的膜材料之一，主要用于制造超滤膜。
聚砜膜的特点是耐高温(一般为70~80℃，有些可高达125℃)，适用pH 范围广(pH=l~13)，耐氯能力强，可调节孔径范围宽(1~20nm)。
但聚砜膜耐压能力较低，一般平板膜的操作压力权限为0.5~1.0MPa 。
《膜分离技术》PPT课件
缓冲液
精选ppt
无机盐
34
2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
精选ppt
35
• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
F
精选ppt
11
17.1 膜材料 与膜的制造
精选ppt
12
膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
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4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
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透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
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透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
膜分离技术(精细化学品分离提纯技术)
187.5 127.0 54.2 5.8
分离系数
106 36 7.2 3.2
可见：要实现有效分离，必须选择一个能优先溶解一种溶 质而排斥所有其他溶质的膜溶剂。
2.滴内化学反应型 （膜相中不含流动载体）
定义：若在溶质的接受相内添加与溶质能发生化学反应的 试剂，通过化学反应来促进溶质迁移的方 法叫滴内化学 反应型液膜法
8.2 渗析技术
渗析又叫透析。它是通过半透膜实现分离的。
半透膜：只允许某些分子透过（如水），而不允许另一些物 质（如生物大分子）透过的透气性薄膜。如：膀胱，肠膜。
渗析原理：渗析是使用具有一定孔径的半透膜，将待渗析的 样品与水（或低盐缓冲溶液）隔开。样品中的盐和分子直 径小于膜孔径的较小分子可以透过膜进入水一侧，而另一 侧的水也会透过膜进入样品液一侧。经过一段时间达到渗 透平衡后， 样品中盐的浓度和能透过膜的小分子的浓度 下降。此时可将水换成新鲜水，再进行第二次透析。经过 多次操作，样品中的盐和小分子物质基本上被除尽，而只 留下分子直径比膜孔径大无法穿过膜的物质在样品液中， 从而达到了分离的目的。
• 膜萃取（是膜技术与萃取过程相结合的新型膜分离技术，又称固定
膜界面萃取。膜萃取过程中，萃取剂与料液分别在膜两侧流动，传质 过程是在分隔两液相的微孔膜表面进行的，没有相分散行为发生。）
• 膜分相（利用多孔固体膜表面与乳浊液中两相的物化作用不同，其
中一相优先吸附在膜表面上，形成纯的液相层，在膜两侧极小压差作 用下，此相优先通过分相膜的孔，从而达到两相分离的目的。）
8.4 其他膜分离过程
• 膜蒸馏（在疏水性多孔膜的一侧与高温原料水溶液相接即暖层，而
在膜的另一侧则与低温冷壁相邻即冷层。正是借助这种相当于暖层与 冷层之间温度差的蒸气压差，促使暖侧产生的水蒸气通过膜的细孔， 再经扩散到冷侧的冷壁表面被凝缩下来，而液相水溶液由于多孔膜的 疏水作用无法透过膜被留在暖侧，从而达到与气相水分离的目的。）
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。
膜分离技术的起源与发展
膜分离技术的起源与发展1.引言1.1 概述膜分离技术是一种利用半透膜进行分离的方法，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
它通过利用膜对于不同物质的选择性通透性，将混合物中的组分分离开来，从而实现纯化、浓缩、脱盐等目的。
膜分离技术的起源可以追溯到20世纪60年代初。
当时，科学家们开始意识到，膜材料具有对溶质的选择性通透性。
于是，他们开始研究如何将膜材料应用于分离领域。
最早的膜分离技术是利用多孔膜进行分离，通过孔径的差异将混合物中的组分分离出来。
随着科学技术的不断进步，膜分离技术也得以快速发展。
在20世纪70年代，随着薄膜技术的提高，薄膜分离技术逐渐应用于实际生产中。
在膜分离技术的发展过程中，不断涌现出新的膜材料和膜结构，如有机膜、无机膜、复合膜等。
同时，也有很多新的膜分离技术被提出，如逆渗透、超滤、气体分离等。
目前，膜分离技术已经成为一种重要的分离技术，在许多领域发挥着重要的作用。
它在水处理、食品加工、环境保护等方面具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，相信膜分离技术将会不断创新和完善，为我们提供更多更好的分离方案。
1.2 文章结构文章结构部分应包括主要内容的简介和各个部分之间的逻辑关系。
在这篇文章中，节标题包括引言、正文和结论。
引言部分是文章的开篇，旨在提供撰写背景和目的。
概述部分可以简要介绍膜分离技术的定义和作用，引起读者对该技术的兴趣。
文章结构部分可以提供整个文章的大纲，帮助读者了解接下来要讨论的内容。
正文部分是文章的主体，包括膜分离技术的起源和发展。
起源部分可以回顾膜分离技术的最早应用和发展历程，介绍膜分离技术的基本原理和应用领域。
发展部分可以详细介绍膜分离技术在不同领域的创新和应用，如水处理、气体分离和生物医药等。
结论部分是对整篇文章的总结，可以回顾膜分离技术的起源和发展，并强调其在解决实际问题中的重要性。
展望部分可以探讨膜分离技术的未来发展方向和潜在应用领域，以及可能面临的挑战和机遇。
膜分离技术
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１、膜分离技术发展概述
1784年 阿贝.诺伦特首次揭示膜分离现象 1960年洛布和索里拉金 醋酸纤纸素膜 1964年 美国通用原子公司 螺旋式反渗透组件 1965年 美国加利福尼亚大学 管式反渗透装置 1967年 美国杜邦公司首次研制了以尼龙为材料 的中空纤维组件, 1970年又研制了以芳香聚酰 胺为膜材料的中空纤维组件 1968年 美籍华人黎念之研究出乳化液膜 70年代 Cussler研制了含流动载体的液膜
第1章 膜分离技术
(Membrane Separation Processes)
本章主要内容:
膜分离技术概述
扩散渗析（diffusion dialysis）
反渗透（ reverse osmosis)
电渗析(electro-dialysis)
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膜分离技术
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1.1 膜分离概述
1、膜分离发展概述 2、膜分离的概念 3、膜分离法的分类 4、膜分离技术的特点 5.膜分离法的应用
99％
多孔层, 孔径 （1000－4000） ×10－10m
这种膜有不对称结构: 表面结构致密, 孔隙很小, 通称为表皮 层或致密层、活化层； 下层结构较疏松, 孔隙较大, 通称为多 孔层或支撑层。
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膜的照片
在相对湿度为100％时, 膜的含水量高达60％, 其中表皮层只含10％－20％, 且主要是以氢 键形式结合结合水。
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2. 扩散渗析法原理
渗析液A+ B－
H2O
H2O A+
B－ B－ B－
（1）
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有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作
用被挤出膜扳外，大分子被截留在膜板之上。超滤开始时
，由于溶质分子均运的分布在溶液中。超滤的速度比较快
，但是，随着小分子的不断排出，大分被截留堆积在膜表
面，浓度越来越高，自下而上形成浓度梯度，这时超滤速
度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。为了克服
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由此可以推算出每透析一次，达到一次平衡后，NaCl 溶
液浓度降低一个数量级。但透析袋内小分子实际的浓度总 是高于理论计算值。每次达到的平衡只是基本平衡，透析 袋内的小分子浓度总是略高于透析袋外的浓度，只能到一 个近似值。除了计算之外，还可通过物理或化学方法直接 检测半透膜外的小分子。如被透析的小分子是硫酸铵用氯 化钡检测、氯化钠用硝酸银检测，氢离子或氢氧根离子用 酸度计检测，肽类物质可以用紫外分光光度计检测等等。
动物胶.
膜分离技术来源于过滤技术，是借助半透膜相隔的不等渗
的两相液体，利用具有不同截留分子量的半透膜，通过渗
透压或外加一定工作压，使高渗溶液中的小分子穿过半透
膜的膜孔进入低渗溶液一侧，生物大分子被截留在膜的高
渗溶液一测。凡是利用薄膜技术进行分离的方法，称之为
膜分离技术。膜分离技术是大分子与小分子的分离，是一
减一次，递减的量可以计算出来。例如，将100ml 1.0mol NaCl 溶液 透析袋在1000ml的去离子水中透析，达到一次平衡后，袋内的NaCl 溶液浓度就相当于稀释10倍，
次 数 1 样液体积 (ml) 100 浓度(mol/L) 1.0 透析体积(ml) 1000 浓度(mol/L) 0.1
膜分离技术
1膜过滤技术 2膜渗滤技术 3膜超滤技术
概论 1膜的概念 广义的说，凡是能阻截溶液中的一部分物质通过，同时 又能使另一部分物质通过所使用的材料，统称为膜。主要 包括沙滤、纤维滤、板滤、布滤、纸滤、膜滤等。 2膜分离技术 利用膜的特性对物质进行分离的方法，统称之为膜分离 技术。主要包括膜过滤技术、膜渗滤技术、膜超滤技术等
2.3膜的性质 半透膜:除了动物膜外，还有由纤维素衍生物制成的羊皮 纸，玻璃纸管状半透膜。半透膜在溶液中能迅速溶胀形成 能让小于膜孔直径的小分子自由通过薄膜，具有化学稳定 性和抗拉能力。不同型号的半透膜，溶胀后孔径的大小不 同，可以截留不同大小的生物大分子。
2.4 分离方式 (1)自由扩散透析法 根据样液的体积裁取一段管状半透膜，放入蒸馏水中溶胀
(5)减压透析 减压透析是将溶胀好的透析袋上口与一个漏斗相连，透析 袋的下端穿过抽滤瓶的橡皮塞孔，袋与漏斗的接口位于橡 皮塞孔内，挤紧，待的下端用线绳坤紧。然后把橡皮塞将 抽滤瓶口塞紧，透析袋内位于抽滤瓶中，把需要透析的样 液装入漏斗中，抽真空，透析袋内的样液受负压的影响加 速往外渗透，提高透析的效率。这种透析装置不但能够透 析，而且还能进行浓缩。尤其适用于体积大浓度稀的样液
由于过滤技术是一种常规技术，在本章不详细的介绍了。
第二节 膜渗滤技术 2.1概况
膜分离技术是生物大分子分离技术中一个重要的组成部分， 尤其是在生物大分子的规模化制备中有其独特作用。早在
1861 年 Thomas Graham 就利用简易的膜分离技术将大分
子和无机盐进行初步分离。当时的膜材料主要是动物膜或
(3)连续流透析
连续流透析是将需要透析的样液装入透析袋内，悬挂在
空中，利用重力差，透析袋内的小分子挤出透析膜外，然
后通过蠕动泵将蒸馏水输送到透析袋的顶端，蒸馏水沿透
析袋的四周往下淋洗，并将渗出的小分子带走。这种透析
方式不但能使透析袋外周始终保持低渗状态，而且还有效
的防止溶剂分子进入透析袋内，起到浓缩作用。如图4所
(5) 滤渣: 滤渣厚度越厚，滤速越慢；滤渣颗粒越大，滤速
越快；滤渣弹性越大，滤速越慢
1.5提高滤速的措施 (1) 选择合适的过滤介质: 滤纸, 滤布，滤板，玻璃纤维等 。 (2) 增大过滤的表面积: 折叠滤纸，增大滤版面积。 (3) 添加助滤剂: 硅藻土，沸石，活性炭等。 (4) 增加过滤推动力: 筛板上面加压，筛板下面减压。 (5)提高温度： 在样品不受破坏的情况下，体高滤液温度 ，减少滤液的粘滞力。
n: 过滤面积上的滤饼毛细孔道数 d: 毛细管孔道直径(m) p0: 毛细管孔道两端的压强降(kg/m2) : 毛细管孔道弯曲程度校正系数 η: 滤液的粘度(kgsec/m2) l: 滤饼厚度(m)
公式(1)只是从理论上解释了过滤速度与相关因素的关系。 实际上滤饼孔道的情况很复杂, n、d、 难于准确测定。 用上式只能反映各因子的相互关系及各因子所起的作用。
3.2原理 超滤技术的原理和一般的透析技术一样，主要依赖于被分 离物质分子的大小，形状和性质的区别。在一定的压力差 下，膜内的小分子能通过具有一定孔径的特制薄膜渗透到 膜外, 阻止大分子通过, 使大小不同的分子达到分离的目的 。超滤技术实际上是一种高压渗透法。加压的方法有两种 ，一种是通过膜内施加正压，另一种在膜外施加负压。超 滤技术根据施加的压力和膜平均孔径的不同，可以分为微
孔过滤、超滤和反渗透三种。技术参数列在表7-1。
操作模式
操作压（磅/吋2） 小于5 5-100
微膜孔径（Å） 500以上 10-100
用途
微孔过滤
分离大颗粒
超滤
分离大分子
反渗透
500-2000
10以下
分离小分子
3.3超滤的装置与工作原理 超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力 ，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设
浓度极化现象，增加流速，设计了四种超滤装置。
(1)无搅拌式超滤:
这种装置比较简单，只是在密闭的容器中施加一定压力，使小分子
和溶剂分子积压出膜外，无搅拌装置浓度极化较为严重，只适合于 浓度较稀的小量超滤。装置的基本结构与工作原理见图7所示。
(2)搅拌式超滤
搅拌式超滤是将超滤装置位于电磁搅拌器之上，超滤容器 内放入一支磁棒。在超滤时向容器内施加压力的同时开动 磁力搅拌器，小分子溶质和溶剂分子被排出膜外，大分子 向滤膜表面堆积时，被电磁搅拌器分散到溶液中。不容易 产生浓度极化现象，提高了超滤的速度。装置的基本结构 与工作原理见图8所示。
透膜外的平衡被打破，小分子又重新开始往外扩散直至第二次平衡
。不断的更换半透膜外面的溶液，使半透膜外的溶液总是保持低渗 状态，半透膜内的小分子不断的从半透膜内渗出，最终渗出小分子 的极限趋于零，于是溶液中的小分子就可以基本分离出去。
实际工作中不可能使渗出的小分子达到零，但可以达到极小值。从
理论上说，透析一次达到一次平衡，半透膜内的小分子的数量就递
示。
(4) 反流透析 反流透析是使样液和蒸馏水在半透膜的两侧缓缓流动，两 相溶液都处于动态透析状态，既有较大的透析面积，又能 使膜内外的浓度差达到最大限度，提高了透析的效率。这 种装置是将需要透析的样液由输液泵从膜内的底部注入， 流向向上，蒸馏水从膜外的顶部注入，流向向下。使膜两 侧分别形成不同流向的、不等渗的容液，克服了透析袋内 外两相容所形成的浓度差，极大的提高了透析的效率。但 是这种析装置操作比较麻烦。透析方式如图5所示。
种微观的分子之间的分离技术。在实验室研究和工业化生
产中应用越来越广泛。
2.2分离的原理
在一个有半透膜制成的透析袋内，装有大分子和小分子的混合物，
将其放入低渗的溶液中，由于透析袋内的小分子的渗透压高于袋外 的溶液，根据渗透压和分子自由扩散的原理，小分子可以自由通过 半透膜向外扩散, 大分子受到半透膜孔径的影响不能自由通过，被 截留在袋内的溶液中。随着时间的延长，小分子往外扩散的速度不 断减慢，往内渗透的速度不断加快，半透膜内和半透膜外的渗透分 子出进的速度趋于平衡。如果更换半透膜外的溶液，半透膜内和半
1.4影响因素 (1) 液体粘度：溶液粘度越大，在液体流过过滤饼毛道和 筛孔时受到的阻力大，流速越慢
(2) 温度: 温度的变化直接影响滤液的粘度。温度高，粘度
低，滤速快，否则相反。
(3) 滤材: 滤材的毛细管越长，管径越细，数目越少，滤速
慢，否则越快。
(4) 压差: 一般情况，滤液的压差越大，滤速越快，否则慢
稠，可以稀释，粘度太大，可提高温度等。
1.3过滤装置
过滤装置很多，根据滤材分类主要有滤纸、尼龙布、玻璃纤维、
烧结玻璃、白金网等。过滤装置有工业生产大型设备，也有实验室 使用的小型漏斗，有用于过滤溶液中的悬浮物。液有用于过滤溶液 中的细菌。实验室常用的几种装置如如图1所示。
实验室常用的过滤装置 a. 常压装置: 常压过滤利用有限的重力差，液体沿毛细
。如图6所示。
(6)电透析 在透析膜的两侧施加电压,使电离的小分子朝着某
方向运动,并通过半透膜的小孔移出膜外.透析袋内
的大分子不能通过摸孔而留在袋内.
第三节 膜超滤技术 3.1概念 超滤技术是综合了过滤和透析技术的优点而发展起来的一 种高效分离技术，是脱盐、浓缩、生物大分子的分级分离 常用的方法，在生物制品、食品、制药工业生产中占有重 要地位。
管空隙渗滤。适于悬浮液中的颗粒较小，弹性较大的物质
分离。
b. 减压装置: 减压过滤实在筛板之下具有负压装置，过
滤效率相对比较高。适于悬浮液中的颗粒较大，可形状好
、大小均匀、具有一定的刚性物质分离。
c.
加压装置：加压过滤实在筛板之上施加正压装置，
过滤效率比较高。适于悬浮液中的颗粒较大，可形状好、
大小均匀、具有一定的刚性物留不溶物，过滤的速度一般是以单位时 间内、单位面积流出的液体体积来计算的，过滤速度的快 慢，与筛板的孔径大小、滤饼厚度、滤液粘度、温度和压 力等诸多因素有关。过滤速度（v）与相关因素用公式简 单表示为：