生物分離工程 第四章 膜分離技術(shù)

1、第四章第四章 膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)5學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)授課內(nèi)容授課內(nèi)容n各種膜分離法及其原理各種膜分離法及其原理n膜材料及其特性膜材料及其特性n膜組件膜組件n操作特性操作特性n膜的污染與清洗膜的污染與清洗學(xué)習(xí)目的和要求學(xué)習(xí)目的和要求 在掌握各種膜分離方法和原理的基在掌握各種膜分離方法和原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解膜特性及操作特點(diǎn)和礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解膜特性及操作特點(diǎn)和影響膜分離速度的因素以及膜分離過程。影響膜分離速度的因素以及膜分離過程。清楚膜分離法在生物產(chǎn)物回收和純化方清楚膜分離法在生物產(chǎn)物回收和純化方面的應(yīng)用。面的應(yīng)用。 1 1、引言、引言n（1）膜的概念）膜的概念 在一種流體相間有一層薄的在一種流體相間有

2、一層薄的凝聚相物質(zhì)凝聚相物質(zhì)，其把流，其把流體相分隔開來(lái)成為兩部分，這一薄層物質(zhì)稱為膜。體相分隔開來(lái)成為兩部分，這一薄層物質(zhì)稱為膜。（2）膜分離）膜分離n 膜分離是利用具有一定選擇性透過特性膜分離是利用具有一定選擇性透過特性的過濾介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)的分離純化。的過濾介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)的分離純化。（4）分離過程中膜的功能）分離過程中膜的功能 n物質(zhì)的識(shí)別和透過物質(zhì)的識(shí)別和透過 是使混合物中各組分之間實(shí)現(xiàn)分離的內(nèi)在因素；是使混合物中各組分之間實(shí)現(xiàn)分離的內(nèi)在因素；n界面界面 提供一種狀態(tài)，將透過液和保留液分為互不混合的兩相提供一種狀態(tài)，將透過液和保留液分為互不混合的兩相n反應(yīng)場(chǎng)反應(yīng)場(chǎng) 膜表面及孔內(nèi)表面含有與特定

3、溶質(zhì)具有相互作用能力的膜表面及孔內(nèi)表面含有與特定溶質(zhì)具有相互作用能力的官能團(tuán)，通過物理、化學(xué)或生化反應(yīng)提高膜分離的選擇性官能團(tuán)，通過物理、化學(xué)或生化反應(yīng)提高膜分離的選擇性和分離度；和分離度； 2、各種膜分離方法及其原理、各種膜分離方法及其原理n微濾和超濾n反滲透n透析n納濾n電滲析n滲透氣化要求要求 n學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求：各種膜分離法及其原理：各種膜分離法及其原理n理解理解：微濾、超濾、反滲透、透析、電：微濾、超濾、反滲透、透析、電滲析和滲透汽化等方法的原理滲析和滲透汽化等方法的原理n應(yīng)用應(yīng)用：掌握各種膜的應(yīng)用范圍：掌握各種膜的應(yīng)用范圍微濾（微濾（MF）：以多孔細(xì)小薄膜為過濾介質(zhì)，壓力差為推動(dòng)力

4、，使不溶性物質(zhì)得以分離的操作，孔徑分布范圍在0.02514m之間；超濾（超濾（UF）：分離介質(zhì)同上，但孔徑更小，為0.0010.02 m，分離推動(dòng)力仍為壓力差，適合于分離酶、蛋白質(zhì)等生物大分子物質(zhì)；反滲透（反滲透（RORO）：是一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作，孔徑范圍在0.00010.001 m之間；（由于分離的溶劑分子往往很小，不能忽略滲透壓的作用，故而成為反滲透）；納濾納濾：以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離3001000小分子量的膜分離過程，孔徑分布在平均2nm；電滲析電滲析：以電位差電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作；微濾

5、超濾納濾反滲透懸浮顆粒大分子有機(jī)物糖類等小分子有機(jī)物，二價(jià)鹽或多價(jià)鹽單價(jià)鹽水各種膜分離方法的應(yīng)用范圍各種膜分離方法的應(yīng)用范圍（1）滲透和滲透現(xiàn)象）滲透和滲透現(xiàn)象水分子透過半透膜由純水遷移到鹽水溶液中的現(xiàn)水分子透過半透膜由純水遷移到鹽水溶液中的現(xiàn)象叫做滲透象叫做滲透滲透壓滲透壓 隨著滲透過程進(jìn)行，通過半透膜進(jìn)入鹽隨著滲透過程進(jìn)行，通過半透膜進(jìn)入鹽水溶液中的水分子與通過半透膜離開鹽水溶水溶液中的水分子與通過半透膜離開鹽水溶液的水分子相等，所以它們處于動(dòng)態(tài)平衡。液的水分子相等，所以它們處于動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)，鹽水溶液和純水間的液面差表示鹽水此時(shí)，鹽水溶液和純水間的液面差表示鹽水的滲透壓的滲透壓。 滲透壓

6、的大小與鹽水的濃度直接相關(guān)。 BAABvRTppln1反滲透的概念 在外加壓力驅(qū)動(dòng)下借助半透膜的選擇截留在外加壓力驅(qū)動(dòng)下借助半透膜的選擇截留作用溶劑由高濃度溶液透過半膜向低濃度滲作用溶劑由高濃度溶液透過半膜向低濃度滲透稱為反滲透透稱為反滲透 反滲透原理反滲透原理 根據(jù)不可逆過程的熱力學(xué)，非離子型溶劑的摩爾通量N1與化學(xué)勢(shì)梯度成正比，dzdRTcDN1111dzdpvdzadRTdzd111lnlpRTvcDN1111溶劑的摩爾通量：溶劑的質(zhì)量通量：pAJ11反滲透原理反滲透原理 溶質(zhì)傳質(zhì)的主要推動(dòng)力在于濃差。根據(jù)Fick定律，其摩爾通量為 lpRTvcDN1111lcDN222質(zhì)量通量：lcm

7、DJ222溶劑溶質(zhì)摩爾通量：lcDN222pAJ11pLJJPLV1體積通量：反滲透原理反滲透原理 提高反滲透操作壓力有利于實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)的高度濃縮。pLcJJcPVP222（2 2）超濾和微濾的概念）超濾和微濾的概念n超濾超濾 超濾是根據(jù)高分子溶質(zhì)之間或高分子與小分子溶超濾是根據(jù)高分子溶質(zhì)之間或高分子與小分子溶質(zhì)之間質(zhì)之間分子量的差別分子量的差別進(jìn)行分離的方法進(jìn)行分離的方法。n微濾微濾 微濾是一種從懸浮液中分離固形成分的方法，是微濾是一種從懸浮液中分離固形成分的方法，是根據(jù)料液中的根據(jù)料液中的固形成分固形成分與溶液溶質(zhì)在與溶液溶質(zhì)在尺寸上的差異尺寸上的差異進(jìn)行分離的方法進(jìn)行分離的方法 超濾原理超濾

8、原理n超濾膜一般為超濾膜一般為非對(duì)稱膜非對(duì)稱膜，具有較小的，具有較小的孔徑孔徑（約為（約為10一一200），能夠截留分子量為），能夠截留分子量為0.5kDa以上的溶質(zhì)分以上的溶質(zhì)分子或生物大分子。料液在壓力差作用下，其中溶劑子或生物大分子。料液在壓力差作用下，其中溶劑透過膜上的微孔形成透過液；而大分子溶質(zhì)則被截透過膜上的微孔形成透過液；而大分子溶質(zhì)則被截留，從而實(shí)現(xiàn)料液中大分子溶質(zhì)和溶劑間的分離。留，從而實(shí)現(xiàn)料液中大分子溶質(zhì)和溶劑間的分離。n超濾膜對(duì)溶質(zhì)的截留機(jī)理主要是超濾膜對(duì)溶質(zhì)的截留機(jī)理主要是篩分作用篩分作用，超濾膜，超濾膜的膜孔大小和形狀決定超濾膜的截留效果。除此以的膜孔大小和形狀決定超

9、濾膜的截留效果。除此以外，溶質(zhì)大分子在膜表面和孔道內(nèi)的吸附和滯留也外，溶質(zhì)大分子在膜表面和孔道內(nèi)的吸附和滯留也具有截留溶質(zhì)大分子的作用。具有截留溶質(zhì)大分子的作用。n超濾所用操作壓差在超濾所用操作壓差在0.11.0 MPa之間。之間。微濾的原理微濾的原理n微濾通常采用孔徑為微濾通常采用孔徑為0.0210微米的微孔膜微米的微孔膜進(jìn)行，其進(jìn)行，其可截留直徑可截留直徑0.01-10微米的固體粒子或分子量大于微米的固體粒子或分子量大于1000kDa的高分子物質(zhì)。料液在壓差作用下流經(jīng)微濾的高分子物質(zhì)。料液在壓差作用下流經(jīng)微濾膜，料液中的溶劑和溶質(zhì)分子透過微孔形成透過液；膜，料液中的溶劑和溶質(zhì)分子透過微孔形

10、成透過液；而尺寸大于膜孔的固形成分則被截留，從而實(shí)現(xiàn)料液而尺寸大于膜孔的固形成分則被截留，從而實(shí)現(xiàn)料液中固形成分與溶液的分離。中固形成分與溶液的分離。n微濾膜對(duì)微粒的截留也是基于微濾膜對(duì)微粒的截留也是基于篩分作用篩分作用，其膜的分離，其膜的分離效果是膜的物理結(jié)構(gòu)，孔的形狀和大小所決定。效果是膜的物理結(jié)構(gòu)，孔的形狀和大小所決定。n操作壓力差一般為操作壓力差一般為0.010.2MPa。 超濾和微濾的特點(diǎn)超濾和微濾的特點(diǎn)n超濾和微濾都是利用膜的篩分作用，以壓差超濾和微濾都是利用膜的篩分作用，以壓差為推動(dòng)力；為推動(dòng)力；n2. 2. 與反滲透膜相比，超濾和微濾膜具有明顯的與反滲透膜相比，超濾和微濾膜具有

11、明顯的孔道結(jié)構(gòu)；孔道結(jié)構(gòu)；n3. 3. 操作壓力較反滲透操作低，超濾操作壓力在操作壓力較反滲透操作低，超濾操作壓力在0.11.0 MPa0.11.0 MPa，微濾操作壓力更?。?，微濾操作壓力更?。?.05 0.5 0.05 0.5 MPaMPa）；）； AWJw121cccR)(apLJpwpL：atmpppp0atmpppp0（3）透析的概念 利用具有一定孔徑大小、高分子溶質(zhì)不能透過的利用具有一定孔徑大小、高分子溶質(zhì)不能透過的親水膜將含有高分子溶質(zhì)和其它小分子溶質(zhì)的溶液親水膜將含有高分子溶質(zhì)和其它小分子溶質(zhì)的溶液與純水或緩沖液分隔。由于膜兩側(cè)的溶質(zhì)濃度不同，與純水或緩沖液分隔。由于膜兩側(cè)的溶

12、質(zhì)濃度不同，高分子溶液中的小分子溶質(zhì)在濃差作用下透過親水高分子溶液中的小分子溶質(zhì)在濃差作用下透過親水膜進(jìn)入緩沖液中。膜進(jìn)入緩沖液中。 這種溶質(zhì)從半透膜的一側(cè)透過膜至另一側(cè)的過程，這種溶質(zhì)從半透膜的一側(cè)透過膜至另一側(cè)的過程，稱為透析。稱為透析。 透析原理 透析通常采用孔徑為透析通常采用孔徑為510 nm的親水膜的親水膜形成的形成的透析袋透析袋中進(jìn)行，以截留溶液中的高分中進(jìn)行，以截留溶液中的高分子溶質(zhì)。裝入透析袋中的料液封口后浸入透子溶質(zhì)。裝入透析袋中的料液封口后浸入透析液中。透析膜兩端溶液中的分子由于濃度析液中。透析膜兩端溶液中的分子由于濃度差而互相擴(kuò)散，導(dǎo)致料液中的小分子溶質(zhì)進(jìn)差而互相擴(kuò)散，導(dǎo)

13、致料液中的小分子溶質(zhì)進(jìn)入透析液中；同時(shí)透析液中的溶質(zhì)分子則進(jìn)入透析液中；同時(shí)透析液中的溶質(zhì)分子則進(jìn)入料液中，完成溶液的替換。入料液中，完成溶液的替換。（4 4）電滲析概念）電滲析概念 電滲析是利用分子的荷電性質(zhì)荷分子大小電滲析是利用分子的荷電性質(zhì)荷分子大小的差別進(jìn)行分離的膜分離法。的差別進(jìn)行分離的膜分離法。 電滲析過程采用的膜材料主要為離子交換膜，其表面和孔道內(nèi)鍵合有離子交換基團(tuán)。電滲析原理電滲析原理（5）滲透氣化原理 滲透氣化原理如圖所示。疏滲透氣化原理如圖所示。疏水膜的一側(cè)通入料液，另一水膜的一側(cè)通入料液，另一側(cè)（透過側(cè)）抽真空或通入側(cè)（透過側(cè)）抽真空或通入惰性氣體，使膜兩側(cè)產(chǎn)生溶惰性氣體

14、，使膜兩側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)分壓差。在分壓差作用下，質(zhì)分壓差。在分壓差作用下，料液中溶質(zhì)溶于膜內(nèi)，擴(kuò)散料液中溶質(zhì)溶于膜內(nèi)，擴(kuò)散通過膜，在透過側(cè)發(fā)生氣化，通過膜，在透過側(cè)發(fā)生氣化，氣化的溶質(zhì)被膜裝置外設(shè)置氣化的溶質(zhì)被膜裝置外設(shè)置的冷凝器回收。的冷凝器回收。滲透氣化是滲透氣化是根據(jù)溶質(zhì)間透過膜的速度不根據(jù)溶質(zhì)間透過膜的速度不同，使混合物得到分離同，使混合物得到分離。 滲透氣化特點(diǎn) n滲透氣化過程中溶質(zhì)發(fā)生滲透氣化過程中溶質(zhì)發(fā)生相變相變，透過側(cè)溶質(zhì)以，透過側(cè)溶質(zhì)以氣體狀態(tài)氣體狀態(tài)存在，因此消除了滲透壓作用，從而存在，因此消除了滲透壓作用，從而使?jié)B透氣化在使?jié)B透氣化在較低的壓力較低的壓力下進(jìn)行，適于高濃度下進(jìn)行

15、，適于高濃度混合物分離?；旌衔锓蛛x。n滲透氣化利用溶質(zhì)之間膜透過性的差別，適于滲透氣化利用溶質(zhì)之間膜透過性的差別，適于共沸物和揮發(fā)度相差較小的雙組分溶液的分離。共沸物和揮發(fā)度相差較小的雙組分溶液的分離。 )(apLJpw行行 業(yè)業(yè)處理對(duì)象處理對(duì)象行行 業(yè)業(yè)處理對(duì)象處理對(duì)象制藥工業(yè)母液中有效成分的回收抗菌素的分離純化維生素的分離純化氨基酸的脫鹽與純化化工行業(yè)酸堿純化、回收電鍍液中銅的回收食品工業(yè)乳清脫鹽與濃縮苛性堿回收純水制備超高純水水的脫鹽地下水的凈化染料工業(yè)活性染料的脫鹽與回收廢水處理印染廠廢水脫色造紙廠廢水凈化3、膜的材料及其特性n識(shí)記識(shí)記：膜材料選擇標(biāo)準(zhǔn)：膜材料選擇標(biāo)準(zhǔn)n理解理解：膜結(jié)構(gòu)

16、特性，特別是對(duì)稱和不對(duì)：膜結(jié)構(gòu)特性，特別是對(duì)稱和不對(duì)稱膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)稱膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n應(yīng)用應(yīng)用：通過水通量的不同選擇適當(dāng)?shù)哪ぃ和ㄟ^水通量的不同選擇適當(dāng)?shù)哪げ牧喜牧铣Ｓ媚げ牧?n無(wú)機(jī)多孔膜無(wú)機(jī)多孔膜 陶瓷膜陶瓷膜n天然高分子材料天然高分子材料 醋酸纖維素膜醋酸纖維素膜n合成高分子材料合成高分子材料縮合系聚合物（聚砜類）、縮合系聚合物（聚砜類）、聚烯烴及其共聚物、全氟磺酸聚烯烴及其共聚物、全氟磺酸共聚物和全氟羧酸共聚物、聚共聚物和全氟羧酸共聚物、聚碳酸酯；碳酸酯；（3）膜的孔道結(jié)構(gòu)n對(duì)稱膜（對(duì)稱膜（symmetric membranes） 膜截面的膜厚方向上孔道分布均勻。對(duì)稱膜的傳質(zhì)阻力大，透過通量低

17、，并且容易污染，清洗困難。n不對(duì)稱膜（不對(duì)稱膜（asymmetric membranes） 起膜分離作用的表面活性層：膜層很薄，孔徑微細(xì)，透過通量大、膜孔不易堵塞、易清洗。 和起支撐強(qiáng)化作用的惰性層：惰性層孔徑較大，對(duì)流體透過無(wú)阻力。膜的孔道特性 n孔徑孔徑n孔徑分布孔徑分布n孔隙率孔隙率0maxmaxcos14 cos4bbddpp 最大孔徑可通過泡點(diǎn)法（bubble point method）測(cè)量（4）水通量 n水通量定義水通量定義 水通量是指膜材料的純水透過通量，其是在一定條件下（0.1 MPa，溫度為20）通過測(cè)量一定量純水所需的時(shí)間測(cè)定。n影響因素影響因素 水通量隨著膜截留分子量或膜

18、孔徑的增大而增大。膜材料的種類對(duì)水通量的影響顯著。 孔徑越大，通量下降速度越快，大孔徑微濾膜的穩(wěn)定通量比小孔徑膜小，有時(shí)甚至微濾膜的穩(wěn)定通量比超濾膜還要小。平板膜組件平板膜組件 管式膜組件管式膜元件2、螺旋卷式反滲透膜組件螺旋卷式反滲透膜組件密封密封密封密封密封密封螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料多孔透水材料膜，上下兩層膜，上下兩層膜葉膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水透過水濃濃水水進(jìn)進(jìn)水水螺旋卷式膜組件組合示意圖螺旋卷式膜組件組合示意圖螺旋卷式膜組件螺旋卷式膜組件 中空纖維式膜組件中空纖維式膜組件 膜組件的組裝示意圖膜組件的組裝示意圖進(jìn)進(jìn)水水口口耐壓耐壓容器容

19、器連連接接器器膜膜組組件件密密封封圈圈端端蓋蓋透透過過液液濃濃縮縮液液http:/ m，內(nèi)徑，內(nèi)徑25 42 m。n將數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)將數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)覆以保護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的覆以保護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束兩端用環(huán)氧樹脂加固。多孔管，膜束兩端用環(huán)氧樹脂加固。n將其一端切斷，使纖維膜呈開口狀，并在這一側(cè)將其一端切斷，使纖維膜呈開口狀，并在這一側(cè)放置多孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在耐壓筒內(nèi)。放置多孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在耐壓筒內(nèi)。 進(jìn)水濃水濃水透過水透過水多孔進(jìn)水管多孔進(jìn)水管濃水出口濃水出口淡水出口淡水出口密封密封

20、中空纖維膜中空纖維膜外徑外徑50200內(nèi)徑內(nèi)徑2542密封密封耐壓容器耐壓容器中空纖維反滲透組件簡(jiǎn)圖中空纖維反滲透組件簡(jiǎn)圖膜斷面圖膜斷面圖 中空纖維超濾膜設(shè)備中空纖維超濾膜設(shè)備 乳清的大致成分%5、操作特性、操作特性學(xué)習(xí)要點(diǎn)n識(shí)記識(shí)記：濃度極化、凝膠極化概念：濃度極化、凝膠極化概念n理解理解：超濾膜的分子截留作用：超濾膜的分子截留作用n應(yīng)用應(yīng)用：了解實(shí)際膜分離過程中影響截留：了解實(shí)際膜分離過程中影響截留率的因素率的因素濃度極化模型濃度極化模型 在膜分離操作中，所有溶質(zhì)均被透過液傳送在膜分離操作中，所有溶質(zhì)均被透過液傳送到膜表面上，不能完全透過膜的溶質(zhì)受到膜的到膜表面上，不能完全透過膜的溶質(zhì)受到

21、膜的截留作用，在膜表面附近濃度升高。這種在膜截留作用，在膜表面附近濃度升高。這種在膜表面附近濃度高于主體濃度的現(xiàn)象稱為濃度極表面附近濃度高于主體濃度的現(xiàn)象稱為濃度極化或濃差極化（化或濃差極化（concentration polarization）膜表面附近濃度升高，增大了膜兩側(cè)的滲透壓差，使有效壓差減小，透過通量降低。 凝膠極化 當(dāng)膜表面附近的濃度當(dāng)膜表面附近的濃度超過超過溶質(zhì)的溶解度時(shí)，溶質(zhì)的溶解度時(shí)，溶質(zhì)會(huì)析出，形成凝膠層。當(dāng)分離含有菌體、溶質(zhì)會(huì)析出，形成凝膠層。當(dāng)分離含有菌體、細(xì)胞和其它固形成分的料液時(shí)，也會(huì)在膜表面細(xì)胞和其它固形成分的料液時(shí)，也會(huì)在膜表面形成凝膠層。這種現(xiàn)象稱為凝膠極化

22、。形成凝膠層。這種現(xiàn)象稱為凝膠極化。 與濃度極化的關(guān)系？超濾膜的分子截留作用超濾膜的分子截留作用 n截留率 截留率表示膜對(duì)溶質(zhì)的截留能力，可用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。截留率表示膜對(duì)溶質(zhì)的截留能力，可用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。實(shí)際分離過程中，由于存在濃度極化現(xiàn)象，真實(shí)截留率為實(shí)際分離過程中，由于存在濃度極化現(xiàn)象，真實(shí)截留率為 mpccR10但膜表面極化濃度但膜表面極化濃度cm很難測(cè)定，通常只能測(cè)定料液的主體濃度很難測(cè)定，通常只能測(cè)定料液的主體濃度（bulk concentration），因此常用表觀截留率表示，），因此常用表觀截留率表示，bpccR1超濾膜的分子截留作用超濾膜的分子截留作用n截留曲線 通過測(cè)

23、定相對(duì)分子質(zhì)量不同的球形蛋白質(zhì)或水溶性聚合物的截留率，可獲得膜的截留率與溶質(zhì)相對(duì)分子量之間關(guān)系的曲線，為截留曲線。n截留相對(duì)分子量 將截留曲線上截留率為0.90的溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量定義為膜的截留相對(duì)分子量（molecular mass cut-off, MMCO）影響截留率的因素 n 分子特性分子特性 相對(duì)分子量相同的溶質(zhì)，呈線狀的分子截留率較低，有支鏈的分子截留率較高；球相對(duì)分子量相同的溶質(zhì)，呈線狀的分子截留率較低，有支鏈的分子截留率較高；球形分子截留率最大；形分子截留率最大； 對(duì)荷電膜，具有與膜相反電荷的分子截留率較低，反之則較高；對(duì)荷電膜，具有與膜相反電荷的分子截留率較低，反之則較高；

24、膜對(duì)溶質(zhì)具有吸附作用時(shí)，溶質(zhì)的截留率增大；膜對(duì)溶質(zhì)具有吸附作用時(shí)，溶質(zhì)的截留率增大；n其它高分子溶質(zhì)的影響其它高分子溶質(zhì)的影響 當(dāng)兩種以上高分子溶質(zhì)共存時(shí)，會(huì)出現(xiàn)某種溶質(zhì)的截留率高于其單獨(dú)存在下截留率當(dāng)兩種以上高分子溶質(zhì)共存時(shí)，會(huì)出現(xiàn)某種溶質(zhì)的截留率高于其單獨(dú)存在下截留率的情況。的情況。n操作條件操作條件 溫度升高，粘度下降，截留率降低。溫度升高，粘度下降，截留率降低。 膜表面流速增大，濃度極化現(xiàn)象減弱，截留率減??；膜表面流速增大，濃度極化現(xiàn)象減弱，截留率減??； 料液的料液的pH值等于其中含有的蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí)，由于蛋白質(zhì)的凈電荷為零，蛋白質(zhì)值等于其中含有的蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí)，由于蛋白質(zhì)的凈電荷

25、為零，蛋白質(zhì)間靜電斥力最小，蛋白質(zhì)在膜表面形成的凝膠極化層濃度最大，透過阻力最大。此間靜電斥力最小，蛋白質(zhì)在膜表面形成的凝膠極化層濃度最大，透過阻力最大。此時(shí)，溶質(zhì)的截留率高于其它時(shí)，溶質(zhì)的截留率高于其它pH值下的截留率。值下的截留率。 6、影響膜分離速度的因素、影響膜分離速度的因素 n操作形式操作形式n流速流速n壓力壓力n料液濃度料液濃度膜的污染原因n凝膠極化引起的凝膠層，阻力為Rg n溶質(zhì)在膜表面的吸附層，阻力為Rasn膜孔堵塞，阻力為Rpn膜孔內(nèi)溶質(zhì)吸附，阻力為Rap（1）定義：n固體或溶質(zhì)在膜面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜通量變小與分離性能惡化的暫時(shí)性不可逆變化的現(xiàn)象。

26、此時(shí)，必須停止操作，對(duì)膜系統(tǒng)進(jìn)行清洗，恢復(fù)膜組件分離性能.（2）分類：n就其污染點(diǎn)不同，可分為內(nèi)、外污染n 內(nèi)污染：溶質(zhì)在濃縮時(shí)結(jié)晶或沉淀在膜孔內(nèi)使之發(fā)生阻塞，導(dǎo)致膜的有效孔隙率下降n 外污染：某些固體成分在膜面的吸附與沉降（3）污染源： 有機(jī)類污染：蛋白質(zhì)、脂肪類、多肽、多糖、染料等大分子 無(wú)機(jī)類污染：鈣、鋇的碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽結(jié)垢物 微生物污染：細(xì)菌粘附于膜表面形成菌群，這些菌群的分泌物有利于其它有機(jī)物粘附而形成菌膜。（4）清洗方法：n清洗方法選擇的依據(jù)：n（1）膜的化學(xué)特性：耐酸、堿性、耐溫性、耐氧化性和耐化學(xué)試劑特性，它們對(duì)選擇清洗劑類型、濃度、清洗液溫度等極為重要。n注意：廠家不

27、同，膜的特性不同n（2）污染物特性：不同PH溶液中、不同種類鹽及濃度溶液中，不同溫度下的溶解性、荷電性和它可氧化性及可酶解性等 。這樣可有的放矢地選擇合適化學(xué)清洗劑，達(dá)到最佳清洗效果。清洗方法n物理清洗、化學(xué)清洗、生物清洗物理方法：一般是指用高流速水沖洗，海綿球機(jī)械擦洗和反洗等，它們的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行。另外，如新發(fā)展的抽吸清洗方法，不加新設(shè)備。n化學(xué)清洗：通常是用化學(xué)清洗劑，如稀堿、稀酸、酶、表面活性劑、絡(luò)合劑和氧化劑等。n生物清洗：用酶進(jìn)行消化。n可用通水量評(píng)價(jià)：r=JQ/J0100影響清洗的因素n 時(shí)間 溫度 藥品：清洗劑的種類、適宜的濃度、pH值及離子強(qiáng)度。 跨膜壓差 水力學(xué)參數(shù)（ 流動(dòng)速度 、 流動(dòng)方式）膜的性質(zhì)（膜材質(zhì)、膜的形態(tài)、膜表面性質(zhì)）料液的性質(zhì)： 膜分離技術(shù)的特點(diǎn)：n1、膜分離技術(shù)在分離物質(zhì)過程中不涉及相變，、膜分離技術(shù)在分離物質(zhì)過程中不涉及相變，對(duì)能量要求低其費(fèi)用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮對(duì)能量要求低其費(fèi)用約為蒸