超濾膜制備應(yīng)用及污染控制.doc

1、淺談超濾的應(yīng)用研究進(jìn)展摘 要：超濾膜，是一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0。0010.02微米的微孔過(guò)濾膜。在膜的一側(cè)施以適當(dāng)壓力，就能篩出小于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓(原子質(zhì)量單位)、粒徑大于220納米的顆粒。本文將就超濾膜的制備(著重介紹相轉(zhuǎn)化法制備PVDF超濾膜）、應(yīng)用、膜污染控制、發(fā)展前景等方面進(jìn)行簡(jiǎn)要的研究.1、引言 超濾膜技術(shù)是一種把溶液濾過(guò)分離和濃縮的膜透過(guò)分離技術(shù),屬于微透過(guò)和略透過(guò)。超濾膜不僅可以濾過(guò)顆粒物質(zhì)及膠體物質(zhì)，也對(duì)兩蟲(chóng)藻類細(xì)菌病毒和水生物起到濾過(guò)作用,這樣達(dá)到溶液的凈化分離與濃縮的目的與傳統(tǒng)工藝相比，超濾膜技術(shù)在處理污水方面具有損耗低使用壓力低分

2、離效率高濾過(guò)量大可回收再利用的優(yōu)點(diǎn),所以可以廣泛用于凈化飲用水回收生活污水回收含油廢水回收紙漿廢水,海水淡化等. 超濾膜分離的基本原理為以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力,以超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過(guò)膜表面時(shí)，超濾膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過(guò)而成為透過(guò)液,而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè),成為濃縮液，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)原液的凈化、分離和濃縮的目的.每米長(zhǎng)的超濾膜絲管壁上約有60億個(gè)0。01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質(zhì)和微量元素通過(guò)，而最小細(xì)菌的體積都在0。02微米以上，因此細(xì)菌以及比細(xì)菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子

3、有機(jī)物等都能被超濾膜截留下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了凈化過(guò)程。其基本特點(diǎn)有：有效去除水中雜質(zhì)，濾過(guò)的水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好過(guò)傳統(tǒng)濾過(guò)水；避免大量化學(xué)制劑的使用，也減少了再次污染；濾過(guò)系統(tǒng)屬自動(dòng)化設(shè)施，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)易，安全性能高；超濾膜技術(shù)有耐酸耐堿耐水解的化學(xué)性能，其穩(wěn)定性決定它適合各種領(lǐng)域，能在較寬的PH范圍內(nèi)使用，可以在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿和各種有機(jī)溶劑條件下使用像處理工業(yè)廢水；超濾膜技術(shù)具有耐高溫的特點(diǎn)，可達(dá)140，所以可以用高溫蒸汽和環(huán)氧乙烷殺菌消毒超濾膜技術(shù)過(guò)濾精細(xì)，可去除水中99。99的膠體細(xì)菌懸浮物等有害物質(zhì)；超濾膜技術(shù)價(jià)格低廉，與傳統(tǒng)的水處理系統(tǒng)費(fèi)用相當(dāng)，污水經(jīng)處理后，又重新利用，從而節(jié)省了成本。2、超濾膜

4、的制備方法2.1浸漬凝膠法的基本原理和工藝 浸漬凝膠法的基本原理是將非溶劑加入到聚合物溶液中,使聚合物溶液體系產(chǎn)生相分離，聚合物產(chǎn)生凝膠化而從非溶劑中沉淀析出。其過(guò)程一般是將聚合物溶液膜浸入非溶劑凝固浴中。聚合物凝膠成膜過(guò)程是通過(guò)動(dòng)力學(xué)的雙擴(kuò)散過(guò)程和熱力學(xué)的液液分相過(guò)程完成的。動(dòng)力學(xué)的雙向擴(kuò)散是在聚合物溶液膜和凝固浴中的非溶劑之間進(jìn)行.熱力學(xué)的液-液分相包括瞬時(shí)液-液分相和延時(shí)液液分相。正是由于不同的分相速度，才使形成的聚合物膜具有不同結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能。經(jīng)瞬時(shí)液液分相制得微孔膜，經(jīng)延時(shí)液-液分相制得致密膜。采用浸漬凝膠法制備聚合物膜,要遵循三個(gè)基本原則：一是聚合物能夠很好的溶于一種良性溶劑中,制

5、得高濃度的聚合物溶液；二是聚合物的非溶劑，能夠與良性溶劑混溶；三是溶劑、非溶劑和聚合物三者之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。采用浸漬凝膠法制備微孔膜，鑄膜液中聚合物濃度在 1040之間。聚合物濃度太低制得的成品膜強(qiáng)度差，但濃度過(guò)高的聚合物，由于其溶解狀態(tài)不佳，會(huì)使鑄膜液不均勻.浸漬凝膠相轉(zhuǎn)化法制備超濾膜的工藝流程如下：聚合物+溶劑+添加劑 鑄膜液 靜置脫泡 初生態(tài)膜 溶劑蒸發(fā)凝膠浴脫溶劑 非對(duì)稱超濾膜。2。2平板超濾膜的制備方法 平板膜主要用于板框式和卷式膜組件，平板膜制備的裝置流程如圖1 所示。聚合物溶液倒在支撐物上,用刮刀刮成厚度50-500µm的薄膜，將薄膜浸入裝有非溶劑的凝膠浴中，從而實(shí)現(xiàn)

6、溶劑與非溶劑的交換，使聚合物沉淀成膜。醇類、水或兩者的混合液是常用的非溶劑。由于溶劑/非溶劑的選擇對(duì)膜結(jié)構(gòu)有著非常重要的影響，所以非溶劑的選擇要根據(jù)所制成品膜的結(jié)構(gòu)而定.決定膜的基本性能的制膜條件包括聚合物濃度、蒸發(fā)時(shí)間、濕度、溫度和刮膜液的組成。聚合物沉淀析出得到的膜可直接使用，但多數(shù)需要經(jīng)過(guò)幾道后處理工序后才可使用。 平板膜的制備工藝簡(jiǎn)單易于操作,在實(shí)驗(yàn)室研究用膜多為平板膜，對(duì)于面積小于1000cm2膜,一般采用手工或半自動(dòng)方法在玻璃板上刮膜。圖1 平板膜制備示意圖2。3管式膜的制備 直徑5mm 的聚合物管式膜不是自撐式的,需要一種管狀支撐材料，如無(wú)紡聚酯或多孔碳管，將聚合物溶液刮涂在支撐

7、管上。管式膜分兩種：內(nèi)壓式和外壓式。常用的管式膜是內(nèi)壓式的。內(nèi)壓管式膜的制備工藝如圖2所示。內(nèi)壓式管式膜即把分離膜刮制在支撐管的內(nèi)側(cè)。聚合物溶液沿管內(nèi)孔進(jìn)入支撐管，在重力或機(jī)械力作用下支撐管垂直向下運(yùn)動(dòng)，刮膜錘在其內(nèi)壁上刮上一層薄膜，然后將此管浸入凝膠浴中，所涂的聚合物溶液會(huì)發(fā)生凝膠沉淀而形成管式膜.圖2 內(nèi)壓式超濾管式膜制備圖2。4相轉(zhuǎn)化法制備PVDF超濾膜 相轉(zhuǎn)化法是制備PVDF超濾膜使用最多的方法,因此疏水性較強(qiáng),這使其成為氣體吸附、脫附及膜蒸餾等非水體系分離過(guò)程的理想用膜。相轉(zhuǎn)化法是一種以某種控制方式使聚合物從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程,這種固化過(guò)程通常是由一個(gè)均相液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)液態(tài)（液液分

8、層) 而引發(fā)的。在分層達(dá)到一定程度時(shí)，其中一個(gè)液相( 聚合物用量高的相)固化，結(jié)果形成了固體本體。通過(guò)控制相轉(zhuǎn)化的初始階段，可以控制膜的形態(tài),即是多孔的還是無(wú)孔的 影響超濾膜孔結(jié)構(gòu)和性能的因素： 聚合物用量溶劑的選擇 添加劑的種類和用量及凝固浴的組成與溫度等.2。4.1 聚合物用量 聚合物用量是相轉(zhuǎn)化法制備PVDF超濾膜過(guò)程中影響膜結(jié)構(gòu)和性能的重要因素，該方法制備超濾膜的膜孔結(jié)構(gòu)受到鑄膜液體系的熱力學(xué)性質(zhì)及成膜過(guò)程中溶劑與非溶劑的相互擴(kuò)散情況控制 鑄膜液中聚合物用量一般控制在10%25%（ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)） ,低于此范圍不易成膜，高于此范圍聚合物將無(wú)法充分溶解 在此范圍內(nèi)時(shí)隨著鑄膜液中PVDF用量的

9、提高，鑄膜液的熱力學(xué)性質(zhì)變得越來(lái)越不穩(wěn)定,從而加快了其浸入凝固浴時(shí)表面的凝膠速度,使膜表面變得厚且致密 高的聚合物用量可降低初始分相點(diǎn)處溶劑用量，抑制亞層中稀相核的生長(zhǎng)和聚并，減少大空腔孔結(jié)構(gòu)而海綿狀孔得到發(fā)展。2.4。2 溶劑的影響 在相轉(zhuǎn)化法制備聚合物膜過(guò)程中，溶劑的性質(zhì)直接影響著膜的結(jié)構(gòu)和性能,溶劑的選擇是制備理想濾膜的關(guān)鍵因素之一 PVDF可溶于N，N二甲基甲酰胺( DMF） 磷酸三乙酯（ TEP) N,N二甲基乙酰胺( DMAc） 二甲基亞砜( DMSO） 等強(qiáng)極性溶劑中研究表明，制膜所用的溶劑不同，膜孔結(jié)構(gòu)和膜性能也不同。CAO等研究發(fā)現(xiàn),以不同溶劑制備的超濾膜孔徑大小順序?yàn)镹MP

10、DMAcTEPACE,這些溶劑與非溶劑超臨界CO2的相互作用參數(shù)一致。當(dāng)以DMSO DMAc為溶劑時(shí)體系亞層發(fā)生瞬時(shí)液液分相，生成了以大孔結(jié)構(gòu)為主的亞層,膜厚度 孔隙率和氣通量均較高；以DMF為溶劑時(shí)體系亞層發(fā)生延時(shí)液液分相，亞層結(jié)構(gòu)以蜂窩狀孔為主，膜厚度 孔隙率和氣通量較低。2.4.3 添加劑的影響 相轉(zhuǎn)化法制備PVDF超濾膜過(guò)程中成孔添加劑對(duì)PVDF在溶劑中的溶解度鑄膜液黏度膜孔徑大小及膜孔結(jié)構(gòu)等均有影響 聚乙烯基吡咯烷酮( PVP)聚乙二醇( PEG） 無(wú)水氯化鋰( LiCl) 等為該過(guò)程的常用添加劑.研究結(jié)果表明，PEG的加入促進(jìn)了SiO2在PVDF體系中的分散，增加了界面微孔數(shù)量，使

11、膜在保持較高截留率的情形下,水通量得到了一定程度的提高，SEM斷面照片顯示加入PEG后膜中大孔數(shù)量增多，而且孔壁上細(xì)小微孔數(shù)量也增多。Pei等發(fā)現(xiàn)隨著鑄膜液中LiCl 用量的增加，PVDF膜的接觸角明顯降低，膜對(duì)水蒸氣的吸附能力隨之增加,當(dāng)LiCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2.5%時(shí)，水蒸氣在膜中的總傳質(zhì)系數(shù)略有增加,當(dāng)高于此值時(shí)總傳質(zhì)系數(shù)明顯增加,而水蒸氣在膜中的滲透速率隨LiCl用量的增加而增加，因此LiCl的加入可顯著提高PVDF膜的親水性。2.4。4 凝固浴組成及溫度的影響 凝固浴的組成及溫度對(duì)PVDF超濾膜的孔結(jié)構(gòu)也有較大影響 相轉(zhuǎn)化法制備PVDF超濾膜一般選擇水或水與溶劑的混合溶液作為凝固浴向

12、凝固浴中添加溶劑可抑制膜亞層大孔結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)，而升高凝固浴溫度對(duì)不同鑄膜液體系的影響不同。凝固浴為液氮時(shí)孔結(jié)構(gòu)非常致密，而水為凝固浴時(shí)膜表面孔數(shù)量較少但尺寸較大,靠近外層的指狀孔延長(zhǎng)，孔結(jié)構(gòu)變疏松，升高凝固浴溫度能增大水通量但會(huì)使截留率降低，較高的凝固浴溫度有利于PVDF結(jié)晶和拉伸強(qiáng)度的提高。3、 超濾膜的應(yīng)用3.1 在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用3。1.1 飲用水凈化 現(xiàn)在,我國(guó)的水污染日益嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)了新的水質(zhì)問(wèn)題，如新的病原微生物（賈第蟲(chóng)隱孢子蟲(chóng)水蚤，紅蟲(chóng)等)和水藻泛濫問(wèn)題所以把超濾膜技術(shù)用在飲用水凈化時(shí)，就可以有效除去水中的病原微生物和水藻，甚至對(duì)水中的病原微生物水中雜質(zhì)有機(jī)物微量元素等都有

13、濾過(guò)作用,這樣一來(lái)就能滿足人們對(duì)水質(zhì)的需求在中試實(shí)驗(yàn)中，用混凝沉淀的方法，通過(guò)浸沒(méi)式超濾膜處理的東江水；其中的病原微生物雜質(zhì)有機(jī)物微量元素重金屬等在多重膜的阻礙下,其含量酌減,最后得到優(yōu)質(zhì)的飲用水。在中試實(shí)驗(yàn)中，用混凝沉淀的方法，通過(guò)浸沒(méi)式超濾膜處理的東江水;其中的病原微生物雜質(zhì)有機(jī)物微量元素重金屬等在多重膜的阻礙下，其含量酌減，最后得到優(yōu)質(zhì)的飲用水。3。1。2 造紙廢水的處理 在造紙廢水應(yīng)用超超濾膜技術(shù),能把其中的成分濃縮和回收,處理過(guò)的水又可以在工藝上使用 造紙廢水膜分離技術(shù)主要研究：回收副產(chǎn)生品，讓木素綜合利用起來(lái);把造紙剩下的漿液濃縮起來(lái)；把制漿廢液中的漂白粉等有害物質(zhì)去除。3。1.3

14、 含油廢水的處理 含油廢水有三種狀態(tài)：飄浮在上面的浮油混合在里面的散油含乳化劑的油浮油和分散油比較容易處理，用機(jī)械的方法把油水分離凝聚沉淀活性炭吸附等技術(shù)處理后,從而使油分降到最低但乳化油中含有表面活性劑和起有機(jī)物，油分是以微米大小的離子存在水中的，重力分離和粗?；ǘ计鸩涣俗饔?，而采用超濾膜技術(shù)，使水和低分子有機(jī)物透過(guò)膜，除油的同時(shí)去除COD（廢水中能被強(qiáng)氧化劑氧化的物質(zhì)）及BOD（生化需氧量），從而實(shí)現(xiàn)油水分離。對(duì)于油田中的廢水可選擇排放前用先進(jìn)的高效衡壓淺層氣浮技術(shù)和中空纖維膜分離技術(shù)進(jìn)行分離:把操作壓加到0。1MPa 污水溫度40時(shí)，濾過(guò)膜的透水可達(dá)60120L/（m2·h）

15、，這時(shí)濾過(guò)的含油污水雜質(zhì)量為0.32mg/L，雜質(zhì)的直徑為0.82 m,完全達(dá)到了特低滲透油田回注水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。3。1.4 城市污水回用 城市污水也是重要的水來(lái)源，國(guó)外的人早已將超濾膜濾水法應(yīng)用于城市污水回收利用，我國(guó)的水污染日漸嚴(yán)重，把超濾膜技術(shù)用于城市污水回收利用，正引起了人們的關(guān)注 同時(shí)用CASS和超濾膜技術(shù)處理生活污水，水力作用時(shí)間12h，COD Cr（重鉻酸鹽指數(shù)）濃度在215677mg/L之間時(shí)，該組合工藝濾水量COD Cr（重鉻酸鹽指數(shù)）的穩(wěn)定在30mg/L左右；當(dāng)NH3N（廢水中氨氮含量指標(biāo)）濃度為22。241.2mg/L時(shí)，濾過(guò)水中NH3N（廢水中氨氮含量指標(biāo)）最低可達(dá)0.2

16、mg/L，濾過(guò)率達(dá)到90以上,濾過(guò)水pH值在7.267。89之間,濾過(guò)水濁度小于0.5,出濾過(guò)水水質(zhì)符合回用水標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用。3。2 食品中的應(yīng)用3.2。1 發(fā)酵產(chǎn)品 膜分離技術(shù)在酒業(yè)中主要應(yīng)用在發(fā)酵液的分離提純，超濾、反滲透等可以應(yīng)用于酒的澄清，提高效率、節(jié)省成本，是提高酒品質(zhì)的首選方法。使用滲透蒸餾脫醇葡萄酒的方法，其中的乙醇和其他芳香化合物有大規(guī)模遷移的現(xiàn)象,導(dǎo)致了在這個(gè)過(guò)程中，香氣成分有所缺失,然而，當(dāng)采用膜過(guò)濾處理將原樣酒品的乙醇減少2% 時(shí)則沒(méi)有檢測(cè)到任何香氣的缺失。 目前，反滲透和納濾是降低酒精度的最有前途的工藝生產(chǎn)方式，它們可以在低溫中操作、保持酒的芳香性?？梢詫⒍呓Y(jié)合來(lái)降

17、低白酒的酒精體積分?jǐn)?shù)，由于酒的發(fā)酵過(guò)程復(fù)雜，產(chǎn)物多樣，當(dāng)酒中引起排斥的化合物很多時(shí)，對(duì)酒中特征香氣成分進(jìn)行滲透和納濾，最終酒精體積分?jǐn)?shù)降低,而特征香氣成分化合物被截留。3。2。2 飲料 膜分離技術(shù)在飲料工業(yè)方面的應(yīng)用主要在對(duì)于各種飲料的澄清，例如對(duì)于蜂蜜飲料的澄清的研究,周家春研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于果汁的澄清，常使用超濾方法，生產(chǎn)蘋(píng)果汁時(shí)，超濾后的果汁得率能達(dá)到9 6 %9 8 %,并且超濾時(shí)間很短，操作簡(jiǎn)便易行，使用超濾還可以除去果汁里的細(xì)菌、霉菌等,延長(zhǎng)果汁的貨架壽命（長(zhǎng)達(dá)兩年） 。除此之外，還發(fā)現(xiàn)在蒸發(fā)濃縮果汁過(guò)程中，原果汁所含的有效物質(zhì)幾乎會(huì)被全部破壞。但當(dāng)在10MPa 的壓力下使用反滲透設(shè)備

18、來(lái)處理柑橘汁和蘋(píng)果汁時(shí)，可溶性固形物損失率小于 1 ,其有效物質(zhì)如芳香物、維生素等能很好保存。 佛手汁富含大量黃酮、多酚等抗氧化物質(zhì)，Conidi等篩選適宜的膜保留這些功效成分，他們首先通過(guò)對(duì)原先佛手汁使用超濾方式進(jìn)行初步澄清,除去懸浮固體；之后再選用不同的超濾和納濾技術(shù)截留一定分子質(zhì)量的黃酮、多酚類物質(zhì)以及糖、有機(jī)酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),最終得出，效果最好的是截留分子質(zhì)量為450D的納濾膜.3.2.3 乳制品 乳制品生產(chǎn)中需要脫鹽,脫鹽是通過(guò)超級(jí)滲析濾膜將物料中的鹽分脫去的過(guò)程.Christensen 等將增加干物質(zhì)的乳清蛋白集中起來(lái)，使用聚丙烯膜管，以34 的總固體量直接接觸膜蒸餾方法,來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)

19、量，在比較溫和的溫度（ 557 0) 條件下蒸發(fā)，以減少乳清蛋白的部分變性。最終，他們得出結(jié)論,在通量增高的前提下，直接接觸式膜蒸餾的工業(yè)應(yīng)用的可能性增大了。Rice等研究使用納濾膜來(lái)抑制乳制品鹽的實(shí)驗(yàn)中得知，在裝有墊片和間隔0。787mm 的通道中提供總飼料水深0。838mm 的細(xì)胞,然后使用科赫的TFC - SR4膜，利用分子質(zhì)量為150 200D和含4055%氯的排斥反應(yīng)來(lái)提高聚酰胺薄膜復(fù)合膜截留乳制品中鹽的效果。3。2.4 茶葉制品 在我國(guó)，多種膜分離技術(shù)如微濾膜、超濾膜、納濾膜及集成膜等廣泛用于茶葉制品的精深加工。周天山等在0。2MP a、不同溫度條件下，用0.8、0。5、0。2、0

20、.1m四種不同孔徑的陶瓷膜過(guò)濾茶湯，發(fā)現(xiàn)只有 0.1m孔徑的膜在 10條件下得到的速溶茶冷溶性最好。孫艷娟等在綜合利用超濾技術(shù)、反滲透技術(shù)和冷凍干燥技術(shù)的前提條件下制備速溶茶，在這幾種技術(shù)中，超濾膜對(duì)茶浸提液進(jìn)行分離和除雜，反滲透膜對(duì)濾液進(jìn)行濃縮超濾,最后經(jīng)冷凍干燥得到速溶的茶粉。在此過(guò)程中，超濾膜的平均通量為47。4L/（h·m2) ，反滲透膜的平均通量是1.65L/(h·m2),其截留率達(dá)到 89。26%。 劉軍海在分離茶葉酶解提取液中的大分子多糖和小分子多酚等活性物質(zhì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),用截留分子質(zhì)量為30000D的超濾膜可以實(shí)現(xiàn)多糖含量達(dá)34. 3,含糖量為52 %.3。4

21、 超濾在藥學(xué)分析測(cè)定中的應(yīng)用3.4.1 超濾在微粒分散給藥系統(tǒng)中的應(yīng)用 超濾法測(cè)定微粒制劑的包封率：包封率是脂質(zhì)體納米粒#微乳等微粒分散給藥系統(tǒng)的重要質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo).包封率的測(cè)定原理比較簡(jiǎn)單,關(guān)鍵是采用合適的方法將含藥制劑與游離藥物分離. Teshima等將強(qiáng)的松龍合成為親脂性更好的棕櫚酰強(qiáng)的松龍，利用不同類型磷脂制備的脂質(zhì)體包封2種PLS,采用凝膠過(guò)濾法和超濾法測(cè)定脂質(zhì)體的包封率，結(jié)果表明： 超濾法測(cè)定各脂質(zhì)體包封率均在80以上，凝膠過(guò)濾法測(cè)定脂質(zhì)體包封率時(shí)，PLS脂質(zhì)體的包封率比超濾法測(cè)定結(jié)果明顯降低，而Pal-PLS脂質(zhì)體的包封率與超濾法測(cè)定結(jié)果比較沒(méi)有明顯的差別，研究者分析其原因?yàn)槟z過(guò)

22、濾法測(cè)定脂質(zhì)體包封率時(shí)需要緩沖溶液洗脫，會(huì)使部分脂質(zhì)體中的PLS泄露，導(dǎo)致包封率降低。PalPLS的親脂性好，穩(wěn)定存在于脂質(zhì)體脂質(zhì)雙分子層中,洗脫也不會(huì)導(dǎo)致其泄露所以若是測(cè)定親脂性稍差藥物的脂質(zhì)體包封率時(shí)最好采用超濾法，可以避免試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差。 超濾法測(cè)定微粒制劑體外釋放度:對(duì)于脂質(zhì)體等新型微粒分散給藥系統(tǒng)，體外釋放試驗(yàn)是驗(yàn)證其釋藥特性的重要評(píng)價(jià)過(guò)程。在模擬符合體內(nèi)生理?xiàng)l件的釋放介質(zhì)中,制劑的體外釋放特性與其體內(nèi)釋藥行為有很好的相關(guān)性,常用的測(cè)定微粒制劑體外釋放的方法有超濾法、透析法、超速離心法等。 在研究納米制劑的體外釋放度時(shí)，釋放介質(zhì)的量要求超過(guò)藥物全部溶解時(shí)所需要介質(zhì)量的 3倍以上(

23、即漏槽條件） 。研究者通常都會(huì)選用透析法,因?yàn)橥肝龇梢院芎玫貪M足漏槽條件，同時(shí)可以模擬口服藥物制劑在胃腸道中從制劑中釋放出來(lái)后即被吸收的動(dòng)態(tài)過(guò)程，促進(jìn)藥物特別是難溶性藥物向溶解、吸收方向進(jìn)行，對(duì)于口服制劑是比較好的選擇。但是當(dāng)考察注射劑在血漿中的釋放行為時(shí)，研究者通常將制劑與血漿混合后,置于透析袋中,在滿足漏槽條件的釋放介質(zhì)( 通常為緩沖溶液） 中或是將血漿作為透析外液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考察釋藥百分率。3.4.2 超濾在藥物分析中的應(yīng)用 藥物分析過(guò)程中活性物質(zhì)的含量測(cè)定是非常重要的，很多小分子活性物質(zhì)由于與大分子物質(zhì)結(jié)合或共存，其分離檢測(cè)存在難度$藥物制劑分析過(guò)程中，通常采用有機(jī)溶劑萃取技術(shù)或加入沉淀

24、劑等方法將待測(cè)藥物從藥物基質(zhì)中分離出來(lái)，存在煩瑣、費(fèi)時(shí)、資源浪費(fèi)、提取或沉淀不完全等缺點(diǎn)，對(duì)于分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性造成很大影響；分離測(cè)定生物樣品中活性物質(zhì)含量時(shí)，傳統(tǒng)的溶劑萃取和除蛋白過(guò)程會(huì)破壞待分析物質(zhì)在樣品基質(zhì)中的存在狀態(tài)，嚴(yán)重影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。 超濾技術(shù)可以很好地將小分子活性物質(zhì)與大分子雜質(zhì)分離，與傳統(tǒng)方法相比，簡(jiǎn)化了有機(jī)溶劑提取或是加入沉淀劑等煩瑣、費(fèi)時(shí)的步驟,減少了分析成本，同時(shí)分離操作無(wú)相變過(guò)程，防止沉淀吸附。在對(duì)游離藥物濃度進(jìn)行分析時(shí),避免沉淀試劑在沉淀過(guò)程中對(duì)樣品的稀釋以及有機(jī)溶劑對(duì)藥物結(jié)合狀態(tài)的破壞。3.4.3 超濾在中藥研究中的應(yīng)用 中藥的化學(xué)成分非常復(fù)雜，一般膠體和纖

25、維素等非藥用成分或活性較差成分均具有較高的平均相對(duì)分子質(zhì)量,而藥用活性物質(zhì)平均相對(duì)分子質(zhì)量一般較小。提取植物中有效成分是中藥研究中最為重要的環(huán)節(jié)，水提醇沉#醇提水沉等傳統(tǒng)除雜工藝導(dǎo)致藥用活性成分損失非常明顯,近年來(lái)超濾技術(shù)在中藥研究中應(yīng)用越來(lái)越廣泛.3.4。4 超濾在高分子分離純化中的應(yīng)用 在高分子合成過(guò)程中，利用超濾膜不同截留分子量的機(jī)械篩分原理,為高分子提供一種新的分離提純方法，保證得到純度更高的高分子產(chǎn)品.近幾年在脂質(zhì)體藥物遞送系統(tǒng)的研究中，采用可斷裂PEG脂質(zhì)衍生物修飾脂質(zhì)體得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。超濾法結(jié)合一定的含量測(cè)定方法,可以分離測(cè)定可斷裂PEG脂質(zhì)修飾脂質(zhì)體或囊泡后在不同條件下P

26、EG的脫落量,這無(wú)疑是至關(guān)重要的。3.4.5 超濾測(cè)定表面活性劑的臨界膠束濃度 臨界膠束濃度 （ critical micelle concentration CMC） 是表面活性劑的重要參數(shù)，表面活性劑在CMC附近時(shí)，其溶液的各種物理性質(zhì)，如溶液的表面張力、溶液焓、光散射強(qiáng)度等發(fā)生明顯改變。CMC的測(cè)定方法有電導(dǎo)法、分光光度法、溶解度法、光散射法、熒光探針?lè)?、表面張力法、粘度法、超濾法等。不同理化性質(zhì)對(duì)表面活性劑總濃度變化的響應(yīng)范圍和靈敏度不同,導(dǎo)致用不同方法測(cè)得的CMC值也各有不同。一般認(rèn)為CMC是表面活性劑的一個(gè)濃度區(qū)間，由各種方法測(cè)得的CMC值只要處于同一量級(jí)，絕對(duì)值相近即可以接受。4

27、、超濾膜的膜污染及其控制4。1 超濾膜污染 膜通量為單位膜面積上過(guò)濾水的流量。超濾膜污染則表現(xiàn)為過(guò)濾時(shí)膜通量下降，膜阻力增加的現(xiàn)象。4。1。1膜污染分類膜污染通?？煞譃閮深悾?（1）可逆膜污染。即通過(guò)氣洗、水洗等物理方法處理后能恢復(fù)的膜污染。 (2）不可逆膜污染。即無(wú)法通過(guò)物理方法恢復(fù)，必須借助化學(xué)清洗途徑恢復(fù)的膜污染。4。1。2 膜污染形成的機(jī)理膜污染形成的機(jī)理可分為四種： (1)濃差極化的阻礙作用; （2）濾餅層的形成; (3）膜內(nèi)吸附; （4）膜孔堵塞。 其中膜內(nèi)吸附被認(rèn)為是造成膜污染的最關(guān)鍵因素.由于超濾膜的物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)不同，膜與溶劑、溶質(zhì)三者的相互作用不同，產(chǎn)生膜內(nèi)吸附的機(jī)理也

28、會(huì)相應(yīng)表現(xiàn)為范德華力、靜電作用、疏水性、氫鍵等不同的形式.4。2 超濾膜污染的技術(shù)防治4。2。1 完善膜前預(yù)處理 由于科技發(fā)展水平的限制，當(dāng)前還無(wú)法將膜的污染形式與污染物的受力情況建立量化聯(lián)系,但若能通過(guò)膜前預(yù)處理技術(shù)最大限度地消除污染物，特別是親水性有機(jī)物，將會(huì)很大程度地降低超濾膜的污染程度。4。2。2 優(yōu)化膜結(jié)構(gòu) 對(duì)膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，主要是通過(guò)控制孔徑和孔隙率來(lái)控制膜通量，以達(dá)到更好的防止膜污染的效果.膜純水通量隨孔徑增大而變大，則膜表面和膜孔內(nèi)在單位時(shí)間積聚的污染物就越多;對(duì)孔徑相近的膜，水通量則與孔隙率有直接關(guān)系。通常情況下，污染速率會(huì)隨膜通量的增大而加快，同時(shí)能耗和清潔成本也會(huì)上升，所以

29、超濾膜工藝中膜通量并非越大越好。長(zhǎng)期運(yùn)行跨膜壓差也不會(huì)增大的通量，此時(shí)膜污染極輕。若能在此通量下運(yùn)行，則可極大減少清潔成本，增加經(jīng)濟(jì)效益.4。2。3 改善操作流程 (1）控制過(guò)濾周期 過(guò)濾周期的延長(zhǎng)會(huì)加快膜比通量的下降從而加重膜的污染,應(yīng)與產(chǎn)水率和運(yùn)行成本等因素綜合考慮后選擇最優(yōu)的過(guò)濾周期。 (2）調(diào)整過(guò)濾方式 調(diào)整過(guò)濾方式后，能在防止膜污染的同時(shí)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。 （3)合理利用電場(chǎng) 電場(chǎng)的存在可對(duì)原水中的污染物發(fā)揮電泳遷移、凝聚、電解及氣浮等機(jī)理的綜合作用,對(duì)膜污染有明顯的減緩。但考慮到當(dāng)前電仍為一種相對(duì)昂貴的資源,故應(yīng)合理利用，追求整體效益最大化。 （4)調(diào)整二氧化氯投加點(diǎn) 在緩解膜污

30、染方面,二氧化氯投加點(diǎn)靠前效果更好，因?yàn)槎趸葧?huì)強(qiáng)化混凝預(yù)處理的效果，同時(shí)更長(zhǎng)的接觸時(shí)間也會(huì)加強(qiáng)其對(duì)大分子有機(jī)物的氧化降解作用.4。2。4 注重膜清洗 在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行條件下超濾膜總會(huì)受到不同程度的污染,此時(shí)合理有效的清洗方式即為恢復(fù)受污染膜的通量的重要途徑。 在物理清洗中，氣水合洗比單獨(dú)的氣、水洗方式滲透率恢復(fù)系數(shù)高且省水。 雖然化學(xué)清洗在恢復(fù)膜通量方面效果較好，但常規(guī)化學(xué)清洗存在一定缺點(diǎn),如運(yùn)行中斷、耗時(shí)較長(zhǎng)、操作復(fù)雜等。隨著科技的發(fā)展,在線化學(xué)清洗出現(xiàn)。在線化學(xué)清洗是一種在反沖洗操作過(guò)程中添加低濃度藥劑反洗循環(huán)、浸泡等操作后，強(qiáng)化在線水力清洗效果同時(shí)控制膜污染的工藝.超濾膜系統(tǒng)跨膜壓差的增

31、長(zhǎng)速率在引入在線化學(xué)清洗工藝后變慢；藥業(yè)反洗循環(huán)方式下系統(tǒng)跨膜壓差的回復(fù)率相對(duì)較高. 5、 超濾膜展望 超濾膜在傳統(tǒng)的分離領(lǐng)域如純水制備以及食品、發(fā)酵等行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。近10多年來(lái), 超濾膜在環(huán)境工程中的應(yīng)用研究是研究的熱點(diǎn)之一, 主要為各種工業(yè)過(guò)程的污水處理.如:含油污水, 造紙廢水，重金屬離子廢水3839等。采用超濾膜處理污水具有能耗低、分離效率高、出水水質(zhì)好、操作維護(hù)方便以及可資源回收等特點(diǎn)，成為取代傳統(tǒng)的污水處理工藝的優(yōu)選技術(shù)。膜污染是超濾膜在實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)主要的障礙，具有高耐污染性能超濾膜的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是目前研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。通過(guò)選擇合適的膜材料及成膜工藝或者對(duì)現(xiàn)有的膜進(jìn)行

32、適當(dāng)?shù)母男裕沟盟苽涞哪ぞ哂懈玫哪臀廴拘阅埽?從而降低超濾膜在運(yùn)行過(guò)程中的成本，促進(jìn)膜分離技術(shù)在環(huán)境工程中更好地得到應(yīng)用.參考文獻(xiàn)1 李志國(guó), 臧新宇。 淺談超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用J. 山東省濟(jì)寧市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所， 2013（23)。2 孫鴻. 納米TiO2+Al2O3/PVDF超濾膜的制備及應(yīng)用研究D. 東北石油大學(xué)博士研究生學(xué)位論文， 2013： 1619.3 劉小芬. 相轉(zhuǎn)化法制備聚偏氟乙烯(PVDF）多孔膜的研究D. 杭州, 浙江大學(xué)， 2009.4 蘆艷， 趙國(guó)發(fā), 張廣洲， 盧大山。 相轉(zhuǎn)化法制備超濾膜及其親水化改性研究進(jìn)展J。塑料工業(yè)， 2013, 39 （1

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