第8章_膜分離技術(shù)及應(yīng)用

1、8 8 膜分離技術(shù)應(yīng)用膜分離技術(shù)應(yīng)用膜的應(yīng)用從從2020世紀(jì)初到世紀(jì)初到2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代，膜技術(shù)基本已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室年代，膜技術(shù)基本已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室步入工業(yè)化，并在水處理、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、化工步入工業(yè)化，并在水處理、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、化工與石油化工、電子、冶金、國(guó)防與石油化工、電子、冶金、國(guó)防等領(lǐng)域得到成功的等領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用。目前全球膜產(chǎn)業(yè)的規(guī)模超過(guò)百億美元，正以年應(yīng)用。目前全球膜產(chǎn)業(yè)的規(guī)模超過(guò)百億美元，正以年3030的速度遞增著。的速度遞增著。膜的用途n濃縮：目的產(chǎn)物以低濃度形式存在，因此需要除去溶劑；（截留物為產(chǎn)物）n純化：除去雜質(zhì)；n分離：將混合物分成兩種或多種目的產(chǎn)物；n

2、反應(yīng)促進(jìn)：把化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)的產(chǎn)物連續(xù)取出，能提高反應(yīng)速率或提高產(chǎn)品質(zhì)量。膜的應(yīng)用膜海水淡化海水淡化工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水處理城市廢水資源化城市廢水資源化天然氣天然氣生物質(zhì)利用生物質(zhì)利用能源能源水資源水資源傳統(tǒng)工業(yè)傳統(tǒng)工業(yè)生態(tài)環(huán)境除塵除塵COCO2 2 控制控制制制 藥藥食食 品品化工與石化化工與石化電電 子子冶冶 金金燃料電池燃料電池潔凈燃燒潔凈燃燒膜技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例金屬工藝金屬工藝金屬回收；污染控制；富氧燃燒金屬回收；污染控制；富氧燃燒 紡織及制革工業(yè)紡織及制革工業(yè)余熱回收；藥劑回收；污染控制余熱回收；藥劑回收；污染控制造紙工業(yè)造紙工業(yè)代替蒸餾；污染控制；纖維

3、及藥劑回收代替蒸餾；污染控制；纖維及藥劑回收食品及生化工業(yè)食品及生化工業(yè)凈化；濃縮；消毒；代替蒸餾；副產(chǎn)品回收凈化；濃縮；消毒；代替蒸餾；副產(chǎn)品回收化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)有機(jī)物除去或回收；污染控制；氣體分離；藥劑回收和再利用有機(jī)物除去或回收；污染控制；氣體分離；藥劑回收和再利用醫(yī)藥及保健醫(yī)藥及保健人造器官；控制釋放；血液分離；消毒；水凈化人造器官；控制釋放；血液分離；消毒；水凈化水處理水處理海水、苦咸水淡化；超純水制備；電廠鍋爐用水凈化；廢水處理海水、苦咸水淡化；超純水制備；電廠鍋爐用水凈化；廢水處理國(guó)防工業(yè)國(guó)防工業(yè)艦艇淡水供應(yīng)；戰(zhàn)地醫(yī)院污水凈化；低放射性水處理；野戰(zhàn)供水艦艇淡水供應(yīng)；戰(zhàn)地醫(yī)院污水凈

4、化；低放射性水處理；野戰(zhàn)供水膜技術(shù)用于生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)n膜生物反應(yīng)器技術(shù)取得間歇發(fā)酵可提高反應(yīng)器效率膜生物反應(yīng)器技術(shù)取得間歇發(fā)酵可提高反應(yīng)器效率15158080倍倍n滲透汽化膜分離技術(shù)比傳統(tǒng)共沸蒸餾節(jié)能滲透汽化膜分離技術(shù)比傳統(tǒng)共沸蒸餾節(jié)能6060n生產(chǎn)裝置總投資為傳統(tǒng)分離方法總投資的生產(chǎn)裝置總投資為傳統(tǒng)分離方法總投資的404080%80% 650 kcal/l130 kcal/l7 wt%乙醇乙醇1380 kcal/l42 wt%乙醇乙醇93 wt%乙醇乙醇99.8 wt%乙醇乙醇980 kcal/l350 kcal/l(90 % ES)(33 % ES)纖維素纖維素發(fā)酵發(fā)酵蒸餾蒸餾蒸餾蒸餾脫水

5、脫水透醇膜透醇膜60 wt%乙醇乙醇99.8 wt%乙醇乙醇透水膜透水膜傳統(tǒng)過(guò)程傳統(tǒng)過(guò)程:發(fā)酵速發(fā)酵速率低、能耗大率低、能耗大膜生物反應(yīng)膜生物反應(yīng)器：器：實(shí)現(xiàn)連實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，降續(xù)生產(chǎn)，降低操作成本低操作成本膜法海水淡化分離方法分離方法反滲透反滲透低溫多效低溫多效多級(jí)閃蒸多級(jí)閃蒸能耗能耗(kWh/m3)3.5710國(guó)家或地區(qū)國(guó)家或地區(qū)沙特沙特中國(guó)中國(guó)長(zhǎng)海長(zhǎng)海中國(guó)中國(guó)長(zhǎng)島長(zhǎng)島中國(guó)中國(guó)滄化滄化設(shè)備能力設(shè)備能力m3/d568001000100018000原水含鹽量原水含鹽量mg/L43700350003400013000能耗能耗kwh/m3754.52.75產(chǎn)水成本產(chǎn)水成本RMBRMB/m34.886

6、.695.131.83反滲透淡化廠的能耗及產(chǎn)水成本反滲透淡化廠的能耗及產(chǎn)水成本 幾種分離方法能耗比較幾種分離方法能耗比較膜法海水淡化嵊泗嵊泗1000噸噸/日反滲透海水淡化裝置日反滲透海水淡化裝置膜法自來(lái)水廠巴黎瓦茲河梅巴黎瓦茲河梅里市里市1414萬(wàn)立方萬(wàn)立方米米/ /天的納濾天的納濾廠，每天為巴廠，每天為巴黎附近黎附近5050萬(wàn)居萬(wàn)居民提供民提供1414萬(wàn)噸萬(wàn)噸飲用水飲用水典型膜應(yīng)用過(guò)程 反滲透n脫鹽裝置的共同單元：n供給水吸入系統(tǒng)n預(yù)處理系統(tǒng)n反滲透膜n產(chǎn)品水后處理n動(dòng)力回收系統(tǒng)水源供水泵預(yù)處理系統(tǒng)高壓泵反滲透膜單元后處理系統(tǒng)分配汽提、消毒能量回收系統(tǒng)濃液排放典型脫鹽系統(tǒng)單元可降低能耗254

7、0沖擊式水輪泵反轉(zhuǎn)泵典型膜應(yīng)用過(guò)程 反滲透海水氯氣FeClSO4陽(yáng)離子聚電介質(zhì)攪拌槽絮凝槽重力過(guò)濾器活性炭過(guò)濾器氯氣0.5m筒式過(guò)濾器阻垢劑 加酸（H2SO4）去膜組件海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)0.5m筒式過(guò)濾器去膜組件深進(jìn)水加酸阻垢劑軟化水處理中的預(yù)處理典型膜應(yīng)用過(guò)程 反滲透濃縮液4段滲透液3段滲透液1段滲透液2段滲透液產(chǎn)品水高水回收率的反滲透級(jí)聯(lián)工藝典型膜應(yīng)用過(guò)程 反滲透應(yīng)用1、海水和苦咸水淡化2、廢水和有害廢水的處理n工業(yè)廢水n市政廢水3、化學(xué)加工工業(yè)的應(yīng)用n電鍍和金屬拋光工業(yè)n造紙工業(yè)n紡織工業(yè)n石油工業(yè)n電力工業(yè)4、食品加工工業(yè)的應(yīng)用n水處理n產(chǎn)品回收n濃縮和脫水n分餾5、地下水和地表水的處

8、理6、納濾的應(yīng)用n廢水處理n產(chǎn)品脫鹽濃縮典型膜應(yīng)用過(guò)程 超濾操作方式n批式濃縮：全循環(huán)、部分循環(huán)n供料排放n全過(guò)濾供料槽供料泵調(diào)節(jié)閥滲透液全循環(huán)V0C0=VtCt+A0tJ(t)Cp(t)dtRi=1-Cp/Cr VCF=V0/VrCr=C0(VCF)Ri典型膜應(yīng)用過(guò)程 超濾 供料槽供料泵調(diào)節(jié)閥部分循環(huán)滲透液循環(huán)泵1、全循環(huán)設(shè)備簡(jiǎn)單，一般在試驗(yàn)研究中采用，泵的費(fèi)用高；2、部分循環(huán)的供料泵提供操作壓力（小流量，高揚(yáng)程），循環(huán)泵提供膜面流速（大流量，低揚(yáng)程）排放供料槽滲透液R1R2P2P1兩級(jí)連續(xù)操作方式Qn-1=An-1Jn-1+Qn供料排放典型膜應(yīng)用過(guò)程 超濾應(yīng)用n牛奶中的應(yīng)用：牛奶脫脂、蛋白

9、預(yù)濃縮、降低乳糖含量n果汁澄清：替代離心過(guò)濾、果膠酶處理、用硅藻土預(yù)涂地真空過(guò)濾等，果汁產(chǎn)量高。n發(fā)酵液處理：回收抗生素等n排放液處理：造紙工業(yè)回收磺化木質(zhì)素、脫油、脫脂等。 超濾過(guò)程的應(yīng)用應(yīng)用過(guò)程分離電泳漆過(guò)程淋洗水，把漆循環(huán)到浸漬槽，使淋洗水再利用酪乳清濃縮/分離乳糖中蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)物果汁澄清降低蘋果汁的濁度紡織定形劑紡織品洗滌液去除聚乙烯醇酒澄清去除紅、白酒中的濁度成分油/水乳化濃縮金屬切削液、冷軋乳化液聚合物膠乳從廢水中濃縮膠乳脫蠟分離低烷烴中的蠟脫瀝青重油脫瀝青中溶劑回收蛋白預(yù)濃縮噴霧干燥前的脫水發(fā)酵液從細(xì)胞或菌體中分離低分子有機(jī)物高嶺土濃縮離心前泥土泥漿部分脫水水處理污泥脫水前的濃縮

10、反滲透的預(yù)處理截留膠體、菌體等典型膜應(yīng)用過(guò)程 超濾n頭苞霉素C的回收n石油化學(xué)和食品工業(yè)的萃取過(guò)程，用超濾回收溶劑；例如從重碳?xì)浠衔镏蟹蛛x低碳?xì)浠衔?；n在天然產(chǎn)品和醫(yī)藥用產(chǎn)品的潛在應(yīng)用是將產(chǎn)品生產(chǎn)和超濾分離相結(jié)合；如將超濾與酶糖化作用結(jié)合，生產(chǎn)葡萄糖。n與化學(xué)絡(luò)合反應(yīng)結(jié)合，生產(chǎn)生物活性物質(zhì)。發(fā)酵液MFUFRO低TDS滲透液HPLC純化的抗生素蛋白質(zhì)、色素去除細(xì)胞收集MF：0.2微米UF：1萬(wàn)分子量RO：聚酰胺反滲透膜典型膜應(yīng)用過(guò)程 超濾n過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性：n膜組件和有關(guān)設(shè)備的成本費(fèi)；n膜組件替換費(fèi)；n化學(xué)清洗劑費(fèi)；n能量使用費(fèi)；n勞力費(fèi)；n折舊費(fèi)。超濾裝置總操作費(fèi)用占總操作費(fèi)用投資費(fèi)38膜更換

11、費(fèi)27能耗16勞力費(fèi)10清洗液5維修費(fèi)4典型膜應(yīng)用過(guò)程 超濾 超濾小結(jié)膜不對(duì)稱膜厚度150 微米孔尺寸250nm推動(dòng)力壓差(110bar)分離機(jī)理篩分膜材料聚合物（聚砜、聚丙烯腈）陶瓷膜（氧化鋁、氧化鋯、碳）應(yīng)用乳品（牛奶、乳清、干酪等）食品（土豆、淀粉、蛋白） ）果汁澄清制藥（抗菌素、酶）廢水處理（冶金、紡織、食品等）典型膜應(yīng)用過(guò)程 微濾終端微濾的應(yīng)用1、制藥溶液的消毒2、飲料的澄清n60年代初，聚合物膜在啤酒業(yè)得以應(yīng)用，90以上應(yīng)用于啤酒、果汁飲料、礦泉水等過(guò)程中。3、半導(dǎo)體生產(chǎn)工業(yè)中液體的純化n氣體過(guò)濾器：去除氣體中的微粒和膠體、菌體等n超純水生產(chǎn)中預(yù)處理和最終供水4、選擇性分析應(yīng)用n消

12、毒過(guò)濾的目的：a、最終消毒，即熱敏感制藥產(chǎn)品細(xì)菌的總?cè)コ?；B、降低細(xì)菌含量，以保持注射液組分中熱源的低含量；c、去除注射液中無(wú)機(jī)和有機(jī)粒子，去除在加工過(guò)程中產(chǎn)生的帶懸浮粒子的氣體。n可應(yīng)用的領(lǐng)域：1）一般服務(wù)：注射用水、氣體、蒸汽的除菌；2）合成非經(jīng)腸道藥；典型膜應(yīng)用過(guò)程 微濾與錯(cuò)流微濾相競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)離心分離能處理含量高的固體，已成熟的技術(shù)，便宜，有許多生產(chǎn)廠家維修費(fèi)用高，高速運(yùn)動(dòng)部件對(duì)粒徑和粒子濃度敏感，分離不完全硅藻土過(guò)濾能處理高含量固體，對(duì)粒子濃度不敏感，已成熟的技術(shù)，便宜，有許多生產(chǎn)廠家對(duì)環(huán)境敞開(kāi)，是致肺癌物，對(duì)料液性能敏感，不能處理小粒子，物料性能變化易引起堵塞，操作

13、費(fèi)用高常規(guī)微濾投資費(fèi)用低，非常適合固含量低的溶液體系粒子去除能力和操作費(fèi)用易受料液中固體物濃度的影響錯(cuò)流微濾對(duì)原料不敏感，產(chǎn)量高，分離效果好，維修費(fèi)用及操作費(fèi)用低投資費(fèi)用高，不會(huì)形成厚濾餅，限制固含量 50，高產(chǎn)率需要全過(guò)濾，需周期性洗膜典型膜應(yīng)用過(guò)程 微濾錯(cuò)流微濾的能力和能滿足分離目的地競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)分離技術(shù)目的錯(cuò)流微濾常規(guī)微濾硅藻土過(guò)濾離心分離高產(chǎn)率的溶解產(chǎn)品高級(jí)高級(jí)可接受可接受固體的純化高級(jí)可接受差或不可行可接受回收極濃縮的固體差或不可行可接受差或不可行高級(jí)固體粒子分級(jí)差或不可行可接受差或不可行高級(jí)保持無(wú)菌條件高級(jí)差或不可行差或不可行不定連續(xù)培養(yǎng)/細(xì)胞回收高級(jí)差或不可行差或不可行可接受廢物降到

14、最少高級(jí)差或不可行可接受典型膜應(yīng)用過(guò)程 微濾生物方面的主要應(yīng)用n液相澄清：抗生素發(fā)酵液的澄清、溶菌液的澄清、蛋白質(zhì)液澄清、酵母溶菌液澄清n固相回收：連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵的細(xì)胞回收、菌細(xì)胞的收獲和沖洗、網(wǎng)狀菌絲體的濃縮、酵母濃縮抗生素的澄清n陶瓷膜過(guò)濾：膜面流速2.5 4 m/s,操作壓力35bar,回收率大于95%。過(guò)濾純化最終產(chǎn)品分離典型分離過(guò)程MF離心硅藻土過(guò)濾離子交換吸附溶劑萃取等電沉淀液液萃取分級(jí)沉淀色譜分離結(jié)晶噴霧干燥冷凍干燥發(fā)酵產(chǎn)物的下游處理分離典型膜應(yīng)用過(guò)程 微濾微濾小結(jié)膜不對(duì)稱膜厚度10150 微米孔尺寸5010,000nm推動(dòng)力壓差(15bar)分離機(jī)理篩分膜材料聚合物（聚砜、聚丙烯

15、腈）陶瓷膜（氧化鋁、氧化鋯、碳）應(yīng)用消毒（食品、藥劑）分析半導(dǎo)體（超純水）生物技術(shù)（澄清、除菌、分級(jí)）廢水處理（冶金、紡織、食品等）醫(yī)藥（血漿除菌、注射液除菌）無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介：無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介： 發(fā)展發(fā)展2 2、自、自8080年代，無(wú)機(jī)膜進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，相繼開(kāi)發(fā)出工業(yè)用無(wú)機(jī)年代，無(wú)機(jī)膜進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，相繼開(kāi)發(fā)出工業(yè)用無(wú)機(jī)微濾膜和無(wú)機(jī)超濾膜及其組件，代替高分子膜在其無(wú)法使用的苛刻微濾膜和無(wú)機(jī)超濾膜及其組件，代替高分子膜在其無(wú)法使用的苛刻條件下使用。條件下使用。20042004年市場(chǎng)將達(dá)到年市場(chǎng)將達(dá)到100100億美元。億美元。（進(jìn)入了民用工業(yè)的（進(jìn)入了民用工業(yè)的快速發(fā)展階段）快速發(fā)展階段）3 3、進(jìn)入

16、、進(jìn)入9090年代，由于無(wú)機(jī)膜優(yōu)異的性能及材料科學(xué)的發(fā)展，年代，由于無(wú)機(jī)膜優(yōu)異的性能及材料科學(xué)的發(fā)展，新的新的膜材料、新的制膜技術(shù)膜材料、新的制膜技術(shù)日益得到發(fā)展。此后進(jìn)入了日益得到發(fā)展。此后進(jìn)入了膜反應(yīng)研究膜反應(yīng)研究的高的高速發(fā)展期。速發(fā)展期。無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介：無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介： 特點(diǎn)特點(diǎn) 與有機(jī)膜相比1、耐高溫：無(wú)機(jī)膜的使用溫度可高于400，甚至可達(dá)800，因此特別適合于高溫操作產(chǎn)物的直接分離或人為提高溫度，以用于高粘度流體的分離；另外用于食品和生物工程領(lǐng)域時(shí)可直接高溫蒸汽清洗和滅菌。2、化學(xué)穩(wěn)定性好：無(wú)機(jī)膜能耐酸堿、耐有機(jī)溶劑，適用于較寬的pH范圍，因此可在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中使用，并可采用化學(xué)試劑進(jìn)行清

17、洗；另外無(wú)機(jī)膜可用于非水溶液體系的分離。3、機(jī)械強(qiáng)度高：無(wú)機(jī)膜特別是分離膜一般以載體膜形式制備，其機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)高于有機(jī)膜，因此可在較高壓力下使用，膜組件及膜微孔不會(huì)產(chǎn)生變形和損壞；還可以高壓反沖進(jìn)行再生。4、抗微生物能力強(qiáng)：一般不與微生物發(fā)生作用，本身無(wú)毒，不污染被分離體系，因此用于食品、生化領(lǐng)域有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。5、無(wú)機(jī)膜具有孔徑分布范圍較窄、分離效率。6、缺點(diǎn)：造價(jià)較高，裝填面積較小，運(yùn)行費(fèi)用偏高無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介：無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介： 特點(diǎn)特點(diǎn)1101001000Pore Diameter, nm010203040PSD 10-7, m-104080120160200PSD 10-7, m-1平均孔徑：100

18、nm50nm20nm陶瓷膜的孔徑分布圖無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介：無(wú)機(jī)膜簡(jiǎn)介：分類與現(xiàn)狀分類與現(xiàn)狀無(wú)機(jī)膜粗孔膜50nm微孔膜2nm致密膜微濾膜超濾膜納濾膜滲 透蒸發(fā)膜反滲透膜氣體分離膜金屬及其合金膜致密陶瓷膜多孔膜中孔膜 250nm無(wú)機(jī)膜集成過(guò)程陶瓷膜在液相分離領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀在食品工業(yè)中的應(yīng)用：始于1980年，主要集中在奶制品、酒類、果汁飲料、調(diào)味品等料液的澄清、濃縮除菌。 在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用：以廢水、廢液的處理為主，主要用于含油廢水的處理以及化工、石油化工中生產(chǎn)廢液處理，其目標(biāo)是回收水中有用成分，使處理后的水循環(huán)利用或達(dá)標(biāo)排放。在生物與制藥工業(yè)中的應(yīng)用：這是一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，主要涉及下游細(xì)胞回收、發(fā)酵液澄清、

19、產(chǎn)品凈化等諸多方面，另外酶膜反應(yīng)器、膜傳感器等也是研究熱點(diǎn)。在食品工業(yè)中的應(yīng)用在食品工業(yè)中的應(yīng)用在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用v牛奶的微濾除菌、乳清濃縮、酸奶處理等 果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用 v主要在蘋果汁、獼猴桃汁等生產(chǎn)中已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。釀酒工業(yè)中的應(yīng)用釀酒工業(yè)中的應(yīng)用 v無(wú)菌低溫啤酒生產(chǎn)、啤酒罐底液處理等工業(yè)已規(guī)模應(yīng)用以及在葡萄酒生產(chǎn)中的應(yīng)用。在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用牛奶MFUFRO脂肪和細(xì)菌脫脂牛奶UF截留物UF滲透物RO濃縮物水高脂奶油飲料生產(chǎn)奶酪特殊奶制品全蛋白乳糖生產(chǎn)發(fā)酵食品和非食品生產(chǎn)蒸發(fā)干燥全奶粉奶罐運(yùn)輸特殊奶品脫脂奶200m3/d固含量9.2蛋白質(zhì)3

20、.6乳糖4.7%灰份0.7預(yù)處理UF滲透液167m3/d乳糖4.7灰份0.7RO滲透液122m3/dBOD500g/m3排放陰溝濃縮液45m3/d乳糖17.4%灰份2.6%動(dòng)物飼料濃縮液33m3/d固含量28.7蛋白質(zhì)21.2%乳糖4.7%灰份0.7奶酪前體46T/d固含量42%添加劑奶油酵母凝乳素青霉素奶酪生產(chǎn)奶酪40T/d固含量47.5%蛋白質(zhì)16.9%UF巴氏殺菌脫脂乳生產(chǎn)奶酪在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用原奶MF脫脂奶UF混合巴氏殺菌 均相化PROCAL奶飲料奶油滲透液超濾法生產(chǎn)飲料奶在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用乳清MF澄清乳清UFUF滲透物RONFEDEDNFRO乳清蛋

21、白濃縮物蛋白質(zhì)分級(jí)膜生物反應(yīng)器肽濃縮乳糖膜生物反應(yīng)器燃料化學(xué)物質(zhì)脂肪、酪蛋白脫鹽乳清濃縮乳清各種乳清蛋白乳清處理水在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用在牛奶工業(yè)中的應(yīng)用果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用用 途 膜特征 備注 澄清預(yù)濾后的蘋果汁 0.2m 的 ZrO2膜 截留分子量 20,000ZrO2膜 150,000 的 ZrO2膜 商業(yè)化 從蘋果渣內(nèi)直接提取蘋果汁 動(dòng)態(tài)金屬氧化物膜 商業(yè)化Ultrapress 酸果蔓汁的澄清 0.45m 的 Al2O3膜 商業(yè)化 其它果汁的澄清： 梨,菠蘿,桃,胡蘿卜,甜菜根,草莓,番石榴 無(wú)機(jī)膜 中試 果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用果 汁 滲透通量 (Lm-2h-1) 膜

22、孔徑 (m) 操作溫度 () 膜壓差 (MPa) 錯(cuò)流速度 (ms-1) 蘋果汁濃縮物 (白利糖度 7071) 17.5 0.2 7075 0.5 4.9 蘋果汁 (固體 1%2%,果膠 1%) 250 0.2 22 0.35 4.9 蘋果汁(白利糖度 12.5,不溶物 1%,果膠 1%) 460 0.2 75 0.4 6.7 橙汁(白利糖度 10.5) 50 0.2 15 0.15 4.4 紅莓子果汁澄清 (固體 5) 167 0.45 50 0.15 4.9 紅果汁 (白利糖度 1214.5) 20 0.45 50 0.35 4.6 風(fēng)梨汁澄清 (溶解物 7%) 240 0.2 50 0.

23、7 5.3 粉紅葡萄柚汁 22 0.2 25 0.15 4.9 蘋果汁生產(chǎn)蘋果汁生產(chǎn) 裝置膜面積：220m2 處理量：17m3/h 全自動(dòng)控制 運(yùn)行通量?jī)?yōu)于國(guó)外裝置 產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于國(guó)外裝置 果汁廠陶瓷膜工程在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用葡萄果漿榨汁未發(fā)酵葡萄汁微濾1擠壓葡萄汁發(fā)酵生酒微濾2準(zhǔn)備上市的酒葡萄果漿榨汁未發(fā)酵葡萄汁擠壓作用（亞硫酸鹽處理，冷凍，離心）擠壓葡萄汁發(fā)酵生酒澄清（整理，過(guò)濾）化學(xué)穩(wěn)定作用：冷凍生物穩(wěn)定作用：巴氏殺菌裝瓶 準(zhǔn)備上市的酒A：傳統(tǒng)工藝 B：膜工藝傳統(tǒng)葡萄酒工藝與膜技術(shù)過(guò)濾工藝比較傳統(tǒng)葡萄酒工藝與膜技術(shù)過(guò)濾工藝比較在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用未濾啤酒離心

24、沉降預(yù)澄清發(fā)酵硅藻土過(guò)濾板框過(guò)濾終端過(guò)濾器滅菌過(guò)濾器發(fā)酵未濾啤酒離心沉降預(yù)澄清錯(cuò)流微濾制成無(wú)菌濾液啤酒過(guò)濾在環(huán)保工業(yè)中的應(yīng)用在環(huán)保工業(yè)中的應(yīng)用在含油廢水處理中的應(yīng)用在含油廢水處理中的應(yīng)用v油田回注水、金屬表面切削液、冷軋乳化液、冷軋乳化液、清洗液廢水等 在化工及石化廢水處理中的應(yīng)用在化工及石化廢水處理中的應(yīng)用 v主要用于回收化工廢水中的貴重金屬及其氧化物等。在其它工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用在其它工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用 v造紙工業(yè)的黑水和白水處理、紡織廢水中PVA回收等。上海寶鋼集團(tuán)公司冷軋線上海寶鋼集團(tuán)公司冷軋線設(shè)備處理能力為：6 6萬(wàn)萬(wàn)m m3 3/ /年，油截留率大于年，油截留率大于99.999.

25、9，水回用率大于，水回用率大于9090，回收油，回收油120120噸噸/ /年年設(shè)備折舊費(fèi)用設(shè)備折舊費(fèi)用 （元）元）3.3918能耗費(fèi)用能耗費(fèi)用 （元）（元）1.559人工費(fèi)用人工費(fèi)用 （元）（元）0.691.4維修維修 （元）（元）0.271.0清洗劑費(fèi)用（元）清洗劑費(fèi)用（元）0.224.0油回收費(fèi)（元）油回收費(fèi)（元）2.252.25水回收費(fèi)（元）水回收費(fèi)（元）0.90(水質(zhì)不穩(wěn)定水質(zhì)不穩(wěn)定)項(xiàng)目項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)陶瓷膜國(guó)產(chǎn)陶瓷膜（元（元/m3)進(jìn)口有機(jī)膜進(jìn)口有機(jī)膜（元（元/m3)總費(fèi)用總費(fèi)用 （元）（元）2.9731.15說(shuō)明 1：年處理10萬(wàn)噸冷軋乳化液廢水設(shè)備，采用國(guó)產(chǎn)陶瓷膜300萬(wàn)元人民幣（武

26、鋼），進(jìn)口有機(jī)膜設(shè)備200萬(wàn)美元（寶鋼，1988年），成本僅是其1/10。 2：有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于上海寶鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)院。鋼鐵冷軋乳化液廢水處理回用技術(shù)鋼鐵冷軋乳化液廢水處理回用技術(shù)在生化與制藥工業(yè)中的應(yīng)用在生化與制藥工業(yè)中的應(yīng)用在發(fā)酵液除菌中的應(yīng)用在發(fā)酵液除菌中的應(yīng)用v乳酸、核酸、青霉素G等提取 在中成藥生產(chǎn)中的應(yīng)用在中成藥生產(chǎn)中的應(yīng)用 v主要用于替代醇沉工藝，除去煎煮液中的雜質(zhì)，研究處于起步階段等。在血漿分離中的應(yīng)用在血漿分離中的應(yīng)用 v已被證實(shí)是可行的方法，但國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)展研究。膜技術(shù)用于膜技術(shù)用于中藥精制中藥精制陶瓷膜的優(yōu)勢(shì)：陶瓷膜的優(yōu)勢(shì)：1、煎煮液無(wú)需冷卻可直接過(guò)濾，減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)；2、膜的再生

27、方便，除菌徹底,膜本身可直接高溫滅菌；3、無(wú)論中藥水提液性質(zhì)如何,對(duì)膜本身沒(méi)有影響；4、對(duì)中藥有效成份基本無(wú)截留；5、口服液生產(chǎn)，放置時(shí)間顯著延長(zhǎng)，無(wú)瓶底沉淀物；6、制片劑或粉劑時(shí)，賦型劑用量比醇沉法減少1/3；7、對(duì)水提液和醇提液均可適用；8、對(duì)單方和復(fù)方中藥均可適用。膜技術(shù)用于中藥精制膜技術(shù)用于中藥精制傳統(tǒng)中藥精致工藝傳統(tǒng)中藥精致工藝( (醇沉法醇沉法) )。工藝復(fù)雜，成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，水溶性有效成分損失大工藝復(fù)雜，成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，水溶性有效成分損失大洗凈洗凈蒸發(fā)蒸發(fā)煎煮煎煮除雜除雜醇沉醇沉乙醇回收乙醇回收蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)濃縮膜過(guò)濾膜過(guò)濾膜濃縮膜濃縮產(chǎn)品產(chǎn)品保留率()氧化苦參堿苦參總黃酮

28、醇沉66.0254.77微濾79.7277.23注：中藥苦參水醇沉與微濾比較陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝黃芪單方微濾與醇沉之成分損失率、固形物去除率、濁度降低率比較樣品號(hào)樣品成分損失率（%） 固形物去除率（%） 濁度降低率（%）A原液B140%醇沉64.527.194.0B250%醇沉67.120.997.4B360%醇沉67.728.698.0B470%70%醇沉醇沉50.530.398.1B580%醇沉57.738.598.6C1800nm濾液17.14.787.6C2200nm200nm濾液濾液25.914.495.1C350nm濾液50.

29、412.096.01. 經(jīng)醇沉及膜分離，經(jīng)醇沉及膜分離，目標(biāo)成分含量均目標(biāo)成分含量均有下降；有下降；2. 膜過(guò)濾后目標(biāo)成膜過(guò)濾后目標(biāo)成分損失明顯低于分損失明顯低于醇沉工藝。醇沉工藝。3. 提高收率的方法提高收率的方法 a. 多次醇沉多次醇沉 b. 加水洗滌過(guò)濾加水洗滌過(guò)濾4. 膜過(guò)程的優(yōu)化尤膜過(guò)程的優(yōu)化尤為重要為重要 陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝糖可清實(shí)驗(yàn)A:糖渴清復(fù)方A組水提液B:糖渴清復(fù)方B組水提液C:中藥金剛藤水提液0.2um對(duì)三種不同中藥體系的滲透性能比較 陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝糖可清

30、中試實(shí)驗(yàn)11味單方藥材A組根莖類B組葉果實(shí)類煎煮液188.8kg煎煮液193kgMF殘留液滲透液加水滲析MF殘留液滲透液加水滲析后續(xù)加工成藥陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝糖可清中試實(shí)驗(yàn)陶瓷膜處理量：250l/h實(shí)驗(yàn)?zāi)み\(yùn)行時(shí)間：1.5小時(shí)膜孔徑：0.2微米，氧化鋯材質(zhì)批次：2次n 總黃酮收率： 95.4%95.4% n固含物去除率：A A組：組：23.4%23.4%，B B組：組：32.6%32.6% 陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝陶瓷分離膜取代醇沉過(guò)程的中藥提取新工藝與醇沉工藝比較檢測(cè)目標(biāo)0.2MF50%醇沉濁度(NTU)90%36016.

31、0MF滲透液滲透液0.915.812.404080120160t / min812162024V / BIX0.01.02.03.04.05.0V / Bix02040608010012014040005000600070008000900010000 b u l k p e r m e a t eq / s c m-1T i m e / m i n滲透液母液3次洗脫后（加水量為原液的次洗脫后（加水量為原液的1/3），母液糖度降低了約），母液糖度降低了約30，表明母液中的單糖已得到了脫除（，表明母液中的單糖已得到了脫除（95%）；電導(dǎo)率）；電導(dǎo)率下降了約下降了約79；納濾工藝具備脫除單糖、脫鹽

32、、濃縮三重功能。納濾工藝具備脫除單糖、脫鹽、濃縮三重功能。膜集成過(guò)程的研究納濾膜分離（納濾膜分離（洋姜洋姜） 溶液糖度和電導(dǎo)率隨操作時(shí)間的變化 固含量固含量濃縮液濃縮液 / %滲透液滲透液 / %原料原料 12.4加水批次加水批次019.81.75119.51.16218.90.974318.40.864膜集成過(guò)程的研究根據(jù)實(shí)驗(yàn)考察以及過(guò)程優(yōu)化的結(jié)果，設(shè)計(jì)了根據(jù)實(shí)驗(yàn)考察以及過(guò)程優(yōu)化的結(jié)果，設(shè)計(jì)了4m3/hr膜集成膜集成工藝，包括陶瓷膜、納濾膜和反滲透膜等分離技術(shù)。工藝，包括陶瓷膜、納濾膜和反滲透膜等分離技術(shù)。 陶瓷膜分離、納濾、反滲透集成新工藝的處理量達(dá)12000噸/年洋姜提取膜工藝膜技術(shù)在生

33、物與制藥工業(yè)中的應(yīng)用 微生物發(fā)酵在生化行業(yè)中具有舉足輕重的地位,終產(chǎn)物都是在發(fā)酵中形成。但發(fā)酵過(guò)程中存在許多制約因素，就分離而言，原料的預(yù)處理中除去蛋白，發(fā)酵中及時(shí)分離微生物代謝產(chǎn)物，發(fā)酵終了后所要求組分從發(fā)酵液中的分離、其它組分的回收利用，以及發(fā)酵廢液的處理，都是發(fā)酵過(guò)程要解決的問(wèn)題。涉及下游細(xì)胞回收、發(fā)酵液澄清、產(chǎn)品凈化等諸多方面，另外酶膜反應(yīng)器、膜傳感器等也是研究熱點(diǎn)。膜技術(shù)在生物與制藥工業(yè)中的應(yīng)用1、目的產(chǎn)物在初始物料中的含量低2、初始物料成分相當(dāng)復(fù)雜3、生物活性物質(zhì)穩(wěn)定性差，易失活、降解4、產(chǎn)品種類繁多5、應(yīng)用面廣，對(duì)純度和含量要求高膜技術(shù)在生物與制藥工業(yè)中的應(yīng)用1、條件溫和，能保持生物活性2、選擇性好，分離系數(shù)高3、活性產(chǎn)物的量和具有較高的收率4、分離步驟明顯減少5、分離快速，生產(chǎn)能力顯著提高膜技術(shù)在生物與制藥工業(yè)中的應(yīng)用n發(fā)酵液澄清n細(xì)胞分離與收集n酶、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的濃縮與精制n抗生素的回收及純化n氨