膜組件及膜分離

藥物分離與純化技術(shù)課程

項(xiàng)目5膜分離技術(shù)

5.2膜及膜組件

———膜組件及膜分離大綱

1.膜組件類型2.濃差極化3.膜污染4.膜分離過程5.影響膜分離的因素膜組件及膜分離膜組件是膜分離裝置的核心，由膜、支撐材料、間隔物、支撐材料組成。膜組件分為板式膜、管式膜、卷式膜、中空纖維式膜四種類型。一、膜組件類型膜組件及膜分離1、板式膜（此處插入平板式膜組件動(dòng)畫）板式膜是最早使用的一種膜組件料液水平流過膜表面→溶劑等小分子物質(zhì)透過膜膜組件及膜分離膜組件及膜分離2、管式膜（此處插入管式膜組件動(dòng)畫）由圓管式膜及膜的支撐體構(gòu)成，單管或多管管束式，料液從內(nèi)向外流動(dòng)。把膜和支撐體均制成管狀，使二者組合，或者將膜直接刮制在支撐管的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，將數(shù)根膜管組裝在一起。管式膜元件膜組件及膜分離3、卷式膜（此處螺旋卷膜組件動(dòng)畫）將膜、間隔物等按一定順序排列在一起經(jīng)卷繞形成；料液沿軸向流過膜表面；滲透液則沿螺旋通道匯入中心管流出。膜組件及膜分離卷式膜器件結(jié)構(gòu)圖膜組件及膜分離4、中空纖維式膜（此處中空纖維式膜組件動(dòng)畫）中空纖維膜的內(nèi)徑0.2~1.0mm，膜厚0.2~0.7mm料液可以采用從內(nèi)向外流動(dòng)，也可以采用從外向內(nèi)流動(dòng)。膜組件及膜分離二、濃差極化1、什么是濃差極化大分子溶質(zhì)被截留而在膜表面處聚積→膜表面上被截留的大分子溶質(zhì)濃度增大→高于主體中大分子溶質(zhì)的濃度，即為濃差極化。濃差極化不良后果：膜的傳遞性能及膜的處理能力迅速降低、縮短膜的使用壽命膜組件及膜分離2、如何減輕濃差極化改變膜分離操作方式→錯(cuò)流過濾；提高料液流速等。膜組件及膜分離三、膜污染

由于膜表面形成了附著層或膜孔堵塞等外部因素導(dǎo)致膜性能下降的現(xiàn)象。滲透通量下降是一個(gè)重要的膜污染標(biāo)志膜組件及膜分離1、膜污染的主要原因微濾膜（孔徑較大）--顆粒堵塞超濾膜（滲透通量大擴(kuò)散系數(shù)低）←濃差極化反滲透膜（滲透通量低傳質(zhì)系數(shù)大）←膜表面對溶質(zhì)的吸附和沉積作用膜組件及膜分離2、去除污染方法：膜材料的選取及膜組件安裝；對原料液進(jìn)行處理；選擇最佳的實(shí)驗(yàn)條件；對膜進(jìn)行清洗。膜組件及膜分離四、膜分離過程1、微濾以多孔細(xì)小薄膜為過濾介質(zhì)，將微粒從溶液中除去的操作。主要用于分離亞微米級顆粒分離機(jī)理：依據(jù)分子大小的差異分離過程（簡單篩分）：在推動(dòng)力（壓力差）的作用下，大于膜孔徑的溶質(zhì)或懸浮粒子被截留，而小于膜孔徑的分子隨溶劑一起透過膜。管式微濾膜膜組件及膜分離2、超濾通過膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對不同分子量物質(zhì)進(jìn)行選擇性分離。應(yīng)用：無菌純凈水的生產(chǎn)；不同高分子物質(zhì)的分離。膜組件及膜分離3、反滲透利用反滲透膜的選擇透過特性，使溶劑透過膜而從溶液中分離出來。膜組件及膜分離五、影響膜分離的因素1、壓力純水：滲透通量與壓力差成正比溶液：壓力差較小時(shí)，滲透通量與壓力差成正比；壓力差逐漸增大時(shí)，開始產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，滲透通量的增大逐漸減慢；當(dāng)膜面產(chǎn)生凝膠層時(shí)，滲透通量趨于定值（臨界滲透通量）膜組件及膜分離2、溫度溫度↑→料液黏度↓→滲透通量↑；膜、料液、溶質(zhì)的穩(wěn)定性允許盡量選取較高的操作溫度3、料液濃度和流速濃度↑→黏度↑→濃差極化現(xiàn)象→滲透通量