膜組件及膜分離

藥物分離與純化技術課程

項目5膜分離技術

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畫）由圓管式膜及膜的支撐體構成，單管或多管管束式，料液從內向外流動。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側或外側，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畫）將膜、間隔物等按一定順序排列在一起經卷繞形成；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構圖膜組件及膜分離4、中空纖維式膜（此處中空纖維式膜組件動畫）中空纖維膜的內徑0.2~1.0mm，膜厚0.2~0.7mm料液可以采用從內向外流動，也可以采用從外向內流動。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被截留而在膜表面處聚積→膜表面上被截留的大分子溶質濃度增大→高于主體中大分子溶質的濃度，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致膜性能下降的現(xiàn)象。滲透通量下降是一個重要的膜污染標志膜組件及膜分離1、膜污染的主要原因微濾膜（孔徑較大）--顆粒堵塞超濾膜（滲透通量大擴散系數(shù)低）←濃差極化反滲透膜（滲透通量低傳質系數(shù)大）←膜表面對溶質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；對原料液進行處理；選擇最佳的實驗條件；對膜進行清洗。膜組件及膜分離四、膜分離過程1、微濾以多孔細小薄膜為過濾介質，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理：依據(jù)分子大小的差異分離過程（簡單篩分）：在推動力（壓力差）的作用下，大于膜孔徑的溶質或懸浮粒子被截留，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構對不同分子量物質進行選擇性分離。應用：無菌純凈水的生產；不同高分子物質的分離。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，滲透通量與壓力差成正比；壓力差逐漸增大時，開始產生濃差極化現(xiàn)象，滲透通量的增大逐漸減慢；當膜面產生凝膠層時，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