固液分離與設(shè)備-膜分離及設(shè)備（生物制藥設(shè)備課件）

微孔膜任務(wù)二1.微孔膜

微濾是利用微孔膜孔的篩分作用，在靜壓差推動下，將濾液中大于膜孔徑的微粒、細(xì)菌及懸浮物質(zhì)等截留下來，達(dá)到除去濾液中微粒與澄清溶液的目的。微孔膜孔徑為0.05～10μm，用于分離或純化直徑約為0.02～10μm的微粒、細(xì)菌等物質(zhì)微膜工作原理①篩分作用，即膜孔能截留比其孔徑大或相當(dāng)?shù)奈⒘＃虎诩軜蜃饔?；③吸附作用，包括物理、化學(xué)吸附，吸附作用可將粒子截留于膜表面甚至于膜內(nèi)部。2.微濾過程的操作（1）無流動操作

原料液置于膜的上游，在壓差推動下，溶劑和小于膜孔的顆粒透過膜，大于膜孔的粒子則被截留，該壓差可通過原料液側(cè)加壓或透過液側(cè)抽真空產(chǎn)生。不銹鋼圓盤單層過濾器（2）錯流操作

原料液以切線方向流過膜表面，在壓力作用下通過膜，料液中的顆粒則被膜截留而停留在膜表面形成一層污染層。

錯流動操作的料液流經(jīng)膜表面時產(chǎn)生的高剪切力可使沉淀積在膜表面的顆粒擴(kuò)散回主體流，從而被帶出微濾組件使該污染層不再無限增厚而保持在一個較薄的穩(wěn)定水平。3.微濾的應(yīng)用

微濾技術(shù)利用篩分原理分離大小為0.05～10μm的粒子，不僅能除去液體中較小的固體粒子，如極細(xì)的藥渣、泥沙、纖維等，而且可以截留淀粉、樹脂、多糖、蛋白質(zhì)及油脂等大分子物質(zhì)，具有較好的澄清除雜效果。任務(wù)三超濾膜任務(wù)四陶瓷膜一、超濾膜

超濾膜能分離出l～l0nm的微粒。超濾既可分離溶液中的某些溶質(zhì)，又可應(yīng)用于分離膠體懸浮體。1.超濾的基本原理

通過濾膜流動的流體中，含有的分子體積較大的溶質(zhì)可以被濾膜截留，而分子體積較小的溶質(zhì)不能被濾膜截留。濃度極化

在超濾過程中，靠近膜面處的溶液因其中溶劑和小分子物質(zhì)常形成一層近于固體的凝膠層，其阻力大于超濾膜本身，同時將分子量小于截留值的溶質(zhì)也被截留，起到次級膜的作用，因而使液體透過速度與截留性能均受影響。

提高濾速，使液體在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動，利用流體的動力作用將膜面上的截留物沖洗掉，結(jié)果既能保持濾速，又可使截留物呈液體濃縮物而被回收。2.超濾膜的規(guī)格型號超濾膜的孔徑以截留(95%)特定物質(zhì)的相對分子質(zhì)量來表示按相對分子質(zhì)量分類二、陶瓷膜1.陶瓷膜簡介由Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2等無機(jī)材料制成，其孔徑為2～50mm。具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、堿、有機(jī)溶劑；機(jī)械強(qiáng)度大，可反向沖洗；抗微生物能力強(qiáng)；耐高溫；孔徑分布窄，分離效率高等特。2.陶瓷膜的結(jié)構(gòu)及分類裝填陶瓷膜的膜組件稱之為陶瓷膜組件或者為無機(jī)膜組件平板小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室研究管式膜組合起來形成類似于列管換熱器的形式多通道一圓截面上分布著多個通道，一般通道數(shù)為7，19和373.陶瓷膜的特點(diǎn)

分離精度高，過濾級別可選，可維持高通量下的長期穩(wěn)定運(yùn)行，抗污染能力強(qiáng)，分離過程中無二次溶出物產(chǎn)生，陶瓷膜孔不會因?yàn)殚L期處在高溫狀態(tài)下或者是酸、堿體系下而發(fā)生膜本體或者膜孔的溶漲。陶瓷膜管耐高溫性能好，可處理高溫液體，并用蒸汽反沖再生和高溫原位消毒滅菌。機(jī)械強(qiáng)度大，pH適用范圍廣，膜面不易形成污染，可有效減輕膜領(lǐng)域濃差極化現(xiàn)象，保持系統(tǒng)長期穩(wěn)定的高處理通量。

陶瓷膜系統(tǒng)通過簡便的清洗，即可在短時間內(nèi)完全恢復(fù)膜性能，膜再生性能極強(qiáng)，且清洗成本低。陶瓷膜使用壽命長，是有機(jī)膜材質(zhì)制作的膜元件使用壽命的幾倍甚至幾十倍。

4.陶瓷膜的發(fā)展趨勢

一是進(jìn)一步完善已商品化的無機(jī)超濾和微濾膜，發(fā)展具有分子篩功能的納濾膜、氣體分離膜和滲透汽化膜；二是在致密膜研究中，超薄金屬及其合金膜及具有離子混合傳導(dǎo)能力的固體電解質(zhì)膜是重要方向。任務(wù)一膜分離法一、膜分離過程

用天然或合成的、具有選擇透過性的薄膜為介質(zhì)，原料側(cè)液體或氣體混合物中的某一或某些組分選擇性地透過膜，實(shí)現(xiàn)分離、分級、提純或富集的過程。

膜分離過程與其他傳統(tǒng)分離方法相比具有分離效率高、能耗較低、膜組件結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、分離范圍廣等優(yōu)勢，不僅適用于熱敏性物質(zhì)的分離、分級、濃縮與富集，而且適用于從病毒、細(xì)菌到微粒廣泛范圍的有機(jī)物和無機(jī)物的分離及許多理化性質(zhì)相近的混合物的分離。二、膜的材質(zhì)1.有機(jī)高分子膜纖維素類：可以在120℃，熱壓滅菌30min。聚酰胺類：高強(qiáng)度、耐高溫，用于弱酸、稀酸、堿等溶劑聚四氟乙烯用于酸、堿、有機(jī)溶劑，耐200°C高溫，聚氯乙烯耐醇類和中強(qiáng)酸堿，耐熱性差，不能加熱滅菌其他聚丙烯膜聚四氟乙烯膜2.無機(jī)膜

無機(jī)膜可分為金屬膜材料和陶瓷膜材料。陶瓷膜材料包括Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2等氧化物以及胺化硅、碳化硅等非氧化物。陶瓷膜