膜分離技術(shù)-膜技術(shù)概述(藥物分離純化課件)

膜分離技術(shù)—膜技術(shù)概述(藥物分離純化課件)目錄膜分離技術(shù)基本概念與原理常見膜分離技術(shù)及其特點膜材料選擇與制備工藝藥物分離純化過程中的膜技術(shù)應(yīng)用實例膜分離技術(shù)操作參數(shù)優(yōu)化與設(shè)備選型膜污染防控與清洗再生方法探討01膜分離技術(shù)基本概念與原理Part膜的定義及分類膜是一種具有選擇性分離功能的材料，它能使不同組分在膜兩側(cè)產(chǎn)生濃度差或電位差，從而實現(xiàn)物質(zhì)的分離、純化或濃縮。膜的定義根據(jù)膜的材料和結(jié)構(gòu)不同，可分為有機膜、無機膜和復(fù)合膜等；根據(jù)膜的孔徑大小，可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。膜的分類膜分離技術(shù)主要利用膜的選擇性透過原理，即不同物質(zhì)在膜中的透過速率不同，從而實現(xiàn)物質(zhì)的分離。這種選擇性透過原理與物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)（如分子大小、電荷、親疏水性等）以及膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)密切相關(guān)。膜分離原理膜分離過程通常包括原料液的預(yù)處理、膜的選擇與制備、膜組件的設(shè)計與制造、膜分離操作以及膜的清洗與再生等步驟。其中，原料液的預(yù)處理對于保證膜分離效果和使用壽命至關(guān)重要。膜分離過程膜分離原理及過程在藥物生產(chǎn)過程中，常常需要從復(fù)雜的混合物中分離出目標藥物，并對其進行純化和濃縮。傳統(tǒng)的分離方法如蒸餾、萃取等存在操作復(fù)雜、能耗高等問題，而膜分離技術(shù)具有操作簡便、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，因此在藥物分離純化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。藥物分離純化例如，納濾膜可用于抗生素的分離純化，通過調(diào)節(jié)操作條件和選擇合適的納濾膜，可以實現(xiàn)抗生素的高效分離和濃縮；超濾膜可用于蛋白質(zhì)類藥物的分離純化，通過超濾膜的截留作用，可以去除溶液中的雜質(zhì)和微生物，得到高純度的蛋白質(zhì)藥物。應(yīng)用實例膜技術(shù)在藥物分離純化中的應(yīng)用02常見膜分離技術(shù)及其特點Part03應(yīng)用預(yù)處理、飲用水生產(chǎn)、工業(yè)廢水處理等。01過濾精度0.1-10μm02原理利用微孔濾膜攔截水中的懸浮物、細菌、部分病毒等大尺寸物質(zhì)。微濾（MF）過濾精度010.001-0.1μm原理02通過超濾膜的表面微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進行選擇性分離。超濾膜孔徑比微濾膜更小，可以進一步去除水中的膠體、大分子有機物、病毒等。應(yīng)用03飲用水深度處理、工業(yè)廢水處理及回用、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等。超濾（UF）0.001-0.01μm過濾精度納濾膜具有納米級的孔徑，介于超濾和反滲透之間。納濾膜對水中的溶解性鹽類具有選擇性分離作用，可以實現(xiàn)一價和二價離子的分離。原理飲用水軟化、工業(yè)廢水處理及回用、食品加工、醫(yī)藥制造等。應(yīng)用納濾（NF）過濾精度<0.001μm原理反滲透膜具有極高的過濾精度，能夠去除水中的溶解鹽類、膠體、有機物、細菌、病毒等幾乎所有雜質(zhì)。反滲透過程需要施加壓力使水通過反滲透膜，實現(xiàn)純水和雜質(zhì)的分離。應(yīng)用海水淡化、苦咸水淡化、超純水制備、工業(yè)廢水處理及回用等。反滲透（RO）03膜材料選擇與制備工藝Part常見膜材料類型及性能比較以高分子聚合物為主要材料，具有良好的成膜性、柔韌性和化學(xué)穩(wěn)定性。常見有機膜材料包括聚砜、聚酰胺、醋酸纖維素等。無機膜以無機物（如陶瓷、金屬氧化物等）為主要材料，具有高機械強度、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點。常見無機膜材料包括氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅等。復(fù)合膜由兩種或兩種以上材料復(fù)合而成，兼具各單一材料的優(yōu)點，如有機-無機復(fù)合膜、高分子合金膜等。有機膜膜材料制備方法簡述溶液澆鑄法將高分子聚合物溶解在適當溶劑中，通過刮刀或刮板在基板上刮涂成膜，然后蒸發(fā)溶劑得到薄膜?；瘜W(xué)氣相沉積法利用化學(xué)反應(yīng)在基體表面沉積一層薄膜。熔融拉伸法將高分子聚合物加熱至熔融狀態(tài)，通過拉伸或吹塑等方法制備成膜。界面聚合法在兩種不相溶的液體界面處發(fā)生聚合反應(yīng)，生成一層薄膜。膜材料改性提高性能策略表面改性通過物理或化學(xué)方法在膜表面引入特定官能團或結(jié)構(gòu)，改善膜的分離性能、抗污染性能等。生物技術(shù)改性利用生物技術(shù)手段對膜材料進行基因工程改造或酶處理，賦予膜材料特定的生物活性或生物相容性。共混改性將兩種或多種高分子聚合物共混，制備出具有優(yōu)異性能的共混膜。納米技術(shù)改性利用納米技術(shù)在膜材料中引入納米粒子或納米結(jié)構(gòu)，提高膜的機械強度、分離性能等。04藥物分離純化過程中的膜技術(shù)應(yīng)用實例Part利用微濾或超濾膜去除抗生素發(fā)酵液中的菌體、大分子蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，提高產(chǎn)品純度和收率。膜過濾技術(shù)膜濃縮技術(shù)膜分離技術(shù)采用納濾或反滲透膜對抗生素發(fā)酵液進行濃縮，減少后續(xù)處理工序和能耗。通過離子交換膜或電滲析等方法，實現(xiàn)抗生素的分離和純化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。030201抗生素類藥物的分離純化蛋白質(zhì)類藥物的分離純化膜超濾技術(shù)利用超濾膜去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子雜質(zhì)、無機鹽等，實現(xiàn)蛋白質(zhì)的初步純化。膜層析技術(shù)采用親和層析、離子交換層析等膜層析技術(shù)，對蛋白質(zhì)進行進一步分離和純化。膜透析技術(shù)利用透析膜去除蛋白質(zhì)溶液中的低分子量雜質(zhì)，如多肽、氨基酸等。通過超濾、納濾等膜分離技術(shù)，提取中藥中的有效成分，如黃酮、多糖等。膜分離技術(shù)采用反滲透或納濾膜對中藥提取液進行濃縮，提高有效成分的含量。膜濃縮技術(shù)利用離子交換膜、電滲析等技術(shù)對中藥提取物進行進一步純化，去除雜質(zhì)和重金屬等有害物質(zhì)。膜純化技術(shù)中藥有效成分的提取和濃縮05膜分離技術(shù)操作參數(shù)優(yōu)化與設(shè)備選型Part010203膜通量與截留率膜通量是單位時間內(nèi)通過單位膜面積的物質(zhì)的量，截留率則是被膜截留的物質(zhì)的量與原料液中該物質(zhì)總量的比值。操作參數(shù)如壓力、溫度、pH值、離子強度等會影響膜通量和截留率，進而影響分離效果。膜污染與清洗膜污染是指物質(zhì)在膜表面或膜孔內(nèi)的沉積，導(dǎo)致膜通量下降和分離性能變差。操作參數(shù)如料液濃度、流速、操作壓力等會影響膜污染程度，需要定期清洗以恢復(fù)膜性能。能耗與成本操作參數(shù)如壓力、溫度、流速等會影響膜分離過程的能耗和成本。優(yōu)化這些參數(shù)可以降低能耗和成本，提高分離過程的經(jīng)濟性。操作參數(shù)對分離效果的影響分析

設(shè)備選型依據(jù)和建議膜材料選擇根據(jù)分離對象和分離要求選擇合適的膜材料，如有機膜、無機膜、金屬膜等。同時要考慮膜的耐化學(xué)性、耐溫性、耐壓性等性能。設(shè)備結(jié)構(gòu)類型根據(jù)處理量、占地面積、操作便捷性等因素選擇合適的設(shè)備結(jié)構(gòu)類型，如板式膜組件、管式膜組件、卷式膜組件等。設(shè)備性能參數(shù)關(guān)注設(shè)備的性能參數(shù)如膜面積、設(shè)計通量、操作壓力范圍、清洗方式等，確保設(shè)備滿足分離要求。工藝流程設(shè)計及優(yōu)化策略工藝流程組合根據(jù)分離對象和分離要求，選擇合適的工藝流程組合，如超濾+反滲透、納濾+電滲析等。通過工藝流程的組合可以實現(xiàn)更高的分離效率和更好的經(jīng)濟性。預(yù)處理工藝針對原料液的性質(zhì)，設(shè)計合適的預(yù)處理工藝，如過濾、調(diào)節(jié)pH值、去除雜質(zhì)等，以保證膜分離過程的順利進行。工藝流程優(yōu)化針對實際運行過程中出現(xiàn)的問題，對工藝流程進行優(yōu)化改進，如調(diào)整操作參數(shù)、改進設(shè)備結(jié)構(gòu)、優(yōu)化清洗方式等。通過工藝流程的優(yōu)化可以提高分離效率、降低能耗和成本。06膜污染防控與清洗再生方法探討Part形成原因原料液中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞。膜材料或膜組件本身的性質(zhì)也可能導(dǎo)致膜污染。膜污染形成原因及危害性分析危害性導(dǎo)致膜通量下降，分離性能變差?？s短膜的使用壽命，增加運行成本。影響產(chǎn)品質(zhì)量和收率。01020304膜污染形成原因及危害性分析關(guān)閉超濾液出口閥門，全開濃縮水出口閥門，使膜面流速增大，對去除表面附著松軟物質(zhì)較為有效。等壓沖洗法利用超濾產(chǎn)水或超純水對膜表面進行高速反沖洗，可有效去除表面附著的污染物。高純水反沖洗法清洗再生方法分類介紹清洗再生方法分類介紹氣擦洗法：利用空氣與超濾產(chǎn)水或超純水混合液在膜表面進行高速擦洗，可有效去除表面附著的污染物。STEP01STEP02STEP03清洗再生方法分類介紹酸洗法常用堿有氫氧化鈉等，可有效去除有機物、微生物和油脂類污染物。堿洗法氧化劑清洗法常用氧化劑有次氯酸鈉、雙氧水等，可有效去除有機物和微生物類污染物。常用酸有檸檬酸、鹽酸等，可有效去除無機鹽垢類污染物。