呼和浩特职业学院教案首页 课 题第六章膜分离技术 授课时间 4.13,4.15 授课对象 2013级生物技术及应用1、2班 授课学时 4 1.掌握膜分离方法及原理 教学目的2.了解常用的膜 3.掌握透析的方法及应用 教学重点 透析的方法及应用 教学难点 膜的选择 教学方法 举例法，比较法，图示法，提问法，作业法等 (一)组织教学：点名、检查学生的出勤情况(5min) (二)临床案例：血液透析，导入新课：膜有哪些，各自 教学步骤 有什么特点(15min) 什 (三)开始讲解（概念，种类，特点，应用）(150min) 内容提要 (四)小结与思考题(8min) (五)结束本次，学生讨论(2min) 备注
呼和浩特职业学院教案首页 课 题 第六章 膜分离技术 授课时间 4.13,4.15 授课对象 2013 级生物技术及应用 1、2 班 授课学时 4 教学目的 1．掌握膜分离方法及原理 2．了解常用的膜 3．掌握透析的方法及应用 教学重点 透析的方法及应用 教学难点 膜的选择 教学方法 举例法，比较法，图示法，提问法，作业法等 教学步骤 及 内容提要 （一）组织教学:点名、检查学生的出勤情况（5min） （二）临床案例：血液透析，导入新课：膜有哪些，各自 有什么特点（15min） （三）开始讲解（概念，种类，特点，应用）（150min） （四）小结与思考题（8min） （五）结束本次，学生讨论（2min） 备注
血液透析及原理： 导入：透析膜有哪些，各自有什么特点？除了透析膜还有哪些膜在生产生活 副板书 第大章膜分离技术 第一节概述 一、膜分离技术概念及分类 (一)膜分高技术概念 提问：可 根据过滤介质的不同，过滤可以分为膜过滤和非膜过滤两大类。粗滤和以用来过 部分微滤采用高分子膜以外的物质作为过滤介质，称为非膜过滤，简称为过滤的介质 滤：而大部分微滤以及超滤、反渗透、透析、电渗析等采用各种高分子膜为有哪些？ 过滤介质，称为膜过滤，又称为膜分离技术。 借助于一定孔径的高分子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物 质颗粒或分子进行分离的技术称为膜分离技术。 膜分离所使用的薄膜主要是由丙烯腈、醋酸纤维素、赛璐玢以及尼龙等 高分子聚合物制成的高分子膜。有时也采用动物膜等。膜分离过程中，薄膜 的作用是选择地让小于其孔径的物质颗粒或分子通过，而把大于其孔径的颗
血液透析及原理：血 液 导入：透析膜有哪些，各自有什么特点？除了透析膜还有哪些膜在生产生活 中？ 第六章 膜分离技术 第一节 概述 一、膜分离技术概念及分类 （一）膜分离技术概念 根据过滤介质的不同，过滤可以分为膜过滤和非膜过滤两大类。粗滤和 部分微滤采用高分子膜以外的物质作为过滤介质，称为非膜过滤，简称为过 滤；而大部分微滤以及超滤、反渗透、透析、电渗析等采用各种高分子膜为 过滤介质，称为膜过滤，又称为膜分离技术。 借助于一定孔径的高分子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物 质颗粒或分子进行分离的技术称为膜分离技术。 膜分离所使用的薄膜主要是由丙烯腈、醋酸纤维素、赛璐玢以及尼龙等 高分子聚合物制成的高分子膜。有时也采用动物膜等。膜分离过程中，薄膜 的作用是选择地让小于其孔径的物质颗粒或分子通过，而把大于其孔径的颗 粒截留。膜的孔径有多种规格可供使用时选择。 副板书 提问：可 以用来过 滤的介质 有哪些？ 黑龙江生物科技职业学院教案（第 页）
(二)膜分离技术的分类 1、膜分离技术可按分离粒子或分子大小给以分类，共有六种膜分离过 程，具体分类如下： 副板书 离子花用十大分子范十微子强十粒子范十粒子 米10,10 0 在黑板上 米过」 画出 型10-1六种澳分离过程分离的粒子大小花国 2、膜分离技术还可根据物质颗粒或分子通过薄膜的原理和推动力的不 同，可以分为3大类。 (1)加压膜分离 加压膜分离是以薄膜两边的流体静压力差为推动力的膜分离技术。在前 压力差的作用下，小于孔径的物质颗粒穿过膜孔，而大于孔径的颗粒被截留。 根据所截留的物质颗粒的大小不同，加压膜分离可分为微滤、超滤和反 渗透等4种。 重点在于 悬浮粒子 将原理给 学生讲解 ▲■●◆XX 清楚并 ▲■●◆ 大分子 超滤 ■ ■● ● 二价是 ■ ● 游离酸 ▲■ ▲■ 单价盐 诱 人不游离酸 膜的分类与物性
（二）膜分离技术的分类 1、膜分离技术可按分离粒子或分子大小给以分类，共有六种膜分离过 程，具体分类如下： 2、膜分离技术还可根据物质颗粒或分子通过薄膜的原理和推动力的不 同，可以分为 3 大类。 （1）加压膜分离 加压膜分离是以薄膜两边的流体静压力差为推动力的膜分离技术。在静 压力差的作用下，小于孔径的物质颗粒穿过膜孔，而大于孔径的颗粒被截留。 根据所截留的物质颗粒的大小不同，加压膜分离可分为微滤、超滤和反 渗透等 4 种。 副板书 在黑板上 画出 重点在于 将原理给 学生讲解 清楚并 膜的分类与物性 反渗透 纳滤 超滤 微滤 单价盐 不游离酸 水 悬浮粒子 大分子 糖 二价盐 游离酸 ▲ ■ ● ◆ × ▲ ■ ● ◆ × ▲ ■ ● ◆ × ▲ ■ ● ◆ × × × × × ▲ ■ ● ◆ ▲ ■ ● ◆ ▲ ■ ● ◆ ◆ ◆ ◆ ▲ ■ ● ▲ ■ ● ▲ ■ ●● ● ● ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ■ ■ ■ ▲ ▲ ▲
①微滤 微滤是以微滤膜（也可以用非膜材料）作为过滤介质的膜分离技术。微 滤膜所截留的颗粒直径为0.2~2μm。微滤过程所使用的操作压力一般在 0.1Mpa以下。 ②超滤 超滤又称超过滤。是借助于超滤膜将不同大小的物质颗粒或分子分离的 技术。超滤膜截留的颗粒直径为20~2000A,相当于分子质量为1×103~5× 10Da主要用于分离病毒和各种生物大分子。 ③纳米过滤 纳米过滤介于超滤和反渗透之间，它也以压力差为推动力，但所需外加压力 比反渗透低得多，能从溶液中分离出相对分子质量为300~1000的物质而允 许盐类透出，是集浓缩与透析为一体的节能膜分离方法，已在许多工业中得 到有效的应用 ④反渗透 反渗透膜的孔径小于20A,被截留的物质分子质量小于1000Da,操作 压力为0.7~13Mpa,主要用于分离各种离子和小分子物质.在无离子水的制备 结合设备 海水淡化等方面广泛应用。 课上学过 的知识相 一想何谓 反渗诱？ 纯水 半 半适服 a渗透 (1)电场膜分离 电场膜分离是在半透膜的两侧分别装上正、负电极。在电场作用下，小 画图给予 分子的带电物质或离子向着与其本身所带电荷相反的电极移动，透过半透膜， 解释 而达到分离的目的。电渗析和离子交换膜渗析即属于此类。 含盐蛋白质料液 目888日1 + 阳极 监水韩新白质溶液止水 电渗析主要用于酶液或其他溶液的脱盐、海水淡化、纯水制备以及其他 带电荷小分子的分离。也可以将凝胶电泳后的含有蛋白质或核酸等的凝胶切 开，置于中心室，经过电渗析，使带电荷的大分子从凝胶中分离出来
教学 ①微滤 微滤是以微滤膜（也可以用非膜材料）作为过滤介质的膜分离技术。微 滤膜所截留的颗粒直径为 0.2～2µm。微滤过程所使用的操作压力一般在 0.1Mpa 以下。 ②超滤 超滤又称超过滤。是借助于超滤膜将不同大小的物质颗粒或分子分离的 技术。超滤膜截留的颗粒直径为 20～2000Ǻ，相当于分子质量为 1×103～5× 105Da,主要用于分离病毒和各种生物大分子。 ③纳米过滤 纳米过滤介于超滤和反渗透之间，它也以压力差为推动力，但所需外加压力 比反渗透低得多，能从溶液中分离出相对分子质量为 300～1000 的物质而允 许盐类透出，是集浓缩与透析为一体的节能膜分离方法，已在许多工业中得 到有效的应用。 ④反渗透 反渗透膜的孔径小于 20 Ǻ，被截留的物质分子质量小于 1000 Da，操作 压力为 0.7～13Mpa,主要用于分离各种离子和小分子物质。在无离子水的制备, 海水淡化等方面广泛应用。 （1）电场膜分离 电场膜分离是在半透膜的两侧分别装上正、负电极。在电场作用下，小 分子的带电物质或离子向着与其本身所带电荷相反的电极移动，透过半透膜， 而达到分离的目的。电渗析和离子交换膜渗析即属于此类。 电渗析主要用于酶液或其他溶液的脱盐、海水淡化、纯水制备以及其他 带电荷小分子的分离。也可以将凝胶电泳后的含有蛋白质或核酸等的凝胶切 开，置于中心室，经过电渗析，使带电荷的大分子从凝胶中分离出来。 结合设备 课上学过 的知识想 一想何谓 反渗透？ 画图给予 解释 渗透和反渗透
第二节透析 一、透析原理 透析是应用得最早的膜分离技术。1861年首次利用来源于动物的半透彤 去除多糖、蛋白质溶液中的无机盐。 透析法的特点是用于分离两类分子量差别较大的物质，即将分子量10 级以上的大分子物质与分子量在10级以下的小分子物质分离。由于是分子水 平的分离，故无相的改变。透析法都是在常压下依靠小分子物质的扩散运动 来完成的，此点不同于超滤。 透析法多用于去除大分子溶液中的小分子物质，此称为脱盐。其次常用 来对溶液中小分子成分进行缓慢的改变，这就是所谓的透析平衡，如透析结 品等。 透析膜两边都是液体，一边是供试样品液，主要成分是生物大分子，是 试验过程中需要留下的部分，被称作“保留液”：另一边是“纯净”溶剂，即 本节课的 重点内容 水或缓冲液，是供经薄膜扩散出来的小分子物质逗留的空间场所，或是提供 平衡小分子物质的“仓库”，透析完成后往往是不要的，被称作“渗出液”。 透析职 ○大分子 ●小分子 副板书 二、透析膜 (一）透析膜材料 可用动物膜、羊皮纸、火棉胶或赛璐玢等制成。透析时，一般将半透膜 制成透析袋、透析管、透析槽等形式。透析时，欲分离的混合液装在透析膜 内侧，外侧是水或缓冲液。在一定的温度下，透析一段时间，使小分子物质 从膜的内侧透出到膜的外侧。必要时，膜外侧的水或缓冲液可以多次或连续 更换。 可以充当透析膜的材料很多，如禽类嗦囊、兽类的膀胱、羊皮纸、玻璃 纸、硝化纤维薄膜等。人工制作透析膜多以纤维素的衍生物作为材料。目前 最常用的是赛珞玢透析膜，有平膜和管状膜两种，后者使用十分方便
第二节 透析 一、透析原理 透析是应用得最早的膜分离技术。1861 年首次利用来源于动物的半透膜 去除多糖、蛋白质溶液中的无机盐。 透析法的特点是用于分离两类分子量差别较大的物质，即将分子量 103 级以上的大分子物质与分子量在 103 级以下的小分子物质分离。由于是分子水 平的分离，故无相的改变。透析法都是在常压下依靠小分子物质的扩散运动 来完成的，此点不同于超滤。 透析法多用于去除大分子溶液中的小分子物质，此称为脱盐。其次常用 来对溶液中小分子成分进行缓慢的改变，这就是所谓的透析平衡，如透析结 晶等。 透析膜两边都是液体，一边是供试样品液，主要成分是生物大分子，是 试验过程中需要留下的部分，被称作“保留液”；另一边是“纯净”溶剂，即 水或缓冲液，是供经薄膜扩散出来的小分子物质逗留的空间场所，或是提供 平衡小分子物质的“仓库”，透析完成后往往是不要的，被称作“渗出液”。 二、透析膜 （一）透析膜材料 可用动物膜、羊皮纸、火棉胶或赛璐玢等制成。透析时，一般将半透膜 制成透析袋、透析管、透析槽等形式。透析时，欲分离的混合液装在透析膜 内侧，外侧是水或缓冲液。在一定的温度下，透析一段时间，使小分子物质 从膜的内侧透出到膜的外侧。必要时，膜外侧的水或缓冲液可以多次或连续 更换。 可以充当透析膜的材料很多，如禽类嗦囊、兽类的膀胱、羊皮纸、玻璃 纸、硝化纤维薄膜等。人工制作透析膜多以纤维素的衍生物作为材料。目前 最常用的是赛珞玢透析膜，有平膜和管状膜两种，后者使用十分方便。 本节课的 重点内容 副板书
(二)用于制作透析膜的高聚物应具有以下特点： 1、在使用的溶剂介质中能形成具有一定孔径的分子筛样薄膜。由于介质 副板书 一般为水，所以膜材料应具有亲水性，它只允许小分子溶质通过而阻止大分 子溶质通过。 2、在化学上呈惰性。不具有与溶质、溶剂起作用的基团，在分离介质中 能抵抗盐、稀酸、稀碱或某些有机溶剂，而不发生化学变化或溶解现象。 3、有良好的物理性能。包括一定的强度和柔韧性，不易破裂，有良好的 再生性能，便于多次重复使用 日常使用的透析膜可以从市售的玻璃纸中进行筛选，也可以用硝酸纤维 或醋酸纤维自制。 三、透析操作及应用 (一)透析膜的处理 1、新购的透析膜处理及保存 副板书 新购的透析膜因含有增塑剂（也是防干裂剂）甘油、硫化物以及重金属 离子，使用前必须除去。方法是：分别用蒸馏水、0.01mol/L乙酸或稀EDTA 溶液浸泡。洗后再用。要求高时则应进行严格处理：先将玻璃纸放在50%的 乙醇溶液中用水浴煮1h,再依次换50%的乙醇溶液、l0mmol/L碳酸氢钠溶液、 1mmo/LEDTA溶液、蒸馏水各泡洗2次。最后在4℃蒸馏水中保存备用。有 放时间长的要放在0.02%氮化钠溶液或加适量氯仿的蒸馏水中防腐保存。 2、改变透析袋孔径大小的方法 (1)用64%氯化锌容液处理15分钟，可使膜孔径增大，使大分子也能 通过膜孔。 (2)纤维素膜用27%乙酸册腚溶液处理，会使引径减小。 (3)将透析袋内盛满水，在两端进行拉伸，会使透析袋变薄，加快透析 速率：如果不向袋内注入水而充满空气在两端拉伸，膜的孔径会变小，使有 些溶质不能透过膜。 用过或用溶液处理过的透析膜一定要湿保存，否则一经干燥便会开裂， 不能再使用。 (二)透析膜的使用 1、检查膜有无小孔将透析管一端扎紧，装入蒸馏水，轻轻挤压，检查 副板书 膜有无水渗出。若有水渗出，说明有小孔，不能使用。 2、加样、排气若无孔，即倒掉水，灌入待透析液但不能灌满，处理液 要求学生 含盐分越多，吸入的水分越多，袋胀得越大，越易涨破，留出空袋越长。空 会使用 袋中的空气要排除再扎紧袋口。 3、透析将透析袋置透析液面下数毫米处进行透析，装磁力搅拌器将由 袋中透出的盐及小分子及时驱散，保持袋内外的浓度差，使小分子由高浓度 向低浓度的扩散作用继续进行
（二）用于制作透析膜的高聚物应具有以下特点： 1、在使用的溶剂介质中能形成具有一定孔径的分子筛样薄膜。由于介质 一般为水，所以膜材料应具有亲水性，它只允许小分子溶质通过而阻止大分 子溶质通过。 2、在化学上呈惰性。不具有与溶质、溶剂起作用的基团，在分离介质中 能抵抗盐、稀酸、稀碱或某些有机溶剂，而不发生化学变化或溶解现象。 3、有良好的物理性能。包括一定的强度和柔韧性，不易破裂，有良好的 再生性能，便于多次重复使用。 日常使用的透析膜可以从市售的玻璃纸中进行筛选，也可以用硝酸纤维 或醋酸纤维自制。 三、透析操作及应用 （一）透析膜的处理 1、新购的透析膜处理及保存 新购的透析膜因含有增塑剂（也是防干裂剂）甘油、硫化物以及重金属 离子，使用前必须除去。方法是：分别用蒸馏水、0.01mol/L 乙酸或稀 EDTA 溶液浸泡。洗后再用。要求高时则应进行严格处理：先将玻璃纸放在 50%的 乙醇溶液中用水浴煮 1h，再依次换 50%的乙醇溶液、10mmol/L 碳酸氢钠溶液、 1mmol/LEDTA 溶液、蒸馏水各泡洗 2 次。最后在 4℃蒸馏水中保存备用。存 放时间长的要放在 0.02%氮化钠溶液或加适量氯仿的蒸馏水中防腐保存。 2、改变透析袋孔径大小的方法 （1）用 64%氯化锌溶液处理 15 分钟，可使膜孔径增大，使大分子也能 通过膜孔。 （2）纤维素膜用 27%乙酸吡啶溶液处理，会使孔径减小。 （3）将透析袋内盛满水，在两端进行拉伸，会使透析袋变薄，加快透析 速率；如果不向袋内注入水而充满空气在两端拉伸，膜的孔径会变小，使有 些溶质不能透过膜。 用过或用溶液处理过的透析膜一定要湿保存，否则一经干燥便会开裂， 不能再使用。 （二）透析膜的使用 1、检查膜有无小孔 将透析管一端扎紧，装入蒸馏水，轻轻挤压，检查 膜有无水渗出。若有水渗出，说明有小孔，不能使用。 2、加样、排气 若无孔，即倒掉水，灌入待透析液但不能灌满，处理液 含盐分越多，吸入的水分越多，袋胀得越大，越易涨破，留出空袋越长。空 袋中的空气要排除再扎紧袋口。 3、透析 将透析袋置透析液面下数毫米处进行透析，装磁力搅拌器将由 袋中透出的盐及小分子及时驱散，保持袋内外的浓度差，使小分子由高浓度 向低浓度的扩散作用继续进行。 教学提示 副板书 副板书 副板书 要求学生 会使用
教学内容与设计： 教学提示 4、及时更换袋外透析液当袋内外盐及小分子浓度相等或相近时，即袋 内外浓度差很小或为零时，就要换上新的透析液，透析液可以是蒸馏水，去 离子水或低浓度的盐及低浓度的缓冲液，根据需要选择。一般隔5~6小时或 过夜换一次透析液，透析液的体积要尽量大些，一般是被透析液的20倍以上。 5、透析结束的判断可用电导仪检查，开始透析时，透析液的电导率会 视频法 越来越大，当更换了几次透析液后，电导率变得越来越小。当新加透析液， 透析几小时后，电导率几乎未变，表示袋内几乎无盐或无小分子出来时，透 析可结束。若无电导仪可以凭经验判断，更换4~5次透析液基本可以。如果 被透析液中的目的物是对温度敏感的物质、在室温下易失活，整个装置就要 放在低温(1~3℃)下进行。如果待透析的液体体积大、含盐量又高时，除 选用直径最大的透析袋外，还可先用流动的自来水透析（细菌、病毒等细胞 和大分子不能进入袋内)一段时间，将大部分盐去掉后再改用去离子水、蒸 馏水透析，可节省电或能源。 第三节其他膜分离技术 口渗透蒸发原理：它是利用膜与被分离有机液体混合物中各组分的亲合 力不同（料液侧为疏水膜），而有选择性地优先吸附溶液某一组分， 及各组分在膜中扩散速度不同，在膜两侧分压差的作用下达到分离的 目的。 口渗透蒸发原理示意图： 图示法 水分子●醇分子 口膜亲和过滤技术 图示法 + 0++ t*++
教学内容与设计： 4、及时更换袋外透析液 当袋内外盐及小分子浓度相等或相近时，即袋 内外浓度差很小或为零时，就要换上新的透析液，透析液可以是蒸馏水，去 离子水或低浓度的盐及低浓度的缓冲液，根据需要选择。一般隔 5～6 小时或 过夜换一次透析液，透析液的体积要尽量大些，一般是被透析液的 20 倍以上。 5、透析结束的判断 可用电导仪检查，开始透析时，透析液的电导率会 越来越大，当更换了几次透析液后，电导率变得越来越小。当新加透析液， 透析几小时后，电导率几乎未变，表示袋内几乎无盐或无小分子出来时，透 析可结束。若无电导仪可以凭经验判断，更换 4～5 次透析液基本可以。如果 被透析液中的目的物是对温度敏感的物质、在室温下易失活，整个装置就要 放在低温（1～3℃）下进行。如果待透析的液体体积大、含盐量又高时，除 选用直径最大的透析袋外，还可先用流动的自来水透析（细菌、病毒等细胞 和大分子不能进入袋内）一段时间，将大部分盐去掉后再改用去离子水、蒸 馏水透析，可节省电或能源。 第三节 其他膜分离技术 渗透蒸发原理：它是利用膜与被分离有机液体混合物中各组分的亲合 力不同（料液侧为疏水膜），而有选择性地优先吸附溶液某一组分， 及各组分在膜中扩散速度不同，在膜两侧分压差的作用下达到分离的 目的。 渗透蒸发原理示意图: 膜亲和过滤技术 教学提示 视频法 图示法 图示法
教学内容与设计： 第四节膜分离的特点及膜 教学提示 一、膜分离的特点： 口①操作在常温下进行 口②是物理过程，不需加入化学试剂： 口③不发生相变化（因而能耗较低）： 口④在很多情况下选择性较高： 口⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成 口©设备易放大，可以分批或连续操作。 口⑦稳定性好 口因而在生物产品的处理中占有重要地位 二、膜分离技术的里要性 口膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用简单、易于控制重点 及高效、节能的特点 口选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃取、吸附等多种传统 的分离与过滤方法。 口膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为谁掌握了膜技术， 副板书 谁就掌握了化工的未米”。 口膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近30年膜分离技术，己广 泛用于食品、医药、化工及水处理等各个领域。产生了巨大的经济效 益和社会效益，己成为当今分离科学中最重要的手段之一。 三、各种膜分离技术膜及材料 口诱析：醋酸纤维、聚丙烯晴、聚酰胺 口微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯 口超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维 口反渗透膜：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺 口纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜 口电渗析：离子交换树脂 口渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物：聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺
教学内容与设计： 第四节 膜分离的特点及膜 一、膜分离的特点： ①操作在常温下进行； ②是物理过程，不需加入化学试剂； ③不发生相变化（因而能耗较低）； ④在很多情况下选择性较高； ⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成； ⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 ⑦稳定性好 因而在生物产品的处理中占有重要地位 二、膜分离技术的重要性 膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用简单、易于控制 及高效、节能的特点 选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃取、吸附等多种传统 的分离与过滤方法。 膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术， 谁就掌握了化工的未来”。 膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近 30 年膜分离技术，已广 泛用于食品、医药、化工及水处理等各个领域。产生了巨大的经济效 益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。 三、各种膜分离技术膜及材料 透析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺 微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯， 超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维 反渗透膜 ：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺 纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜 电渗析：离子交换树脂 渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺 教学提示 教学提示 重点 副板书 黑龙江生物科技职业学院教案（第 页）
膜的种类 分类依据分类 米源 天然膜、合成膜 比较法 状态 固体膜、液膜、气膜 材料 有机膜、无机膜 结构 对称膜（微孔膜、均质膜）、非对称膜、复合膜 副板书 电性 非荷电膜、荷电膜 形状 平板膜、管式膜、中空纤维膜 制备方法烧结膜、延展膜、径迹刻蚀膜、相转换膜、动力形成墨 分离体系气-气、气液、气固、液-液、液固分离膜 分离机理吸附性膜、扩散性膜、离子交换膜、选择性膜、非选择性膜 副板书 分离过程 反渗透膜、渗透膜、气体分离膜、电渗析膜、渗析膜、渗透 蒸发膜 四、膜材料的特性 对于不同种类的膜都有一个基本要求： 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般 模操作的压力范围在0.l-0.5MPa,反渗透膜的压力更高，约为1-0MPa 。 耐高温：高通量带来的温度升高和清洗的需要 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解： 化学相容性：保持膜的稳定性： ◆ 生物相容性：防止生物大分子的变性 ■ 成本低： 第五节膜分离的影响因素 影响因素：浓差极化、压力、温度、膜结构、PH、盐浓度、膜的劣化 一、浓差极化 在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过 的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种在膜表面附近浓度高 于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。 思考题： 1、常用透析膜的种类 2、透析操作的步骤
教学内容与设计： 膜的种类 四、膜材料的特性 对于不同种类的膜都有一个基本要求： ◼ 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般 模操作的压力范围在 0.1-0.5MPa，反渗透膜的压力更高，约为 1-10MPa ◼ 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 ◼ 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； ◼ 化学相容性：保持膜的稳定性； ◼ 生物相容性：防止生物大分子的变性； ◼ 成本低； 第五节 膜分离的影响因素 影响因素：浓差极化、压力、温度、膜结构、PH、盐浓度、膜的劣化。 一、 浓差极化 在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜 的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种在膜表面附近浓度高 于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。 思考题： 1、常用透析膜的种类 2、透析操作的步骤 教学提示 比较法 副板书 副板书
米料 透过液 提问 二、膜污染 概念：操作条件不变，但渗透通量逐渐降低的现象称为膜污染。 口(1)概念：操作条件不变，但渗透通量逐渐降低的现象称为膜污染， (2)污染原因：沉淀/吸附/生物污染 三、清洗 化学法常用的清洗剂有： 口1.NaOH:发酵工业中用得很普遍，浓度为0.1~1.0M。它能水解蛋 白质，皂化脂肪和对某些生物高分子起溶解作用。 口2.酸：如HNO3、H3PO4和HCI。用于去除无机污染物，如钙和镁 盐。对不锈钢装置不能用HCI。柠檬酸对含铁污染物有效。 口3.表面活性剂：主要对生物高分子、油脂等起乳化、分散、干扰细 菌在膜上的粘附。常用的SDS和Triton X-100,有较好的去蛋白质和 油脂等作用。 口4.氧化剂：氯有较强的氧化能力。当NaOH或表面活性剂不起作用 时，可以用氯，其用量为10-6mgL活性氯，其最适pH为10~11。 口5.酶：酶本身是蛋白质，能用其他清洗剂就酶。但如要去除多糖时 淀粉酶有一定作用的。 口6.有机溶剂：由于有机溶剂对膜和装置有不良作用，因而很少采用。 20-50%乙醇可用于膜装置的灭菌和去除油脂或硅氧烷消泡剂，但使用 时系统必须符合防爆要求。 重点要求 物理法： 学生必须 口海绵球擦洗 掌握 口热水法 口反冲洗和循环清洗 四、膜污染的预防 预处理、改变膜表面性质 五、膜的消毒与保存
教学内容与设计： 二、膜污染 概念：操作条件不变，但渗透通量逐渐降低的现象称为膜污染。 （1 ）概念：操作条件不变，但渗透通量逐渐降低的现象称为膜污染。 （2）污染原因：沉淀/吸附/生物污染 三、清洗 化学法常用的清洗剂有： 1．NaOH：发酵工业中用得很普遍，浓度为 0.1～1.0M。它能水解蛋 白质，皂化脂肪和对某些生物高分子起溶解作用。 2．酸：如 HNO3、H3PO4 和 HCI。用于去除无机污染物，如钙和镁 盐。对不锈钢装置不能用 HCI。柠檬酸对含铁污染物有效。 3．表面活性剂：主要对生物高分子、 油脂等起乳化、分散、干扰细 菌在膜上的粘附。常用的 SDS 和 Triton X-100，有较好的去蛋白质和 油脂等作用。 4．氧化剂：氯有较强的氧化能力。当 NaOH 或表面活性剂不起作用 时，可以用氯，其用量为 10-6mg/L 活性氯，其最适 pH 为 10～11。 5．酶：酶本身是蛋白质， 能用其他清洗剂就酶。但如要去除多糖时， 淀粉酶有一定作用的。 6．有机溶剂：由于有机溶剂对膜和装置有不良作用，因而很少采用。 20-50％乙醇可用于膜装置的灭菌和去除油脂或硅氧烷消泡剂，但使用 时系统必须符合防爆要求。 物理法： 海绵球擦洗 热水法 反冲洗和循环清洗 四、膜污染的预防 预处理、改变膜表面性质 五、膜的消毒与保存 教学提示 提问 重点要求 学生必须 掌握