第四节 膜分离
第四节 膜分离
◼ 膜分离的分类及原理 ◼ 膜的种类 ◼ 膜分离设备 ◼ 影响膜分离的因素 ◼ 膜分离在发酵工程中的应用
◼ 膜分离的分类及原理 ◼ 膜的种类 ◼ 膜分离设备 ◼ 影响膜分离的因素 ◼ 膜分离在发酵工程中的应用
◼ 膜分离法实际上是一般过滤法的发展和延续。 一般过滤法不是分子级水平的,它是利用相的不 同将固体从液体或气体中分离出来;而膜分离是 分子级水平的分离方法,该法关键在于过程中使 用的过滤介质:膜
◼ 膜分离法实际上是一般过滤法的发展和延续。 一般过滤法不是分子级水平的,它是利用相的不 同将固体从液体或气体中分离出来;而膜分离是 分子级水平的分离方法,该法关键在于过程中使 用的过滤介质:膜
◼ 一、膜分离法的分类及原理 ◼ 透析、超滤及反渗透、微滤、电渗析、 液膜技术、气体渗透、渗透蒸发
◼ 一、膜分离法的分类及原理 ◼ 透析、超滤及反渗透、微滤、电渗析、 液膜技术、气体渗透、渗透蒸发
◼ 分离范围
◼ 分离范围
表13-11各种膜分离法的原理和应用范围 膜分离法 传质推动力 分离原理 应用举例 微滤(MF) 压差 (0.05-0.5MPa) 筛分 除菌,回收菌,分离病毒 超滤(UF) 压差 筛分 蛋白质、多肽和多糖的回收和浓缩 (0.1~1.0MPa) 压差 反渗透(RO 盐、氨基酸、糖的浓缩,淡水制造 (1.0-10MPa 筛分 透析(DS 浓差 筛分 脱盐,除变性剂 电渗析(ED) 电位差 荷电,筛分 脱盐,氨基酸和有机酸分离 有机溶剂与水的分离,共沸物的分离 渗透气化(PV) 压差、温差 溶质与膜的亲和作用 如乙醇浓缩)】
◼ 1、透析 ◼ 利用具有一定孔径大小、高 分子溶质不能透过的亲水膜 将含有高分子溶质和其他小 分子溶质的溶液(左侧)与 纯水或缓冲液(右侧)分隔, 由于膜两侧的溶质浓度不同, 在浓差的作用下,左侧高分 子溶液中的小分子溶质透向 右侧,右侧中的水透向左侧, 这就是透析 透析膜 小分子 大分子 水 透析原理
◼ 1、透析 ◼ 利用具有一定孔径大小、高 分子溶质不能透过的亲水膜 将含有高分子溶质和其他小 分子溶质的溶液(左侧)与 纯水或缓冲液(右侧)分隔, 由于膜两侧的溶质浓度不同, 在浓差的作用下,左侧高分 子溶液中的小分子溶质透向 右侧,右侧中的水透向左侧, 这就是透析 透析膜 小分子 大分子 水 透析原理
◼ 2、超滤和微滤: ◼ 超滤和微滤都是利用膜的筛分性质,以压差微传质推动力, 用于截留高分子溶质或固体微粒。 ◼ 超滤:处理不含固形成分的料液,它是根据高分子溶质间 或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别机械分离 的方法 ◼ 微滤:用于悬浮粒的过滤,主要用于菌体的分离和浓缩
◼ 2、超滤和微滤: ◼ 超滤和微滤都是利用膜的筛分性质,以压差微传质推动力, 用于截留高分子溶质或固体微粒。 ◼ 超滤:处理不含固形成分的料液,它是根据高分子溶质间 或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别机械分离 的方法 ◼ 微滤:用于悬浮粒的过滤,主要用于菌体的分离和浓缩
◼ 3、反渗透 ◼ 促使水分子透过的推动 力称为渗透压 ◼ 操作压力:几十个大气 压 ◼ 适用于1nm以下小分子 的浓缩
◼ 3、反渗透 ◼ 促使水分子透过的推动 力称为渗透压 ◼ 操作压力:几十个大气 压 ◼ 适用于1nm以下小分子 的浓缩
◼ 4、电渗析 ◼ 利用分子的荷电性质荷 分子大小的差别进行分 离的膜分离法,可用于 小分子电解质(例如氨 基酸、有机酸)的分离 和溶液的脱盐
◼ 4、电渗析 ◼ 利用分子的荷电性质荷 分子大小的差别进行分 离的膜分离法,可用于 小分子电解质(例如氨 基酸、有机酸)的分离 和溶液的脱盐