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合液体透过膜时,小于孔径的分子透过膜,被富集起来,而混合物中得大分子物质被截留下来,从 而实现对混合物的分离。但是在分离的过程中,大分子物质滞留在分离膜上,导致膜的通量下降非 常严重,实际通量低于纯水通量的5% [7] ,这主要由于浓差极化和吸附、阻塞等造成的膜污染。 超滤膜能截留分子直径为5-10um,分子量在5×102~1×106间的分子,其操作的压差0.1-1.0MPa,其主 要应用于含大分子和胶状物质等溶液的提纯、分离,也用于气体的分离。微滤膜能够截留直径在 0,03-5m的分子,操作压差为00102MP,用于分离或纯化含有微粒、细菌的溶液[8] (2)纳滤:纳滤是介于反渗透和超滤之间的一中膜分离技术,与超滤分离过程一样,纳滤也是以压 力差为动力的膜分离过程。其分离机理可以用电荷模型、静电排斥和立体组碍模型以及细孔模型米 描述。其截留物的分子直径在1m左右,截留物的相对分子质量在20-100之间[9] 纳滤膜最大特征为膜本体带有电荷,使得它在很低的压力下具有较高的脱盐率。但是对于单价离子 的脱除率较低,在50-70%左右。一般情况下纳滤过程所需要的操作压力低于1MPa,这样降低了对设 备的要求,可以减少投资费用。其次纳滤膜具有较高的耐压性和抗污染能力。 (3)反渗透:在溶液侧上方施加一定压力P大于溶液的渗透压π使(P>π),使得溶剂分子从溶质浓度 高的溶液侧透过膜流向溶剂侧的数量大于溶剂分子想溶液侧透过的数量,该过程成为反渗透。其需 要满足两个条件:具有选择性透过膜和大于渗透压的静压差[10] 反渗透膜能够截留分子的大小为1~10的,操作压力一般为1.5-10.5MPa。由于反渗透膜截留的分 子较小,这种分离技术广泛的应用与食品、制药等工业上以及造纸工业某些有机物和无机物的分 离。 2.5膜分离优点: 具有诸多优点,如在常温下进行,在分离过程中无相变、无二次污染,结构紧凑且易于自动化操作 等。 3.膜分离技术在食品行业中的应用 3.1在油脂加工中的应用 3.1.1脱胶 在油脂精炼过程中,传统的水化脱胶一般只能除去毛油中磷脂的80-90%,而脂溶性的磷脂却很 难消除。通过超滤膜能将磷脂基本脱除,主要由于磷脂在非极性溶剂中会形成一种分子量达2×I05~ 5×105的缔合物,适宜运用超滤膜将磷脂分离出来。目前,应用于工业上主要选用的膜有:(1)P四 膜(聚酰亚胺薄膜):(2)硫化硅氧烷橡胶膜:(3)S膜(聚苯乙烯薄膜):(4)无机陶瓷膜。 其中PS膜对磷的除去率达到9.6%,对游离脂肪酸的去除率达到96,8%[1] Subramanian等人采用NTGS-1100、NTGS-2100的无机硅材料膜死端过滤形式超滤大豆和菜籽油 操作压力为0.3MPa,温度为40℃,磷脂的截留率达99%,但是膜流量较小。Pagliero用截留分子量为 20000的PI膜超滤浓度为25%的大豆油,采用死猫过滤方式,对磷脂的战留率达99%以上:王伟等采 用无机陶瓷膜对大豆油混合油进行脱胶,陶瓷膜能很好耐高温等条件,适于混合油脱胶分离。根据 膜通量与时间、压力、温度关系表明,膜分离可以脱除95%的磷脂[12] 3.1.2脱酸 传统的脱酸工艺是用碱中和油脂中的脂肪酸,使酸降到可食用的范围。用膜分离技术可以减少 油的损失,减少多环境的污染。 合液体透过膜时,小于孔径的分子透过膜,被富集起来,而混合物中得大分子物质被截留下来,从 而实现对混合物的分离。但是在分离的过程中,大分子物质滞留在分离膜上,导致膜的通量下降非 常严重,实际通量低于纯水通量的5% [7],这主要由于浓差极化和吸附、阻塞等造成的膜污染。 超滤膜能截留分子直径为5-10μm,分子量在5×102~1×106间的分子,其操作的压差0.1-1.0MPa,其主 要应用于含大分子和胶状物质等溶液的提纯、分离,也用于气体的分离。微滤膜能够截留直径在 0.03-5μm的分子,操作压差为0.01-0.2MPa,用于分离或纯化含有微粒、细菌的溶液[8]。 (2)纳滤:纳滤是介于反渗透和超滤之间的一中膜分离技术,与超滤分离过程一样,纳滤也是以压 力差为动力的膜分离过程。其分离机理可以用电荷模型、静电排斥和立体阻碍模型以及细孔模型来 描述。其截留物的分子直径在1nm左右,截留物的相对分子质量在200-1000之间[9]。 纳滤膜最大特征为膜本体带有电荷,使得它在很低的压力下具有较高的脱盐率。但是对于单价离子 的脱除率较低,在50-70%左右。一般情况下纳滤过程所需要的操作压力低于1MPa,这样降低了对设 备的要求,可以减少投资费用。其次纳滤膜具有较高的耐压性和抗污染能力。 (3)反渗透:在溶液侧上方施加一定压力P大于溶液的渗透压π使(P>π),使得溶剂分子从溶质浓度 高的溶液侧透过膜流向溶剂侧的数量大于溶剂分子想溶液侧透过的数量,该过程成为反渗透。其需 要满足两个条件:具有选择性透过膜和大于渗透压的静压差[10]。 反渗透膜能够截留分子的大小为1~10魡,操作压力一般为1.5-10.5MPa。由于反渗透膜截留的分 子较小,这种分离技术广泛的应用与食品、制药等工业上以及造纸工业某些有机物和无机物的分 离。 2.5膜分离优点: 具有诸多优点,如在常温下进行,在分离过程中无相变、无二次污染,结构紧凑且易于自动化操作 等。 3.膜分离技术在食品行业中的应用 3.1在油脂加工中的应用 3.1.1脱胶 在油脂精炼过程中,传统的水化脱胶一般只能除去毛油中磷脂的80-90%,而脂溶性的磷脂却很 难消除。通过超滤膜能将磷脂基本脱除,主要由于磷脂在非极性溶剂中会形成一种分子量达2×105~ 5×105的缔合物,适宜运用超滤膜将磷脂分离出来。目前,应用于工业上主要选用的膜有:(1)PI 膜(聚酰亚胺薄膜);(2)硫化硅氧烷橡胶膜;(3)PS膜(聚苯乙烯薄膜);(4)无机陶瓷膜。 其中PS膜对磷的除去率达到99.6%,对游离脂肪酸的去除率达到96.8% [11]。 Subramanian等人采用NTGS-1100、NTGS-2100的无机硅材料膜死端过滤形式超滤大豆和菜籽油 操作压力为0.3MPa,温度为40℃,磷脂的截留率达99%,但是膜流量较小。Pagliero用截留分子量为 20000的PI膜超滤浓度为25%的大豆油,采用死端过滤方式,对磷脂的截留率达99%以上;王伟等采 用无机陶瓷膜对大豆油混合油进行脱胶,陶瓷膜能很好耐高温等条件,适于混合油脱胶分离。根据 膜通量与时间、压力、温度关系表明,膜分离可以脱除95%的磷脂[12]。 3.1.2脱酸 传统的脱酸工艺是用碱中和油脂中的脂肪酸,使酸降到可食用的范围。用膜分离技术可以减少 油的损失,减少多环境的污染
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