固液分离与设备-膜分离及设备（生物制药设备课件）

微孔膜任务二1.微孔膜

微滤是利用微孔膜孔的筛分作用，在静压差推动下，将滤液中大于膜孔径的微粒、细菌及悬浮物质等截留下来，达到除去滤液中微粒与澄清溶液的目的。微孔膜孔径为0.05～10µm，用于分离或纯化直径约为0.02～10µm的微粒、细菌等物质微膜工作原理①筛分作用，即膜孔能截留比其孔径大或相当的微粒；②架桥作用；③吸附作用，包括物理、化学吸附，吸附作用可将粒子截留于膜表面甚至于膜内部。2.微滤过程的操作（1）无流动操作

原料液置于膜的上游，在压差推动下，溶剂和小于膜孔的颗粒透过膜，大于膜孔的粒子则被截留，该压差可通过原料液侧加压或透过液侧抽真空产生。不锈钢圆盘单层过滤器（2）错流操作

原料液以切线方向流过膜表面，在压力作用下通过膜，料液中的颗粒则被膜截留而停留在膜表面形成一层污染层。

错流动操作的料液流经膜表面时产生的高剪切力可使沉淀积在膜表面的颗粒扩散回主体流，从而被带出微滤组件使该污染层不再无限增厚而保持在一个较薄的稳定水平。3.微滤的应用

微滤技术利用筛分原理分离大小为0.05～10µm的粒子，不仅能除去液体中较小的固体粒子，如极细的药渣、泥沙、纤维等，而且可以截留淀粉、树脂、多糖、蛋白质及油脂等大分子物质，具有较好的澄清除杂效果。任务三超滤膜任务四陶瓷膜一、超滤膜

超滤膜能分离出l～l0nm的微粒。超滤既可分离溶液中的某些溶质，又可应用于分离胶体悬浮体。1.超滤的基本原理

通过滤膜流动的流体中，含有的分子体积较大的溶质可以被滤膜截留，而分子体积较小的溶质不能被滤膜截留。浓度极化

在超滤过程中，靠近膜面处的溶液因其中溶剂和小分子物质常形成一层近于固体的凝胶层，其阻力大于超滤膜本身，同时将分子量小于截留值的溶质也被截留，起到次级膜的作用，因而使液体透过速度与截留性能均受影响。

提高滤速，使液体在系统中不断地循环流动，利用流体的动力作用将膜面上的截留物冲洗掉，结果既能保持滤速，又可使截留物呈液体浓缩物而被回收。2.超滤膜的规格型号超滤膜的孔径以截留(95%)特定物质的相对分子质量来表示按相对分子质量分类二、陶瓷膜1.陶瓷膜简介由Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2等无机材料制成，其孔径为2～50mm。具有化学稳定性好，能耐酸、碱、有机溶剂；机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温；孔径分布窄，分离效率高等特。2.陶瓷膜的结构及分类装填陶瓷膜的膜组件称之为陶瓷膜组件或者为无机膜组件平板小规模的工业生产和实验室研究管式膜组合起来形成类似于列管换热器的形式多通道一圆截面上分布着多个通道，一般通道数为7，19和373.陶瓷膜的特点

分离精度高，过滤级别可选，可维持高通量下的长期稳定运行，抗污染能力强，分离过程中无二次溶出物产生，陶瓷膜孔不会因为长期处在高温状态下或者是酸、碱体系下而发生膜本体或者膜孔的溶涨。陶瓷膜管耐高温性能好，可处理高温液体，并用蒸汽反冲再生和高温原位消毒灭菌。机械强度大，pH适用范围广，膜面不易形成污染，可有效减轻膜领域浓差极化现象，保持系统长期稳定的高处理通量。

陶瓷膜系统通过简便的清洗，即可在短时间内完全恢复膜性能，膜再生性能极强，且清洗成本低。陶瓷膜使用寿命长，是有机膜材质制作的膜元件使用寿命的几倍甚至几十倍。

4.陶瓷膜的发展趋势

一是进一步完善已商品化的无机超滤和微滤膜，发展具有分子筛功能的纳滤膜、气体分离膜和渗透汽化膜；二是在致密膜研究中，超薄金属及其合金膜及具有离子混合传导能力的固体电解质膜是重要方向。任务一膜分离法一、膜分离过程

用天然或合成的、具有选择透过性的薄膜为介质，原料侧液体或气体混合物中的某一或某些组分选择性地透过膜，实现分离、分级、提纯或富集的过程。

膜分离过程与其他传统分离方法相比具有分离效率高、能耗较低、膜组件结构紧凑、操作方便、分离范围广等优势，不仅适用于热敏性物质的分离、分级、浓缩与富集，而且适用于从病毒、细菌到微粒广泛范围的有机物和无机物的分离及许多理化性质相近的混合物的分离。二、膜的材质1.有机高分子膜纤维素类：可以在120℃，热压灭菌30min。聚酰胺类：高强度、耐高温，用于弱酸、稀酸、碱等溶剂聚四氟乙烯用于酸、碱、有机溶剂，耐200°C高温，聚氯乙烯耐醇类和中强酸碱，耐热性差，不能加热灭菌其他聚丙烯膜聚四氟乙烯膜2.无机膜

无机膜可分为金属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