膜技术简介(全).ppt

膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,一、膜 科 学,1、膜定义 2、膜结构 3、膜分离机理 4、膜技术特点 5、影响膜的因素 6、膜分离操作方式 7、表征膜性能的参数,1、膜定义,膜：膜是在两相之间通过压力实现分离的一种物质 1.1、膜不是单纯的隔板或栅栏，它具有分离 功能，对不同物质具有选择透过性； 1.2、膜可以是固体、液体、气体等； 1.3、膜具有良好的机械强度和化学稳定性。,2、膜结构,3、膜分离机理,3.1、优先吸附-毛细管流动模型 主要在反渗透中进行 3.2、溶解-扩散模型 主要在纳滤中进行 3.3、筛分模型 主要在微滤和超滤中进行,4、膜技术特点,ro、nf、uf、mf分离示意图,4、膜技术特点,4.1、工艺相容性强，易与相关工艺配套，能 因地制宜地满足多样化工艺组合要求； 4.2、无试剂加入，无额外材料损耗，无二次污染，可连续操作且操作简单； 4.3、常温操作，投资少、能耗低、回收率高，无公害； 4.4、设备结构紧凑，占据空间小；工艺简单，组装方便。,5、影响膜的因素,5.1、压力 5.2、温度 5.3、ph 5.4、溶剂 5.5、浓度 5.6、粘度 5.7、酶 5.8、氧化性,6、膜分离操作方式,6.1、间歇操作 浓缩模式 透析过滤模式 6.2、连续操作 单级连续操作 多级连续操作,7、表征膜性能的参数,7.1、孔的性质 7.2、水通量 7.3、耐压能力 7.4、ph适用范围 7.5、对热和溶剂的稳定性 7.6、截留分子量分布,膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,二、膜 种 类,1、按膜材料分类 2、按制备工艺分类 3、按外形分类 4、按结构特点分类 5、按应用领域分类,1、按膜材料分类,纤维素及其衍生物膜 聚砜膜、聚酰胺、聚酰亚胺膜 聚丙烯腈膜、聚烯烃膜 聚乙烯醇膜、硅橡胶膜 陶瓷膜 金属膜 液膜,2、按制备工艺分类,溶液相转化膜 熔融挤出膜 拉伸膜 复合膜 核踪痕膜 动力形成膜,3、按外形分类,片状膜 管状膜 中空纤维膜,4、按结构特点分类,致密膜 对称膜 多孔膜 非对称膜 均相膜 复合膜 异相膜 液 膜,5、按应用领域分类,渗析膜 微孔膜 超滤膜 离子交换膜 反渗透膜（纳滤膜） 气体分离膜 生物工程用膜 渗透汽化膜,膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,三、膜 组 件,板框式 膜组件 折叠式 膜组件 卷 式 膜组件 管束式 膜组件,板框式 膜组件,1.顶板 2.填圈 3.复合膜 4.多孔板 5.板框 6.分布板 7.螺杆 8.进料口9.板框 10.渗透气出口 11.分布槽 12. 进料流,折叠式 膜组件,卷式 膜组件,管束式 膜组件,膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,四、膜 应 用,应用,其他行业,环境工程,水净化,石油 化工,医药行业,食品工业,原料药浓缩,医疗用水,中药提炼,生物技术,制取富氧空气,无水乙醇生产,回收有机蒸汽,海水淡化,家庭用水,纯水制备,酶制剂生产,果汁加工,乳品加工,酒类生产,药品生产,脱色除杂,母液回收,物料浓缩,电镀废水,造纸废水,纤维废水,其他废水,膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,五、膜 防 治,1、以下因素有可能造成膜污染 1.1、预处理系统不完善； 1.2、停机之后没有马上进行膜清洗； 1.3、膜面长时间积累沉淀物； 1.4、进料组分污染源比较严重； 1.5、清洗膜的时候清洗不干净,2、如何知道膜受污染？ 2.1、膜元件重量增加 2.2、压降增加 2.3、在标准压力下，膜通量下降 2.4、截留率发生明显的变化,五、膜 防 治,膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,六、膜 清 洗,1、清洗参数 1.1、ph=2-11 1.2、温度：在45以下 1.3、时间：达到40之后循环30min 1.4、根据污染物选择清洗剂,六、膜 清 洗,2、清洗步骤 2.1、清洗前测水通量 2.2、配清洗液 2.3、加热循环 2.4、高流量水泵循环 2.5、冲洗 2.6、清洗后测水通量、比较水通量变化,六、膜 清 洗,3、判断清洗成功与否的标准 比较膜通量是否恢复到实验前的数据，以及压降是否正常,膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,七、膜 展 望,随着各行各业的发展膜技术也将得到最大的应用，例如：控制药物释放、人工器官、废水处理、海水淡化等 他将与我们的生活息息相关,膜分离技术简介,一、膜 科 学 二、膜 种 类 三、膜 组 件 四、膜 应 用 五、膜 防 治 六、膜 清 洗 七、膜 展 望 八、结 束 语,膜技术在医药行业中的应用,1、分离提纯工艺中的应用 2、生物发酵制药工业 3、中药生产 4、现在生物技术中的应用,1、医药及中间体分离提纯工艺中的应用,在制药产品的成本构成中，分离、纯化和浓缩部分占相当高的比例，应用现代分离、纯化和浓缩工艺是提高制药工业经济效益或减少投资的重要途径。膜分离过程通常在常温下操作因而没有相变、能耗低，特别适用于处理制药工业的热敏性物质。,2、生物发酵制药工业中的应用,2.1、生物发酵液的特点 制药工业中抗生素、维生素和氨基酸的生产主要采用生物发酵法。而发酵液中目的产物浓度很低，还含有大量的其他杂质，如，菌丝体、残存可溶底物、中间代谢产物、发酵液预处理过程中加入的物质等，这些杂质在发酵液中的浓度往往超过目的产物浓度的百倍、千倍、甚至万倍，而且其中很多代谢产物的物化性能和目的产物又非常接近，甚至化学组成和目的产物相同，仅立体构型不同而已。,2、生物发酵制药工业中的应用,2.2、应用膜分离组合技术处理生物发酵液 应用膜分离技术处理生物发酵液时，通常直接采用一级微滤或一级超滤对发酵液进行固液分离来去除大分子物质，如菌丝、蛋白质、病毒、热原等，而小分子代谢产物（包括目的产物）、盐和水则100%透过微滤或超滤膜。由于微滤和超滤要，所以在一些工业应用中，有必要对一级微滤或超滤的透过液进行二级超滤。超滤过程一般都要加水进行透滤来提高收率，根据具体的分离体系，透滤可以从间歇式、连续式或逆流式透滤操作中选择最佳的操作方式。由于经过透滤后所得的超滤透过液中目的产物的浓度较低，因此，为了节省后续工艺中所用的溶媒及能耗，同时提高收率和产品质量，在溶剂萃取或者蒸发干燥之前有必要采用一级或多级纳滤或反渗透进行浓缩。,3、膜分离技术在中药生产中的应用,3.1、中药的特点 中药的化学成分非常复杂，通常含有无机盐、生物碱、氨基酸、有机酸、酚类、酮类、皂苷、甾族和萜类化合物以及蛋白质、多糖、淀粉、纤维素等，一般来讲，高分子量物质主要是胶体和纤维素等非药用性成分或药用性较差的成分，药物有效部位的相对分子质量一般较小。 3.2、现状及发展 目前我国中药普遍存在服用量大、质量不稳定的缺点，其根本原因是中药生产过程中提取和分离技术落后，表现为工艺繁杂，成本高，环境污染严重，劳动强度大，且药效成分提取率不高。因此，要把中药真正推向世界市场，必须对传统中药工业进行一场革命性的高技术改造，其中膜分离技术被认为我国中药制药工业中亟需推广的高新技术之一。,4、膜分离技术在现代生物技术中的应用,膜已经成为生物技术工程中不可缺少的一部分。发酵培养基的灭菌过滤、缓冲剂的纯化和蛋白质产品的制备都经常应用膜分离技术。其中，病毒过滤是确保生物制品安全性最常见的单元分离过程。一些病毒具有强的耐热和耐化学性质，采用加热和化学失活的方法不能完全杀死这些