膜分离技术的技术特点
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发布时间：2022-05-07 11:56
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时间：2023-07-22 09:51
膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。
对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。
超滤（UF）
是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1nm之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。
对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。
纳滤（NF）
是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术， 其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。
对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。
反渗透（RO）
是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点 ，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技术.已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。
反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛，如垃圾渗滤液的处理。
工艺原理
膜分离的基本工艺原理是较为简单的。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。在单位时间（Hr）单位膜面积（m2）透析液流出的量（L）称为膜通量（LMH），即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（TDS）、离子浓度、黏度等。
由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。
系统应用澄清纯化技术
——超/微滤膜系统
澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜，由于其所能截留的物质直径大小分布范围广，被广泛应用于固液分离、大小分子物质的分离、脱除色素、产品提纯、油水分离等工艺过程中。
超/微滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心机分离、溶媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺过程。
澄清纯化技术可采用的膜分离组件主要有：陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜、管式膜。
采用膜分离澄清纯化的优点：
浓缩提纯技术
——纳滤膜系统
膜分离技术在浓缩提纯工艺上主要采用截留分子量在100～1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要特点是对二价离子、功能性糖类、小分子色素、多肽等物质的截留性能高于98%，而对一些单价离子、小分子酸碱、醇等有30～50%的透过性能，常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物质的洗脱和离子组分的调整、溶液体系的浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过程中。
纳滤膜分离技术常被用于取代传统工艺中的冷冻干燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树脂工艺浓缩、中和等工艺过程。
浓缩提纯技术可采用的膜组件主要有：卷式膜、管式膜。
采用纳滤膜分离技术浓缩提纯的优点：
行业应用制药行业
●生物发酵液过滤除菌及下游分离纯化精制
●树脂解析液的浓缩及解析剂回收
●农药水剂、粉剂的生产应用
●中药浸提液过滤除杂及浓缩
●中药浸膏生产应用
●合成药、原料药、中间体等的脱盐浓缩
●结晶母液回收
食品行业
●乳清废水处理
●乳制品生产加工应用
●果汁澄清脱色
●食品添加剂纯化浓缩
●茶饮料澄清浓缩
●啤酒、葡萄酒、黄酒的精制加工
●天然色素提取液的除杂及浓缩
●氨基酸发酵液过滤澄清及精制
染料化工和助剂
水溶性染料反应液的脱盐浓缩
●染料盐析母液废水回收
淀粉糖品
●糖液分离纯化及浓缩
●果葡糖浆色普分离纯化
●糖醇色普分离纯化
●单糖、低聚糖及多糖的分离纯化及浓缩
环保及领域
●纺织、染整、印染废水处理及回用
●电镀工业废水零排放及资源回收
●矿山及冶金废水处理回收
●淀粉废水处理
●造纸废水木质素回收及废水处理
●电泳漆废水涂料回收
●酸、碱废水处理回收
●市政污水的处理及回用
●洗车水、桑拿水、游泳池水、洗浴废水等循环处理
●工业生产所用的各类软化水、纯水、超纯水制备
生物技术
●生物蛋白、多肽、酶制剂等酵液过滤澄清及精制
工艺流程操作
①接通电源，确保泵在运行过程中是正转；
②参数设定，根据实验要求的温度和压力，设置最高的工作压力和温度；
③膜的准备工作，膜在投入使用前必须进行清洗，使膜达到最佳的工作状态；
④膜分离；
⑤膜清洗，膜在处理完物料后，受到一定污染，应进行一定清洗。
清洗
无机膜清洗：用1%HNO3溶液循环清洗15min，打开滤液阀门，让滤液回到循环罐内，让其继续清洗15min，之后用自来水系统清洗至中性；
有机膜清洗：用1%na5p3o10+0.5%edta+0.2%sds+naoh调PH11.0，清洗45min，之后用纯净水洗至中性。
保存
若膜不使用超过3天，要用1%甲醛溶液将膜封存，冬季用20%甘油将膜封存。
膜系统图
1、陶瓷膜系统（生物发酵液过滤除菌、中药植提浸提液过滤除杂）
2、卷式膜系统（流体的过滤除杂精制及浓缩）
3、中空膜系统（水处理行业预处理）
技术介绍
超过滤是一种薄膜分离技术。就是在一定的压力下(压力为0.07～0.7MPa，最高不超过1.05MPa)，水在膜面上流动，水与溶解盐类和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透超滤膜，而相对分子质量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离的技术。
超滤膜的孔径是数十至几百埃、介于反渗透与微孔膜之间。超滤膜的孔径是由一定相对分子质量的物质进行截留试验测定的，并以相对分子质量的数值来表示。在水处理中，应用超滤膜来除去水中的悬浮物质和胶体物质。在医药工业上超滤膜的应用也十分广泛。
超过滤膜受到污染或结垢时，一般采用双氧水或次氯酸钠溶液来清洗。不能通过反洗来清洗膜面。超过滤最高运行温度为45℃，pH=1.5～13.0。超过滤是去除水中有机物质的一项措施，也可以去除微量胶体物、生物体以及树脂碎末等。超过滤常置于除盐系统之后，或置于反渗透装置之前来保护反渗透膜。
世韩超滤膜组件中所用的膜材料一般有：二醋酸纤维(CA)，三醋酸纤维(CTA)，氰乙基醋酸纤维(CN-CA)，聚砜(PS)，磺化聚砜(SPS)，聚砜酰胺(PSA)，还有酚酞侧基聚芳砜(PDC)，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯腈(PAN)，聚酰亚胺(PI)，甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物(MMA-AN)及纤维素等。其中以醋酸纤维素(CA)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(POS)等已广为应用。此外，还有动态形成的超滤膜。
膜技术是膜分离技术的简称，是仿生物学膜，通过人工材料（膜材料）实现不同介质分离的技术，分离的过程多由压力、浓度差、电势差等因素驱动。按照分离精度的不同，压力驱动膜又可以分为微滤（MF）膜、超滤（UF）膜、纳滤（NF）膜和反渗透（RO）膜等等。
膜技术广泛用于环境、能源、电子、医药等各个方面，近二十年来，由于膜技术可以去除常规处理工艺难以去除的水污染物，在水处理领域的应用越发受到各国重视，不同种类的膜技术分别应用于不同的细分领域，主要下游包括市政污水处理及再生、自来水处理、工业水回用、海水淡化、家用净水器等。
膜技术图谱
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时间：2023-07-22 09:51
2、减少溶剂的消耗，降低防爆等级，提高生产安全减少结晶次数，提高结晶效率和晶体品质。
3、常温浓缩，不破坏热敏性成分，可脱盐降灰份，同时节能降耗纯物理过程，无化学反应，不改变药效成分。
4、独特的错流式运行方式，无须添加助滤剂，可解决污染堵塞难题简化工序，缩短周期，提高生产效率和收率。
5、先进的组件化设计，膜材料更换方便，操作简单。
6、动化控制，降低劳动强度，实现清洁生产。
7、提高水的利用，减少用水，降低废水产生，减轻环保压力。
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时间：2023-07-22 09:52
2)无相态变化保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8
3)无化学变化典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染
4)选择性好可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能
5)适应性强处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化
6)能耗低只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8
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时间：2023-07-22 09:53
分离科学中的重要手段：膜分离技术
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时间：2023-07-22 09:53
机械蒸汽再压缩时，通过机械驱动的压缩机将蒸发器产生的二次蒸汽压缩至较高压力，通过提高二次蒸汽的品质(温度、压力、焓值、)进入蒸发器循环使用。用机械蒸汽再压缩方式加热的蒸发装置操作仅需很少的热量。机械蒸汽再压缩的工作原理类似于热泵，几乎全部的蒸汽都通过电能进行压缩和再循环，只需很少的生蒸汽用于开车和系统的平衡。
废水零排放之MVPC蒸发器的特点：
(1)低能耗、低运行费用；
(2)占地面积小；
(3)公用工程配套少，工程总投资少；
(4)运行平稳；
(5)无需原生蒸汽。
