生化分離工程3 膜分離-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 e ? 非對(duì)稱(chēng)膜 asymmetric membrane 由 LoebSourirajan浸沉相轉(zhuǎn)移法制得 。m （ ～ 1 nm） ? 納米過(guò)濾膜 平均直徑 2 nm。 ? 聚酰胺膜的耐壓能力較高，對(duì)溫度和 pH都有很好的穩(wěn)定性，使用壽命較長(zhǎng)，常用于反滲透。目前實(shí)用化的無(wú)機(jī)膜主要有孔徑 μm以上的微濾膜和截留分子量 10 kD以上的超濾膜，其中以陶瓷材料的微濾膜最為常用。動(dòng)態(tài)膜透過(guò)通量大，通過(guò)改變 pH值容易形成或除去沉積層，因此清洗比較容易，但穩(wěn)定性差。 圖 33 通過(guò)膜相際傳質(zhì)過(guò)程基本形式示意圖 ? 膜過(guò)程中的物質(zhì)傳遞過(guò)程 ? 以非對(duì)稱(chēng)膜為例 溶質(zhì)或溶劑在膜中的滲透率取決于膜兩邊溶液的條件和膜本身的化學(xué)和物理性質(zhì)，傳質(zhì)總阻力為邊界層和膜層阻力之和。s） ] ε ——膜的孔隙率 d ——圓柱型孔道的直徑（ m） L ——膜的有效厚度，為擴(kuò)散曲折率膜厚（ m） Δp ——膜兩側(cè)壓力差（ kPa） 181。 ? 對(duì)于稀溶液，總體積通量 J = A（ Δp － Δp滲 ） 式中 A——總滲透系數(shù)（ A = A1Mr / ρ） A1 ——溶劑滲透系數(shù) [kmol/（ m2膜的表面如對(duì)某一組分的吸附能力較強(qiáng)，則該組分就在膜面上形成一層吸附層。 181。m 圖 36 膜的電鏡照片 ? 水通量 water flux permeate flux ? 水通量為每單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位膜面積的水體積流量，也叫透水率，即水透過(guò)膜的速率。用已知相對(duì)分子質(zhì)量的各種物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn) ，測(cè)定其截留率 ， 得到的截留率與相對(duì)分子質(zhì)量之間的關(guān)系稱(chēng)為截?cái)嗲€(xiàn) 。 ②起切斷離子結(jié)合作用的方法：改變離子強(qiáng)度、pH、 電位。 各種膜組件的結(jié)構(gòu) ? 良好的膜組件應(yīng)具備下列條件： ①沿膜面的流動(dòng)情況好，濃差極化小。 ⑤保留體積小，且無(wú)死角。 圖 312 滲透蒸發(fā)的過(guò)程原理 ? 在滲透蒸發(fā)過(guò)程中，膜的上游側(cè)一般維持常壓，而膜的下游側(cè)有 3種方式維持組分的低蒸氣分壓： ①采取以惰性氣體吹掃的掃氣滲透蒸發(fā)； ②真空滲透蒸發(fā)， ③采用冷凝器連續(xù)冷卻的熱滲透蒸發(fā)，其分壓差由溫差造成。 ? 滲透蒸發(fā)法的特點(diǎn)如下： ①滲透蒸發(fā)法的最大特點(diǎn)是單級(jí)選擇性好，適合分離沸點(diǎn)相近的物質(zhì)，尤其適于恒沸物的分離。而且，在操作過(guò)程中將形成溶脹活性層及所謂膜的 “ 干區(qū) ” ，膜可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為非對(duì)稱(chēng)膜。而具有高選擇性的滲透蒸發(fā)膜，其通量往往只有 100 g/（ m2 ②膜蒸餾運(yùn)行中，無(wú)需把溶液加熱到沸點(diǎn)，只要使膜兩側(cè)維持適當(dāng)?shù)臏夭罹涂梢浴? ⑤膜蒸餾組件很容易設(shè)計(jì)成潛熱回收的形式，并具有以高效率的小型組件構(gòu)成大規(guī)模生產(chǎn)體系的靈活性。通常被隔開(kāi)的兩個(gè)溶液是水溶液（內(nèi)、外水相），膜相則是與內(nèi)外水相都不互溶的油性物質(zhì)。 ②良好的溶解性。 ? 表面活性劑的選擇是個(gè)重要問(wèn)題。它能對(duì)欲提取的物質(zhì)進(jìn)行選擇性搬運(yùn)遷移，因此對(duì)選擇性和膜的通量（或分離速度）起決定性作用。 圖 316 支撐液膜 ? 由于液膜含浸在多孔支撐體上，可以承受較大的壓力。 ? 通?？讖皆叫∫耗ぴ椒€(wěn)定，但孔徑過(guò)小將使孔隙率下降，從而將降低透過(guò)速度。 ②支撐液膜的連續(xù)補(bǔ)加膜液。 如分配系數(shù) KA KB， A、 B的分離程度，可用 S表示： S＝ （ cA,in／ cA,out）／（ cB,in／ cB,out） = KA／ KB 圖 317 單純擴(kuò)散遷移示意圖 ②內(nèi)相化學(xué)反應(yīng)促進(jìn)遷移 ? 可在溶質(zhì)的接受相（如內(nèi)相）添加與溶質(zhì)能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)促使溶質(zhì)高效快速遷移。 ? 含流動(dòng)載體的液膜在選擇性、滲透性、定向性三個(gè)方面與生物膜的功能很相似。 ? 工藝流程 ? 一般由三部分組成，即乳化液制備、分離濃縮和解乳化。 表 36 分離苯丙氨酸的液膜組成（堿性?xún)?nèi)相） 外相（ 700 ml） 膜相（ 100 ml） 內(nèi)相（ 70ml） g/L Phe 90％ Solvent 100 neutral mol/L KCl NaOH調(diào) pH 4％ Paranox 100 NaOH調(diào) pH 5％ Decyl alcohol 1％ Aliquat 336 ? Phe的 pI為 ，所以在表 35條件下，外相Phe帶正電荷，采用帶負(fù)電荷的 D2EHPA作載體；而在表 36的條件下，苯丙氨酸帶負(fù)電荷，則用帶正電荷的 Aliquat 336作載體。 圖 323 結(jié)合反膠團(tuán)的乳化液膜萃取分離蛋白質(zhì) 膜萃取 ? 膜萃?。?membrane extraction）或稱(chēng)膜基萃?。?membrane based extraction）是膜技術(shù)與萃取過(guò)程相結(jié)合的新型分離技術(shù)。 ②在膜萃取中兩相是分開(kāi)流動(dòng)、互不影響的，在選擇萃取劑時(shí)可主要著眼于溶解度與選擇性，使萃取劑的選擇余地大大放寬。 圖 324 膜萃取示意圖
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