現(xiàn)代化工分離過程ppt課件-資料下載頁
2025-05-04 05:51本頁面
【正文】 時，在濾器內(nèi)的超濾膜表面發(fā)生分離，溶劑（水）和其它小分子量溶質透過具有不對稱微孔結構的濾膜，大分子溶質和微粒（如蛋白質、病毒、細菌、膠體等）被濾膜阻留，從而達到分離、提純和濃縮產(chǎn)品的目的。 原理： 溶液在壓力差的作用下，溶劑和小于膜孔徑的溶質由膜透過，而大于膜孔徑的溶質則被截留，從而達到溶液的凈化、分離和濃縮。 四、超濾 超濾與微濾的不同之處在于能截留溶解的大分子，與反滲透的不同之處在于所截留的大多為大分子溶質。 超濾應用非常廣泛，從家用凈水器到現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)。 超濾應用 ? 超濾從 70年代起步， 90年代獲得廣泛應用 ,已成為應用領域最廣的技術。 ?蛋白、酶、 DNA的濃縮 ?脫鹽 /純化 ?梯度分離（相差 10倍） ?清洗細胞、純化病毒 ?除病毒、熱源 微濾和超濾的分離機理 ? 一般認為是簡單的篩分過程，大于膜表面毛細孔的分子被截留，相反，較小的分子則能透過膜。 ? JV = A?P/ σ ? JS=JVCP =JV(1R)CF ? R=(CFCP)/CF ? JV—— 膜的水通量， cm3/(cm2 s) ? A—— 膜透過系數(shù)， cm3/(cm2 s Pa) ? σ—— 膜的厚度 ? JS—— 溶質透過膜的通量，mg/(cm2 s) ? CF,CP：分別為原料液和透過液中被分離物質的濃度， R是截留率 Jv 水通量； ε 膜的孔隙度； d 圓柱形孔道的直徑； L 膜的有效厚度； Δp 膜兩側壓力差； μ 水的粘度。 ?超濾過程的傳質模型 ?篩子模型 ?溶劑的滲透通量： ?溶質的滲透通量： 水的滲透通量： ?細孔模型 滲濾 ? 目的是將雜質或是固體有效成分從液體中分離出來。 ? 滲濾不是另一種膜過程或膜操作，它是為了達到更好的凈化或分離效果而采用的一種設計方案。由于簡單流程并不能實現(xiàn)大分子與低分子溶質的完全分離，而在生物技術或制藥、食品工業(yè)、精細化工行業(yè)中又經(jīng)常需要達到完全分離，因此研究人員發(fā)現(xiàn)了可將截留物用溶劑 (如水 )不斷稀釋而將低分子量溶質逐漸完全沖走的這種操作方法，并稱為滲濾 (diafiltration)。在滲濾操作過程中，當被處理物料經(jīng)過膜時，由于膜對物料中的小分子和大分子組分之間的選擇性透過，小分子則隨著溶劑透過膜而被不斷去除，提高了被截組分和透過組分的分離度，從而達到對物料凈化的目的。 ４納濾 ?納濾技術是反滲透膜過程為適應工業(yè)軟化水的需求及降低成本的經(jīng)濟性不斷發(fā)展的新膜品種，以適應在較低操作壓力下運行，進而實現(xiàn)降低成本演變發(fā)展而來的。 ?膜組器于 80年代中期商品化。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來。 ?納濾 ( NF， Nanofiltration)是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離過程。 ?納濾分離范圍介于反滲透和超濾之間，截斷分子量范圍約為 MWCO300～ 1000 ，能截留透過超濾膜的那部分有機小分子，透過無機鹽和水。 納濾膜的特點 ?納濾膜的 截留率大于 95%的最小分子約為 １ nm,故稱之為納濾膜。 ?從結構上看納濾膜大多是 復合膜 ，即膜的表面分離層和它的支撐層的化學組成不同。其表面分離層由聚電解質構成。 ?能透過一價無機鹽， 滲透壓遠比反滲透低 ，故操作壓力很低。達到同樣的滲透通量所必需施加的壓差比用 RO膜低 ～ 3 MPa，因此納濾又被稱作 “ 低壓反滲透 ” 或 “ 疏松反滲透 ” ( Loose RO )。 ： 對 Na+和 Cl 等單價離子的截留率較低，但對 Ca2+、 Mg2+、 SO42截留率高，對色素、染料、抗生素、多肽和氨基酸等小分子量（２ 001000）物質可進行分級分離，實現(xiàn)高相對分子量和低相對分子量有機物的分離， （ Donnan）效應： 納濾膜本體帶有電荷性，對相同電荷的分子（陽離子）具有較高的截留率。 ?低壓力下仍具有較高脫鹽性能； ?分離分子量相差不大但帶相反電荷的小分子（短肽、氨基酸、抗生素）。 納米膜的分離機理 ? 納濾膜由于截留分子量介于超濾與反滲透之間，同時還存在 Donnan效應，廣泛應用于制藥、食品等行業(yè)中。 ? 同時水在納濾膜中的滲透速率遠大于反滲透膜，所以當需要對低濃度的二價離子和分子量在 500到數(shù)千的溶質進行截留時，選擇納濾比使用反滲透經(jīng)濟。 ? 應用： （ 1）小分子量的有機物質的分離； ? （ 2）有機物與小分子無機物的分離； ? （ 3）溶液中一價鹽類與二價或多價鹽類的分離； ? （ 4）鹽與其對應酸的分離。 納濾的應用 納濾的應用 行 業(yè) 處理對象 行 業(yè) 處理對象 制藥工業(yè) 母液中有效成分的回收 抗菌素的分離純化 維生素的分離純化 氨基酸的脫鹽與純化 化工行業(yè) 酸堿純化、回收 電鍍液中銅的回收 食品工業(yè) 脫鹽與濃縮 苛性堿回收 純水制備 水的脫鹽、高純水、 地下水的凈化 染料工業(yè) 活性染料的脫鹽與回收 廢水處理 印染廠廢水脫色 造紙廠廢水凈化 納濾應用 ? 螺旋霉素的提?。? ? SPM發(fā)酵濾液 →微濾和超濾（去除蛋白質等大分子） →納 濾（聚酰胺型膜材料），透過無機鹽和水，濃縮 SPM。 ? 操作條件：進料流量 55L/h；操作壓力 。 結果表明：發(fā)酵液中的螺旋霉素幾乎全部被截留；膜的透過通量可高達 30L/h；濃縮倍數(shù)和得率高。
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