生化分離工程3膜分離-在線(xiàn)瀏覽
2025-03-10 23:13本頁(yè)面
【正文】 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。特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫、耐化學(xué)試劑和耐有機(jī)溶劑，但造價(jià)較高。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。 ? 液膜 將在 。 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。溶劑的滲透流率取決于膜的孔隙率、孔徑、溶液的粘度、溶劑在膜中的擴(kuò)散曲折途徑和膜上、下游壓力差，可表達(dá)為： J = ε d2Δp / （ 32 ﹡ 181。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。s） ? 溶解 —擴(kuò)散模型 ? 反滲透膜的表皮層沒(méi)有孔道。 ? 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/（ m2kPa） ] ρ ——溶液密度（ kg/m3） Mr——溶劑分子量 ? 由上式可知，當(dāng)壓力升高時(shí)，溶劑質(zhì)量通量線(xiàn)性增加，但溶質(zhì)通常與壓力無(wú)關(guān)，因而透過(guò)液濃度降低。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。 ? 孔徑分布（ pore size distribution） 是指膜中一定大小的孔的體積占整個(gè)孔體積的百分?jǐn)?shù)。 181。m 3 181。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。 ? 在實(shí)際使用中，水通量將很快降低，在處理蛋白質(zhì)溶液時(shí)，水通量通常為純水的 10％。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) 。 ? 截?cái)喾肿恿浚?molecular weight cutoff， MWCO）定義為相當(dāng)于一定截留率（通常為 90％或 95％）的相對(duì)分子質(zhì)量。 ②起切斷離子結(jié)合作用的方法：改變離子強(qiáng)度、pH、 電位。 ④起滲透作用的物質(zhì)：磷酸鹽、次氯酸鹽。 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。 ③組件的價(jià)格低。 ⑤保留體積小，且無(wú)死角。 表 33 膜組件的特性和應(yīng)用范圍 膜組件 比表 操作 透水率 設(shè)備 操作 膜面 應(yīng)用 面積 壓力 m2/m3 d 費(fèi) 費(fèi) 吸附 m2/m3 kg/cm2 控制 平板式 492 56 高 低 容易 UF MF PV 內(nèi)壓管式 328 56 極高 高 容易 UF MF 外壓管式 328 70 極高 高 很容易 UF MF 螺旋卷繞式 656 56 低 低 難 RO UF MF 中空纖維式 9180 27 很低 低 很難 RO DS 膜分離在生物工程中的的應(yīng)用 ? 膜分離技術(shù)在生物工程中應(yīng)用極為廣泛 表 34 各種膜分離法的原理和應(yīng)用范圍 膜分離法 傳質(zhì)推動(dòng)力 應(yīng)用舉例 微濾 MF 壓差 ～ MPa 除菌，回收菌，分離病毒 超濾 UF 壓差 ～ MPa 蛋白質(zhì)、多糖的回收和濃縮 反滲透 RO 壓差 ～ 10 MPa 鹽、氨基酸、糖的濃縮 透析 DS 濃差 脫鹽，除變性劑 電滲析 ED 電位差 脫鹽，氨基酸和有機(jī)酸分離 滲透氣化 PV 電位差，溫差 有機(jī)溶劑與水的分離 滲透蒸發(fā) ? pervaporation由 permation和 evaporation合并而成。 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
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