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膜的分類


1. 按膜结构分类


  液膜:按制膜材料形態來分類的一種,即以液態物質爲分離介質形成的膜,亦叫液相膜或液膜。這種膜可以把兩種氣相,氣液兩相或兩相不互溶的液體進行分隔和促進分離,如乳化液膜和支撐液膜。
  固膜:按制膜材料形態來分類的一種以固態物質爲分離介質制成的膜,亦叫固相膜或固體膜。
  對稱膜:一般指膜的各部分具有相同的特性,其孔結構不隨深度而變化的膜。膜的厚度範圍爲10~200um。
  非對稱膜:由同種材料制成的,一層爲致密分離層,其厚度通常爲0.1~0.5um另一層或多層(如無機膜)爲支撐層(其厚度爲5~10um)。

 

2. 按化学组成分类

  不同的膜材料具有不同的化學穩定性、熱穩定性、機械性能和親和性能,對于不同的分離體系,利用不同材料制備的分離膜可以取得較好的效果。
 
 
     有机膜:以有机高分子聚合物为材料制成的具有分离功能的渗透膜。这类膜的优点是容易加工成型,成本低。其缺点是在高温,高压和有强吸附组分下,性能不稳定。
  無機膜:以無機材料爲分離介質制成的具有分離功能的滲透膜,如金屬膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金屬配合物膜、分子篩複合膜、沸石膜和玻璃膜等,它具有化學穩定性好、耐高溫、孔徑分布窄和分離效率高等特點,可用于氣體分離等。
  纖維素類是應用最早,也是應用最多的膜材,它主要用于滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜、透析膜中,在氣體分離膜和滲透蒸發中也有應用。由于在較高溫度、酸性和堿性條件下纖維素膜易水解,此外易被許多微生物分解,所以纖維素膜的耐久性較差。
  金屬膜:以金屬材料,如钯、銀爲介質制成的具有分離功能的滲透膜。可利用其對氫的溶解機理制備超純氫和進行加氫或脫氫膜反應。
 


3.  按分离机理分类:

  根據分離機理,膜大致分爲多孔膜、無孔膜和載體膜,多孔膜在處理溶液時根據顆粒大小進行分離,主要用于超濾和微濾;無孔膜利用分離體系中各組分溶解度或擴散系數的差異進行分離,主要用于氣體分離、透析、蒸汽滲透等過程;載體膜是通過載體分子對某組分高度專一的親和性來實現不同組分的分離。
 

 

 4. 按幾何形狀分類

  无论在实验室还是在工業生产中,膜都被制成一定形式的组件作为膜分离装置的分离单元。在工業上应用并实现商品化的膜组件主要有平板型、圆管型、螺旋卷型和中空纤维膜,相应的膜几何形状为平板式、管式、毛细管式和中空纤维式。后三种皆为管状膜,他们的差别主要是直径不同:直径〉10mm的为管式膜;直径在0.5—10mm之间的毛细管式膜;直径〈0.5mm的为中空纤维膜。


  膜分離的基本工藝原理是較爲簡單的(參見右圖)。在過濾過程中料液通過泵的加壓,料液以一定流速沿著濾膜的表面流過,大于膜截留分子量的物質分子不透過膜流回料罐,小于膜截留分子量的物質或分子透過膜,形成透析液。故膜系統都有兩個出口,一是回流液(濃縮液)出口,另一是透析液出口。在單位時間(Hr)單位膜面積(m2)透析液流出的量(L)稱爲膜通量(LMH),即過濾速度。影響膜通量的因素有:溫度、壓力、固含量(TDS)、離子濃度、黏度等。
 由于膜分離過程是一種純物理過程,具有無相變化,節能、體積小、可拆分等特點,使膜廣泛應用在發酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環保行業中。對不同組成的有機物,根據有機物的分子量,選擇不同的膜,選擇合適的膜工藝,從而達到最好的膜通量和截留率,進而提高生産收率、減少投資規模和運行成本。

1、澄清純化技術——超/微濾膜系統

        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:
        ●  可得到絕對的真溶液,産品穩定性好;
        ●  過濾分離收率高;
        ●  分離效果好,産品質量高,運行成本低;
        ●  縮短生産周期,降低生産成本;
        ●   過程無需添加化學藥品、溶媒溶劑,不帶入二次汙染物質;
        ●   操作簡便,占地面積小,勞動力成本低;
        ●   可拓展性好,容易实现工業化扩产需求;
        ●   設備可自動運行,穩定性好,維護方便。

2、濃縮提純技術——納濾膜系統

   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。
  濃縮提純技術可采用的膜組件主要有:卷式膜、管式膜。
        采用纳滤膜分离技术浓缩提纯的优点:
        ●  能耗极低,节省浓缩过程成本;
        ●  过程无化学反应、无相变化,不带入其他杂质及造成产品的分解变性;
        ●  在常温下达到浓缩提纯目的,不造成有效成分的破坏,工艺过程收率高;
        ●  可完全脱除产品的盐分,减少产品灰分,提高产品纯度;
        ●  可回收溶液中的酸、堿、醇等物質;
        ●  设备结构简洁紧凑,占地面积小;
        ●  操作简便,可实现自动化作业,稳定性好,维护方便。

行業應用
 
1、制藥行業

        ●  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

2、食品行業

        ●  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

3、染料化工和助劑

        ●  水溶性染料反应液的脱盐浓缩
        ●  染料盐析母液废水回收

4、澱粉糖品

        ●  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

5、環保及水處理領域

        ●  纺织、染整、印染废水处理及回用
        ●  电镀工業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
        ●  工業生产所用的各类软化水、纯水、超纯水制备

6、生物技術

        ●  生物蛋白、多肽、酶制剂等酵液过滤澄清及精制
 

  

 

 
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