技術(shù)文章
幾種主要的膜分離技術(shù)
時(shí)間：2016.03.02
在生物化工過程中常用的膜分離技術(shù)有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)、電滲析(ED)、液膜(LM)等。
微濾
微濾是以多孔細(xì)小的薄膜作為過濾的介質(zhì)，以篩分原理為根據(jù)的薄膜過濾。在壓力作為推動(dòng)力的作用下，溶劑、水、鹽類及大分子物質(zhì)均能透過薄膜，而微細(xì)顆粒和超大分子等顆粒直徑大于膜孔徑的物質(zhì)均被滯留下來，以達(dá)到分離的目的，進(jìn)一步使溶液凈化。微濾是目前膜分離技術(shù)中應(yīng)用最廣且經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的技術(shù)，主要應(yīng)用于生物化工中的制藥行業(yè)。
超濾
超濾是根據(jù)篩分原理，以一定的壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的操作。同微濾過程相比，超濾過程受膜表面孔的化學(xué)性質(zhì)影響較大，在一定的壓力差下溶劑或小分子量的物質(zhì)可以透過膜孔，而大分子物質(zhì)及微細(xì)顆粒卻被截留，以達(dá)到分離目的。超濾膜通常為不對(duì)稱膜，膜孔徑的大小和膜表面的性質(zhì)分別起著不同的截留作用。超濾主要應(yīng)用于濃縮大分子溶液的凈化等．在生物化工過程中應(yīng)用最廣。
反滲透
反滲透過程主要是根據(jù)溶液的溶解、擴(kuò)散原理，以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程。它與自然的滲透過程剛好相反。滲透和反滲透均是通過半透膜來完成的。在濃溶液一側(cè)，當(dāng)施加壓力高于自然滲透壓力時(shí)，就會(huì)迫使溶液中溶劑反向透過膜層，流向稀溶液一側(cè)，從而達(dá)到分離提純的目的。反滲透過程主要應(yīng)用于低分子量組分的濃縮，如氨基酸濃縮(甘氨酸HGB 3075—79)、乙醇濃縮(GB 679-65)等。其滲透壓的大小與膜的種類無關(guān)，而與溶液的性質(zhì)有關(guān)。
納濾
納濾也是根據(jù)吸附、擴(kuò)散原理，以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程。它除了有本身的工作原理外，還具有反滲透和超濾的工作原理。納濾又可以稱為低壓反滲透，是一種新型的膜分離技術(shù)，這種膜過程，拓寬了液相膜分離的應(yīng)用，分離性能介于超濾和反滲透之間，其截?cái)喾肿恿考s為200～2000。納米膜屬于復(fù)合膜，允許一些無機(jī)鹽和某些溶劑透過膜。納濾過程所需壓力比反滲透低得多，具有節(jié)約動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。它能截?cái)嘁淄高^超濾膜的那部分溶質(zhì)，同時(shí)又可能被反滲透膜所截?cái)嗟娜苜|(zhì)透過，其特有功能是反滲透和超濾無法取代的。納濾膜具有良好的熱穩(wěn)定性、pH 穩(wěn)定性和對(duì)有機(jī)溶劑的穩(wěn)定性，因此現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，尤其是醫(yī)藥、生物化工行業(yè)的分離提純過程。納濾膜是現(xiàn)今最先進(jìn)的膜分離技術(shù)。微濾、超濾、反滲透、納濾4種分離技術(shù)沒有太明顯的分界線，均是以壓力作為推動(dòng)力，被截?cái)嗟娜苜|(zhì)的直徑大小在某些范圍內(nèi)相互重疊。
電滲析
電滲析是以電位差為推動(dòng)力，在直流電作用下利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，從而實(shí)現(xiàn)溶液的淡化、精制或純化目的。
液膜
液膜是懸浮在液體中的一層乳液微粒，形成液相膜。依據(jù)溶解、擴(kuò)散原理，通過這層液相膜可以將兩個(gè)組成不同而又互溶的溶液分開，并通過滲透的現(xiàn)象起到分離、提純的效果，它克服了固體膜存在的選擇性低和通量小的特點(diǎn)。液膜一般由溶劑、表面活性劑和添加劑構(gòu)成。按其構(gòu)型和操作方式分為乳化液膜(Liq—uid surfactant membranes)和支撐液膜(Supportediquid m embranes)。