@@超滤及反渗透.ppt

第四节 微滤技术 微滤（microfiltration）在50-100kPa的静压差作用下利用对称的微孔膜来分离悬浮物的一种膜分离过程。 微滤一般用于悬浮液（粒径0. 02一10μm）的过滤，由于膜孔径较大，操作压力比超滤更小，一般为50-100kPa，微滤过程中膜两侧的渗透压差可以忽略不计。 微滤适用于细胞、细菌和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm。 相近的有过滤，是利用多孔物质为筛板阻截部分物质通过。与微滤不同只是筛板不等同于微滤膜，而且阻截物质的大小要大得多。 * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 第四节 微滤技术 微滤过滤主要是截留不溶物，过滤的速度一般是以单位时间内、单位面积流出的液体体积来计算，过滤速度的快慢与筛板的孔径大小、滤饼厚度、滤液粘度、温度和压力等诸多因素有关。 过滤速度(v)与相关因素可用公式简单表示为 n — 过滤面积上的滤饼毛细管孔道数 d — 毛细管孔道直径(m) Δp0 — 毛细管孔道两端的压强降(N/m2) α — 毛细管孔道弯曲程度校正系数 η — 滤液的粘度(N·s/m2) l — 滤饼厚度(m) * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 第四节 微滤技术 微滤膜 微滤膜常为对称膜，又称为均质膜。是一种均匀的薄膜，膜两侧截面的结构及形态完全相同，孔的大小全部一样，被设计成各向同性膜。 各向同性膜由多种聚合物制作而成，如亲水性和疏水性的聚偏氟乙烯、聚丙烯、硝酸纤维、醋酸纤维、丙烯睛共聚物和疏水性多醚矾。 用于过滤的滤材主要有滤纸、尼龙布、烧结玻璃、玻璃纤维等。 * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 第四节 微滤技术 过滤装置 过滤装置有很多种，过滤可以在常压或减压条件下进行。 * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 常压过滤 利用重力差，液体通过滤材内毛细管空隙渗透。 适用于悬浮液中的颗粒较小、弹性较大的物质的分离。 过滤速度比较慢，要求的设备简单，是实验室常用的过滤方法。 第四节 微滤技术 过滤装置 * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 减压过滤 减压过滤是在筛板之下连接负压装置如真空泵，利用负压提高过滤速度，因此过滤效率相对比较高。 适用于悬浮液中的颗粒较大、颗粒大小均匀、具有一定刚性的物质的分离。 第五节 其它膜分离技术 其它膜分离技术还有：反渗透技术；纳米过滤技术；电渗析技术。 1.反渗透技术 反渗透(reverse osmosis )是以1-10MPa的静压差为推动力通过非对称膜或复合膜，根据溶解-扩散的原理，进行低相对分子质量组分的浓缩分离的一种膜分离过程。反渗透是渗透的逆过程。 * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 第五节 其它膜分离技术 1.反渗透技术 反渗透过程分离水和盐的机理还没有一个公认的统一解释。 目前有三种理论模型： 氢键理论 毛细孔流理论 溶解扩散理论 水通过膜有两种方式，一种是通过膜上存在的孔，另外一种是通过膜中的分子节点之间的扩散。 根据理论，膜的化学性质是，在固液界面上水优先吸附并通过，盐被截留。水与膜表面之间有弱的化学结合力，使得水能够在膜的结构中分散。膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐的优先地位。 * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 第五节 其它膜分离技术 2. 纳米过滤技术 纳米过滤（nanofiltration）是介于反渗透和超滤之间的一种以压力差为推动力的新型膜分离过程。 纳米过滤能截留可以通过超滤膜但不能通过反渗透膜的溶液。 纳米过滤的特点是： 能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析于一体； 操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，所以纳米过滤所需的外加压力比反渗透低得多。 * 南京农业大学 生命科学学院 * * * 南京农业大学 生命科学学院 第五节 其它膜分离技术 2. 纳米过滤技术 纳米过滤的分离机理主要是静电和位阻理论，该理论认为纳米过滤中溶质的分离除了膜孔和溶质大小不同产生位阻造成粒径排斥外，还由于膜和溶质电荷产生的静电排斥作用。对于非荷电分子，粒径排斥是分离的主要原因，对荷电离子，粒径排斥和静电排斥都是分离的原因。 纳滤膜大多是由多层聚合物薄膜组成。一般认为纳米滤膜是多孔膜，平均孔径为2nm ,截留相对分子质量范围为100一200。对纳米滤膜的基本要求是：要具有良好的热稳定性，pH稳定性和对有机溶剂的稳定性。 纳米过滤的应用主要有：抗生素的回收与