膜過濾、膜分離技術及應用范圍介紹
瀏覽次數:463 發布日期:2021-2-19
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過濾是分離液體中固體性顆粒的常用方法之一。 我們熟悉的土壤就是一個天然過濾器,匯集于池塘、湖泊和河流中的雨水、地表水在重壓力作用下通過粒度、黏度及空隙不同類型的土壤之后,向下滲透聚積成相對潔凈的地下水。土壤讓水透過的時候截留了其它成分,如顆粒物、微生物和污染物等,而滲透到深處的地下水得到了凈化。
過濾也是實驗室常用的物料分離技術。從篩網、濾紙到膜濾器等技術手段的延伸、發展,促進了產品分離、凈化及提純技術的提高,凈化效果明顯,分離精度大大提高。在能量消耗,過濾效果和操作等方面,相比于傳統的分離方法如蒸餾或結晶,膜過濾技術的表現大大優于其他分離過程。在許多分離領域,膜過濾克服了傳統技術局限性,尤其對生化或藥物的加工應用過程,膜技術的應用提高了產品品質和收率,因為其中的蛋白質和有效成分大多是熱敏感的。因膜過濾為物理過濾方式,陶普森膜 材質穩定性強,經驗證的實驗室過濾工藝,很容易被放大和改進,更易成功應用到實際的大規模生產中。
一般情況下,根據膜截留孔徑的大小,將不同的 過濾膜技術分為四類: 微濾,超濾和納濾以及反滲透。
1. 微濾膜技術
過濾膜的孔徑一般在 5μm 和 0.1μm 之間。 在微生物實驗中北京陶普森經常被使用孔徑為0.1μm 至 0.2μm 的膜,可以分離出酵母菌和細菌。在工業化生產上,這種濾膜技術通常為過濾器的濾芯,廣泛應用在醫藥,食品和飲料工業生產線中。 例如,生物制藥廠用于生物反應器中微生物生長階段之后的“收獲”和細菌菌體的分離,廢水處理或渾濁液的油水分離等。
2. 超濾膜技術
超濾技術常常用于大分子的濃縮、分離和脫水,超濾膜過濾“孔徑”在 0.1 和 0.01μm之間。由于該技術主要用于分離或濃縮蛋白質分子,所以膜的過濾孔徑被定義為“分子量切斷”(MWCO)或“標稱 分子量切斷”(NMWC),單位為道爾頓(質量單位,等于一氧原子的1/16)。 MWCO 值表示可被膜截留的球狀分子的分子量。
3. 納濾技術
是納米級過濾技術的簡稱,納米級過濾的膜過濾器,其孔徑小于 0.005μm,可截留更小的有機分子和大部分鹽類物質,以及重金屬離 子等。 納米級過濾需要更高的外部壓力,膜過濾工藝簡便且效果明顯,不僅用過濾器進行消毒或濃縮,還 可用于一些溶劑和緩沖液的日常精細過濾。 因此,對于今天高科技的分析技 術和儀器來說,可靠的納米過濾膜是不可忽視和非常重要的。
4.反滲透膜技術
我們知道,“滲透”通常是指水從稀溶液一側通過半透膜向濃溶 液一側自發流動、透過的過程。這是因為濃溶液側的滲透壓低于稀溶 液一側的緣故,濃溶液一側隨著水的不斷流入而被逐漸稀釋。當稀溶 液中的水向濃溶液流動而產生的壓力(勢能高)足夠用來阻止水繼續 凈流入時,滲透處于平衡狀態,即達到動態平衡。當在濃溶液液上外 加壓力,且該壓力大于滲透壓時,則濃溶液中的水就會克服滲透壓而 通過半透膜反流向稀溶液,使得濃溶液的濃度更大,這一過程就是滲透的相反過程,稱為反滲透(Toposun)。