第六章_膜分離過程

1、第六章第六章 膜分離過程膜分離過程Membrane separation膜分離技術膜分離技術膜分離的概念：利用膜的選擇性（孔徑膜分離的概念：利用膜的選擇性（孔徑大小），以膜的兩側存在的能量差作為大?。阅さ膬蓚却嬖诘哪芰坎钭鳛橥苿恿?，由于溶液中各組分透過膜的遷推動力，由于溶液中各組分透過膜的遷移率不同而實現(xiàn)分離的一種技術。移率不同而實現(xiàn)分離的一種技術。用用半透膜半透膜作為選擇障礙層，允許某些組作為選擇障礙層，允許某些組分透過而保留混合物中其它組份，從而分透過而保留混合物中其它組份，從而達到分離目的的技術。達到分離目的的技術。膜膜料液料液水水小分子小分子大分子大分子滲透液滲透液定義：定義：在流

2、體相之間有一層薄的在流體相之間有一層薄的凝聚相物質，把流體相分凝聚相物質，把流體相分隔開來成為兩部分，這一隔開來成為兩部分，這一薄層物質稱為膜薄層物質稱為膜。 “21“21世紀的多數(shù)工業(yè)中，世紀的多數(shù)工業(yè)中，膜技術扮演著戰(zhàn)略的角色膜技術扮演著戰(zhàn)略的角色”“誰掌握了膜技術，誰就誰掌握了膜技術，誰就掌握了掌握了2121世紀的未來世紀的未來”一、膜的簡介一、膜的簡介膜的用途膜的用途濃縮：濃縮：目的產物以低濃度形式存在，因目的產物以低濃度形式存在，因此需要除去溶劑；（截留物為產物）此需要除去溶劑；（截留物為產物）純化：純化：除去雜質；除去雜質；分離：分離：將混合物分成兩種或多種目的產將混合物分成兩種或

3、多種目的產物；物；反應促進：反應促進：把化學反應或生化反應的產把化學反應或生化反應的產物連續(xù)取出，能提高反應速率或提高產物連續(xù)取出，能提高反應速率或提高產品質量。品質量。膜的應用膜海水淡化海水淡化工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水處理城市廢水資源化城市廢水資源化天然氣天然氣生物質利用生物質利用能源能源水資源水資源傳統(tǒng)工業(yè)傳統(tǒng)工業(yè)生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境除塵除塵COCO2 2 控制控制制制 藥藥食食 品品化工與石化化工與石化電電 子子冶冶 金金燃料電池燃料電池潔凈燃燒潔凈燃燒膜分離的特點：膜分離的特點：無相變、低能耗無相變、低能耗 高效率、污染小高效率、污染小工藝簡單、操作方便工藝簡單、操作方便濃縮與純化同時進行濃縮

4、與純化同時進行濃縮液濃縮液進料液進料液滲透液滲透液(1)對稱膜：對稱膜：結構與方向無關的膜，孔經可一致，結構可不規(guī)則；結構與方向無關的膜，孔經可一致，結構可不規(guī)則；(2)非對稱膜：非對稱膜：分離層很薄，較致密，為活性膜，孔徑的大小和表皮的分離層很薄，較致密，為活性膜，孔徑的大小和表皮的性質決定分離特性，厚度決定傳遞速度，朝向待分離濃縮液；多孔性質決定分離特性，厚度決定傳遞速度，朝向待分離濃縮液；多孔的支持層只起支撐作用，使膜具有必要的機械強度。的支持層只起支撐作用，使膜具有必要的機械強度。(3)復合膜：復合膜：選擇性膜層選擇性膜層(活性膜層活性膜層)沉積于具有微孔的底膜沉積于具有微孔的底膜(支

5、撐層支撐層)表表面上，表層與底層是不同的材料，膜的性能不僅取決于有選擇性的面上，表層與底層是不同的材料，膜的性能不僅取決于有選擇性的表面薄層而且受微孔支撐層的影響。表面薄層而且受微孔支撐層的影響。(4)荷電膜：荷電膜：離交膜，含有高度的溶脹膠載著固定電荷的對稱膜。離交膜，含有高度的溶脹膠載著固定電荷的對稱膜。(5)液膜：液膜：將在有關章節(jié)中討論。將在有關章節(jié)中討論。(6)微孔膜：微孔膜：孔徑為孔徑為0.0520微米的膜。微米的膜。(7)動態(tài)膜：動態(tài)膜：在多孔介質在多孔介質(如陶瓷管如陶瓷管)上沉積一層顆粒物上沉積一層顆粒物(如氧化鋯如氧化鋯)作為作為有選擇作用的膜，此沉積層與溶液處于動態(tài)平衡。

6、有選擇作用的膜，此沉積層與溶液處于動態(tài)平衡。膜的分類膜的分類圖1 對稱膜 圖2 非對稱膜圖3 對稱膜 圖4 非對稱膜二、膜分離過程的類型二、膜分離過程的類型膜分離過程的實質是物質透過或被截留膜分離過程的實質是物質透過或被截留于膜的過程，近似于篩分過程，依據(jù)濾于膜的過程，近似于篩分過程，依據(jù)濾膜孔徑大小而達到物質分離的目的，故膜孔徑大小而達到物質分離的目的，故而可以按分離粒子大小進行分類。而可以按分離粒子大小進行分類。膜分離過程的類型膜分離過程的類型1.透析：透析：用具有一定孔徑大小的、高分子溶質不能用具有一定孔徑大小的、高分子溶質不能透過的親水膜將溶質溶液與純水分隔，在濃差的作透過的親水膜將溶

7、質溶液與純水分隔，在濃差的作用下，小分子溶質透向水側，水透向溶液一側。用下，小分子溶質透向水側，水透向溶液一側。透析膜：透析膜：孔徑孔徑5-10nm, ,實驗室中常用透析袋實驗室中常用透析袋應用：應用：脫鹽，血液透析脫鹽，血液透析u特點：特點：以濃差為推動力，膜透以濃差為推動力，膜透過通量很小，不適于大規(guī)模生物過通量很小，不適于大規(guī)模生物分離過程，多在實驗室中應用。分離過程，多在實驗室中應用。蛋白質透析蛋白質透析 透析袋透析簡單裝置。透析袋透析簡單裝置。A:A:透析夾，透析夾，B:B:透析，透析，C:C:透析示意圖透析示意圖 2.微濾微濾（Microfiltration,MF） ：l 以多孔細

8、小薄膜為過濾介質，壓力為推動以多孔細小薄膜為過濾介質，壓力為推動力，使力，使不溶性物質不溶性物質得以分離的操作。得以分離的操作。l 孔徑分布范圍在孔徑分布范圍在0.02514m之間，截留之間，截留直徑為直徑為0.02m 0.02m 10m 10m大小的粒子。大小的粒子。l 可應用于消毒、澄清、細胞收集等。如培可應用于消毒、澄清、細胞收集等。如培養(yǎng)基液養(yǎng)基液菌體分離與濃縮菌體分離與濃縮，產品消毒，產品消毒。無流動操作滲透液原料液 微濾微濾( (MicrofiltrationMicrofiltration，MFMF) ) 一種靜態(tài)過濾，隨過濾一種靜態(tài)過濾，隨過濾時間延長，膜面上截流沉積時間延長，膜

9、面上截流沉積不溶物，引起水流阻力增大，不溶物，引起水流阻力增大，透水速率下降，直至微孔全透水速率下降，直至微孔全被堵塞；被堵塞；3.超濾超濾（ Ultrafiltration, UF UF） ：l分離介質同上，但孔徑更小，為分離介質同上，但孔徑更小，為0.001-0.02 0.001-0.02 mm，分離推動力仍為壓力差，截斷分子量可，分離推動力仍為壓力差，截斷分子量可變化。變化。l適合于酶、蛋白質等生物大分子物質的分離、適合于酶、蛋白質等生物大分子物質的分離、濃縮，超濾親和純化，血漿分離，脫鹽，去熱濃縮，超濾親和純化，血漿分離，脫鹽，去熱原，原，在生物工程中應用最廣。在生物工程中應用最廣。

10、一種動態(tài)過程，由泵提供推動力，在膜表一種動態(tài)過程，由泵提供推動力，在膜表面產生兩個分力：一個是垂直于膜面的法向分面產生兩個分力：一個是垂直于膜面的法向分力，使水分子透過膜面，另一個是于膜面平行力，使水分子透過膜面，另一個是于膜面平行的切向力，把膜面截流物沖掉。的切向力，把膜面截流物沖掉。 超濾原理的示意圖超濾原理的示意圖 常規(guī)過濾常規(guī)過濾(A)(A)和超濾和超濾(B)(B)的示意圖的示意圖 A AB4.反滲透反滲透（Reverse osmosis,RO）: 滲透和滲透壓：滲透和滲透壓：滲透：滲透：膜（不能透過溶質）膜（不能透過溶質）兩側壓力相等時，在濃度差兩側壓力相等時，在濃度差作用下，溶劑從

11、溶質濃度低作用下，溶劑從溶質濃度低的一側向溶質濃度高的一側的一側向溶質濃度高的一側透過的現(xiàn)象。透過的現(xiàn)象。滲透壓：滲透壓：滲透現(xiàn)象中，促使?jié)B透現(xiàn)象中，促使水分子透過的推動力。水分子透過的推動力。反滲透：反滲透：定義：在溶質濃度高的定義：在溶質濃度高的一側施加超過滲透壓的一側施加超過滲透壓的壓力，使溶劑透過膜的壓力，使溶劑透過膜的操作。操作。是一種以壓力差為推動是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作，孔徑劑的膜分離操作，孔徑范圍在范圍在0. 11 nm之間之間。其基本原理為溶解擴散。在高于溶液滲透壓其基本原理為溶解擴散。在高于溶液滲透壓的壓力作用下，只有溶液中

12、的水透過膜，而的壓力作用下，只有溶液中的水透過膜，而所有溶液中的大分子、小分子有機物及無機所有溶液中的大分子、小分子有機物及無機物全被截留住。物全被截留住。主要用于海水脫鹽，純水制造以及小分子產主要用于海水脫鹽，純水制造以及小分子產品如乙醇、糖及氨基酸濃縮等。品如乙醇、糖及氨基酸濃縮等。膜法海水淡化膜法海水淡化分離方法分離方法反滲透反滲透低溫多效低溫多效多級閃蒸多級閃蒸能耗能耗(kWh/m3)3.5710幾種分離方法能耗比較幾種分離方法能耗比較嵊泗嵊泗1000噸噸/日反滲透海水淡化裝置日反滲透海水淡化裝置巴黎瓦茲河梅巴黎瓦茲河梅里市里市1414萬立方萬立方米米/ /天的納濾天的納濾廠，每天為巴

13、廠，每天為巴黎附近黎附近5050萬居萬居民提供民提供1414萬噸萬噸飲用水飲用水微濾 5.電滲析：電滲析：以電位差為推動力，利用離子以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質的膜分離操作。富集電解質的膜分離操作。在直流電場的作用下，由于離子交換膜在直流電場的作用下，由于離子交換膜的阻隔作用，實現(xiàn)溶液的淡化和濃縮，的阻隔作用，實現(xiàn)溶液的淡化和濃縮，分離推動力是分離推動力是靜電引力靜電引力。1-半透膜半透膜 2-攪拌器攪拌器 3-溶液溶液 4-鉑電極鉑電極 5,6-進出水管進出水管電滲析的應用：海水和苦水的淡化、廢水處理，電滲析的應用：

14、海水和苦水的淡化、廢水處理，氨基酸和有機酸等小分子的分離純化氨基酸和有機酸等小分子的分離純化6.氣體滲透：氣體滲透：氣體膜分離是利用膜對某些氣體組分具有選擇氣體膜分離是利用膜對某些氣體組分具有選擇性滲透和擴散的特性，以達到氣體分離和純化性滲透和擴散的特性，以達到氣體分離和純化的目的。的目的。其滲透機理為：氣體分子在壓力作用下，首先其滲透機理為：氣體分子在壓力作用下，首先在膜的高壓側接觸，然后是吸附、溶解、擴散、在膜的高壓側接觸，然后是吸附、溶解、擴散、脫溶、逸出。脫溶、逸出。應用應用: :空氣中各種氣體在透過膜壁時具有不同的空氣中各種氣體在透過膜壁時具有不同的滲透速率，使得當壓縮空氣經過濾器進

15、入分離滲透速率，使得當壓縮空氣經過濾器進入分離器時，氧氣、水蒸氣及少量的二氧化碳快速透器時，氧氣、水蒸氣及少量的二氧化碳快速透過膜的高壓側，而氮氣透過膜的相對速率慢而過膜的高壓側，而氮氣透過膜的相對速率慢而滯留在膜的內側被富集，從而產生干燥的氮氣。滯留在膜的內側被富集，從而產生干燥的氮氣。氣體滲透分離空氣中的氮氣體滲透分離空氣中的氮膜分離過程的類型膜分離過程的類型 三、膜材料三、膜材料膜材料的膜材料的特性特性對于不同種類的膜都有一個基本要求對于不同種類的膜都有一個基本要求：（1）耐壓：耐壓：膜孔徑小，要保持高通量就必須施加較膜孔徑小，要保持高通量就必須施加較高的壓力，一般膜操作的壓力范圍在高的

16、壓力，一般膜操作的壓力范圍在0.1-0.5 MPa0.1-0.5 MPa，反滲透膜的壓力更高，約為反滲透膜的壓力更高，約為1-10MPa1-10MPa；（2）耐高溫耐高溫: :高通量帶來的溫度升高和清洗的需要；高通量帶來的溫度升高和清洗的需要；（3）耐酸堿：耐酸堿：防止分離過程中以及清洗過程中的水防止分離過程中以及清洗過程中的水解；解；（4）化學相容性：化學相容性：保持膜的穩(wěn)定性；保持膜的穩(wěn)定性；（5）生物相容性：生物相容性：防止生物大分子的變性；防止生物大分子的變性；（6）成本低。成本低。不同膜材料的特點與應用不同膜材料的特點與應用 醋酸纖維素和聚砜應用最廣醋酸纖維素和聚砜應用最廣 膜的制造

17、方法膜的制造方法1 1相轉變法：相轉變法：澆鑄液澆鑄液支持物上鋪開支持物上鋪開蒸發(fā)部分溶劑蒸發(fā)部分溶劑凝凝 膠形成膠形成熱處理熱處理( (退火退火) )；2 2燒結法：燒結法： 膜材料粉膜材料粉模具內模具內嚴格控制溫度和壓力嚴格控制溫度和壓力 由由 軟變熔軟變熔 形成多孔體形成多孔體 機械加工；機械加工；3 3核徑跡法：核徑跡法：厚為厚為5-155-15 m m薄膜薄膜粒子粒子( (如如a a粒子或中子粒子或中子) )照射照射 化學鍵斷裂形成徑跡化學鍵斷裂形成徑跡酸堿液腐蝕酸堿液腐蝕形成孔道；形成孔道；4 4拉伸法：拉伸法： 晶態(tài)聚烯烴晶態(tài)聚烯烴在低熔融溫度下擠壓成膜在低熔融溫度下擠壓成膜 延

18、伸延伸 得到高的熔融應力得到高的熔融應力無張力條件下退火無張力條件下退火拉伸；拉伸；5 5復合膜的制備：復合膜的制備：是相轉變膜的繼續(xù)發(fā)展，制造非常薄的特是相轉變膜的繼續(xù)發(fā)展，制造非常薄的特 征分離層。在多孔支撐層上制作聚合物膜。征分離層。在多孔支撐層上制作聚合物膜。四、各種膜組件四、各種膜組件由膜、固定膜的支撐體、間隔物及收納這由膜、固定膜的支撐體、間隔物及收納這些部件的容器構成的一個單元。些部件的容器構成的一個單元。目前市售商品膜組件主要有：管式目前市售商品膜組件主要有：管式、中空中空纖維纖維 、螺旋卷繞式螺旋卷繞式 、平板式平板式共同的特點共同的特點盡可能大的膜表面積盡可能大的膜表面積可

19、靠的支撐裝置可靠的支撐裝置可引出透過液可引出透過液膜表面濃度差極化達到最小膜表面濃度差極化達到最小1、管式膜組件、管式膜組件特點：特點：結構簡單、適應性強、壓力結構簡單、適應性強、壓力損失少，處理量大、清洗安損失少，處理量大、清洗安裝方便、可耐受高壓，用途裝方便、可耐受高壓，用途較板式廣泛。較板式廣泛。u結構結構：將膜固定在圓管狀：將膜固定在圓管狀支撐體上構成管式膜，管式支撐體上構成管式膜，管式膜并聯(lián)或串聯(lián)，收納在筒狀膜并聯(lián)或串聯(lián)，收納在筒狀容器內即構成管式膜組件。容器內即構成管式膜組件。管式陶瓷超濾膜組件管式陶瓷超濾膜組件2、平板式膜組件、平板式膜組件結構：結構：與板式換熱器或加壓葉濾機相似

20、。由與板式換熱器或加壓葉濾機相似。由多枚平板膜間隔重疊加工而成，膜間襯設多孔多枚平板膜間隔重疊加工而成，膜間襯設多孔薄膜，供料液或濾液流動。薄膜，供料液或濾液流動。特點特點：過濾板相對獨立、過濾面積大、結構緊過濾板相對獨立、過濾面積大、結構緊湊、便于清洗、檢修和換膜。但耐受壓力低，湊、便于清洗、檢修和換膜。但耐受壓力低，適于超濾單元操作。適于超濾單元操作。板式膜組件板式膜組件3、螺旋卷式膜組件、螺旋卷式膜組件結構：結構：將兩張平板膜固定在多孔性濾液隔網將兩張平板膜固定在多孔性濾液隔網上，兩端密封，膜上下分別襯設一張料液隔網，上，兩端密封，膜上下分別襯設一張料液隔網，卷繞在空心管上構成。卷繞在空

21、心管上構成。特點：特點： 優(yōu)點：優(yōu)點：比表比表 面積大，結面積大，結 構簡單，價構簡單，價 格較便宜；格較便宜； 缺點：缺點：處理處理 懸浮物濃度懸浮物濃度 較高的料液較高的料液 時易堵塞。時易堵塞。超濾超濾微濾卷式膜組件超濾超濾微濾卷式膜組件 特點是膜堆積密度大、結構緊湊，適合低粘度、滲透產量大、特點是膜堆積密度大、結構緊湊，適合低粘度、滲透產量大、 濃縮倍數(shù)較低的料液處理和水處理。濃縮倍數(shù)較低的料液處理和水處理。卷式膜分離器（工業(yè)用）卷式膜分離器（工業(yè)用）4、中空纖維式膜組件、中空纖維式膜組件結構：結構：由數(shù)百至數(shù)百萬根中空纖維膜（內徑由數(shù)百至數(shù)百萬根中空纖維膜（內徑4080 m)或毛細管

22、膜（內徑或毛細管膜（內徑0.252.5mm）固）固定在圓筒形容器內構成。定在圓筒形容器內構成。特點：特點：優(yōu)點：優(yōu)點：比表面積比表面積最大，可方便地進最大，可方便地進行反洗，造價低，行反洗，造價低，工業(yè)上普遍使用工業(yè)上普遍使用 。缺點：缺點：易堵塞，易堵塞，對料液要求高對料液要求高。 中空纖維膜分離器（工業(yè)用）中空纖維膜分離器（工業(yè)用）5、納米膜過濾技術、納米膜過濾技術介于反滲透與超濾膜之間，能截留有機小介于反滲透與超濾膜之間，能截留有機小分子而使大部分無機鹽通過。分子而使大部分無機鹽通過。特點：特點：（1 1）在過濾分離過程中，能截留小分子有）在過濾分離過程中，能截留小分子有機物，并可以同時

23、透析除鹽，集機物，并可以同時透析除鹽，集濃縮與透濃縮與透析析為一體；為一體；（2 2）操作壓力比反滲透低很多。）操作壓力比反滲透低很多。納濾的應用行行 業(yè)業(yè)處理對象處理對象行行 業(yè)業(yè)處理對象處理對象制藥工業(yè)制藥工業(yè)母液中有效成分的回收母液中有效成分的回收抗菌素的分離純化抗菌素的分離純化維生素的分離純化維生素的分離純化氨基酸的脫鹽與純化氨基酸的脫鹽與純化化工行業(yè)化工行業(yè)酸堿純化、回收酸堿純化、回收電鍍液中銅的回收電鍍液中銅的回收食品工業(yè)食品工業(yè)乳清脫鹽與濃縮乳清脫鹽與濃縮苛性堿回收苛性堿回收純水制備純水制備超高純水超高純水水的脫鹽水的脫鹽地下水的凈化地下水的凈化染料工業(yè)染料工業(yè)活性染料的脫鹽與回

24、收活性染料的脫鹽與回收廢水處理廢水處理印染廠廢水脫色印染廠廢水脫色造紙廠廢水凈化造紙廠廢水凈化6、膜親和過濾法、膜親和過濾法膜親和過濾法是傳統(tǒng)膜分離技術與親和分離技膜親和過濾法是傳統(tǒng)膜分離技術與親和分離技術的集成，是一種十分有效的分離方法。術的集成，是一種十分有效的分離方法。內容：內容：包括兩個分支包括兩個分支（1）親和膜分離：）親和膜分離：制備帶有親和配基的分離膜，制備帶有親和配基的分離膜，直接進行產物分離；直接進行產物分離；（2）親和）親和-錯流膜過濾：錯流膜過濾：將水溶性或非水溶性的將水溶性或非水溶性的高分子親和載體與產物進行特異性反應，然后高分子親和載體與產物進行特異性反應，然后進行錯

25、流過濾進行錯流過濾。親和膜分離技術要點親和膜分離技術要點分離膜的改性：分離膜的改性：通過化學改性，在載體表面連接上通過化學改性，在載體表面連接上一條一條“手臂鏈手臂鏈”（大于三個碳原子）；（大于三個碳原子）；親和膜制備：親和膜制備：選用合適的配基，與手臂鏈相連，構選用合適的配基，與手臂鏈相連，構成帶有親和配基的分離介質；成帶有親和配基的分離介質；親和絡合：親和絡合：將混合物緩慢地通過膜，使要分離的物將混合物緩慢地通過膜，使要分離的物質與親和配基產生特異性作用，形成配基與配位物質與親和配基產生特異性作用，形成配基與配位物的復合體；的復合體；洗脫：洗脫：改變條件改變條件（洗脫液組成洗脫液組成、pH

26、、離子強度、溫離子強度、溫度等），使復合物解離；度等），使復合物解離；親和膜再生：親和膜再生：洗滌、再生、平衡，以備下次操作使洗滌、再生、平衡，以備下次操作使用。用。親和膜分離操作方式親和膜分離操作方式親和超濾過程（分離目標物的同時，濃縮其親和超濾過程（分離目標物的同時，濃縮其他成分）他成分）五、膜分離過程在生物工程中的應用五、膜分離過程在生物工程中的應用過程過程應用對象應用對象實例實例微濾微濾消毒、澄清收集細胞消毒、澄清收集細胞培養(yǎng)懸浮液除菌，產品消毒，培養(yǎng)懸浮液除菌，產品消毒，細胞收集細胞收集超濾超濾大分子物質分離大分子物質分離酶及蛋白質的分離、濃縮、純酶及蛋白質的分離、濃縮、純化，血漿分

27、離、脫鹽、去熱原，化，血漿分離、脫鹽、去熱原，膜反應器膜反應器納濾納濾小分子物質分離小分子物質分離糖，二價鹽、游離酸的分離糖，二價鹽、游離酸的分離反滲透反滲透小分子物質濃縮小分子物質濃縮單加鹽、非游離酸的分離單加鹽、非游離酸的分離透析透析小分子有機物和無機離子小分子有機物和無機離子脫除小分子有機物或無機離子脫除小分子有機物或無機離子六、膜分離技術應考慮的問題六、膜分離技術應考慮的問題1 1、截留分子量、截留分子量( (MWCO)截留曲線：測定分子量不截留曲線：測定分子量不同的球形蛋白質或水溶性同的球形蛋白質或水溶性聚合物的截留率，所得到聚合物的截留率，所得到的膜的截留率與溶質分子的膜的截留率與

28、溶質分子量之間關系的曲線。量之間關系的曲線。 MWCO只是表征膜特性的一個參數(shù)，不能作只是表征膜特性的一個參數(shù)，不能作 為選擇膜的唯一標準。應從多方面為選擇膜的唯一標準。應從多方面(如孔徑分如孔徑分 布、耐污染能力等布、耐污染能力等)綜合考慮。綜合考慮。 一般將在截留曲線上截留率為一般將在截留曲線上截留率為0.90的溶質分子的溶質分子 量定義為膜的截留分子量。量定義為膜的截留分子量。實際膜分離過程中影響截留率的因素：實際膜分離過程中影響截留率的因素：溶質分子量溶質分子量分子特性分子特性不同分子截留率大小順序：球形帶支鏈不同分子截留率大小順序：球形帶支鏈線性；線性；對于荷電膜，與膜相反電荷的分子

29、截留率對于荷電膜，與膜相反電荷的分子截留率較低；較低；若膜對溶質有吸附作用，截留率增大。若膜對溶質有吸附作用，截留率增大。其他高分子溶質的影響其他高分子溶質的影響其他高分子溶質的存在使溶質截留率增大。其他高分子溶質的存在使溶質截留率增大。操作條件操作條件膜面流速提高，截留率降低；膜面流速提高，截留率降低；膜分離技術應考慮的問題2 2、濃差極化、濃差極化: :在膜分離過程中，膜表面上在膜分離過程中，膜表面上溶質濃度高于主體溶質濃度的現(xiàn)象。如下溶質濃度高于主體溶質濃度的現(xiàn)象。如下圖：圖：濃差極化濃差極化: :它對水的透過起著阻礙作用它對水的透過起著阻礙作用。所以濃差極化會所以濃差極化會降低膜的透水

30、率；降低膜的透水率；結垢阻塞結垢阻塞。 為了減少濃差極化，通常采用錯流操作，為了減少濃差極化，通常采用錯流操作，使懸浮液在過濾介質表面作切向流動，利用流使懸浮液在過濾介質表面作切向流動，利用流體的剪切作用將過濾介質表面的固體移走。體的剪切作用將過濾介質表面的固體移走。3 3、污染、污染: :由于溶質與膜的相互作用而在膜表面和孔內吸附，由于溶質與膜的相互作用而在膜表面和孔內吸附，或因濃差極化，溶質在膜表面產生沉淀或結晶，或因濃差極化，溶質在膜表面產生沉淀或結晶，形成形成“凝膠層凝膠層”引起膜性能變化的現(xiàn)象。引起膜性能變化的現(xiàn)象。是一個不可逆過程。通常它受到膜的化學特征、是一個不可逆過程。通常它受

31、到膜的化學特征、蛋白質種類、溶液的蛋白質種類、溶液的pHpH值、無機鹽濃度、溫度等值、無機鹽濃度、溫度等因素的影響。因素的影響。影響影響: :透過通量大幅度下降；降低目標產物的回透過通量大幅度下降；降低目標產物的回收率。收率。膜污染是膜技術應用的最大限制因素。膜污染是膜技術應用的最大限制因素。膜分離技術應考慮的問題 防止或減輕膜污染的措施：防止或減輕膜污染的措施： 對料液進行預處理；對料液進行預處理；對膜進行預處理；對膜進行預處理；改變操作條件。改變操作條件。 4、膜的清洗膜的清洗: : 膜污染造成膜透水量隨運行時間增長膜污染造成膜透水量隨運行時間增長而下降。清洗的方法通?？煞譃槲锢矸椒ǘ陆?。清洗的方法通常可分為物理方法與化學方法。與化學方法。l 物理方法物理方法：一般指用高速流水沖洗。一般指用高速流水沖洗。l 化學清洗化學清洗：通常是用化學清洗劑對膜進行通常是用化學清洗劑對膜進行清洗。清洗。膜分離技術應考慮的問題清洗劑：清洗劑：水、鹽溶液