超濾及反滲透教學(xué)課件

1、南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)技術(shù)原理及應(yīng)用第三章 膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)是指利用具有一定膜孔和選擇透過(guò)特性的天然或人工合成的分離膜，在某種推動(dòng)力（濃度差、壓力差、電位差等）的作用下，來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離純化或濃縮的一種操作技術(shù)。2022/8/3生命科學(xué)學(xué)院 生物科學(xué)51班3第三章 膜分離技術(shù) 膜分離基本技術(shù) 透 析 技 術(shù) 超 濾 技 術(shù) 微 濾 技 術(shù)1234 其它膜分離技術(shù)5第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)膜分離技術(shù)發(fā)展20世紀(jì)30年代人們利用半透性纖維素膜開創(chuàng)了近代工業(yè)膜分離技術(shù)的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以后，不對(duì)稱膜制造技術(shù)取得了很大進(jìn)展，包括微濾、超濾、反滲透、電滲析、透析等的生物技術(shù)迅速發(fā)展，

2、膜分離技術(shù)在生物物質(zhì)的分離純化過(guò)程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而且隨著膜材料科學(xué)和分離技術(shù)的進(jìn)步，像液膜分離技術(shù)、液膜分離萃取技術(shù)、納米分離技術(shù)等相繼問世。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院42022/8/34南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第一節(jié) 膜分離基本技術(shù) 膜分離與常規(guī)的分離技術(shù)相比具有無(wú)相變化、能耗低、過(guò)程簡(jiǎn)單、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)特別適用于生物物質(zhì)、酶制劑及同分異構(gòu)體等的分離。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院5膜縱切面模式圖第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)膜分離技術(shù)分類膜分離技術(shù)主要包括透析、超濾、微濾、電滲析、反滲透等。各種膜分離過(guò)程的類型及特征如下表所示：2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大

3、學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院62022/8/36南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)膜分離過(guò)程的推動(dòng)力是靜壓差、濃度差或者電位差，有的分離過(guò)程可能是幾種推動(dòng)力都兼而有之。膜在分離過(guò)程中有三種功能：物質(zhì)的識(shí)別與透過(guò)，這是使混合物各組分之間實(shí)現(xiàn)分離的內(nèi)在因素界面作用，以膜為界面將透過(guò)液和保留液分為互不混合的兩相反應(yīng)場(chǎng)作用，膜表面及孔內(nèi)表面含有與特性溶質(zhì)有相互作用能力的官能團(tuán)，通過(guò)物理作用、化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)提高膜分離的選擇性和分離速度。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院72022/8/37南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)分離膜分離膜應(yīng)具備的基本條件為：好的選擇透過(guò)性；良好的

4、分離性能（即截留率高，透過(guò)率大）；理化性能良好；污染小，使用壽命長(zhǎng)；價(jià)廉易得。各種分離膜按所使用的材質(zhì)不同可分為無(wú)機(jī)材料膜和有機(jī)材料膜。無(wú)機(jī)材料膜有陶瓷膜和不銹鋼膜，有機(jī)膜多為合成高分子材料膜，主要有纖維素類、聚礬類、聚烯烴類、聚酞胺類和芳香雜環(huán)類等。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院82022/8/38南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)分離膜分離膜的性能參數(shù)主要有：孔道特征、滲透通量、截留率和截留相對(duì)分子質(zhì)量等?？椎捞卣靼讖酱笮。讖酱笮∮米畲罂讖胶推骄讖絹?lái)描述孔徑分布，孔徑分布指各種孔徑的孔占全部孔的體積分?jǐn)?shù)?？紫堵剩紫堵适侵缚左w積占膜總體積的百分?jǐn)?shù)。2022

5、/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院92022/8/39南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院10分離膜的孔徑與種類第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)分離膜的性能參數(shù)滲透通量又稱透水率或水通量，它是指在一定條件之下（一般壓力為0.1 MPa，溫度為20），單位時(shí)間透過(guò)單位膜的溶劑體積。滲透通量表征膜的處理力的大小，取決于膜的孔隙率、孔徑等物理特性和溫度、壓力差、濃度等操作條件。水通量即為膜的純水滲透通量。截留相對(duì)分子質(zhì)量指膜所能截留的截留率大于90%的溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。根據(jù)截留相對(duì)分子質(zhì)量的大小可以估計(jì)膜的平均孔徑。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院112022/8/

6、311南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)分離膜的性能參數(shù)截留率是指對(duì)于一定相對(duì)分子質(zhì)量的物質(zhì)，膜能截留的程度，其定義式為：R 截留率，%b主體料液濃度，kg/m3p透過(guò)液濃度，kg/m3100% 截留率表示溶質(zhì)全部被膜截留，此為理想的半滲透膜；0截留率則表示溶質(zhì)全部透過(guò)膜，無(wú)分離作用，通常截留率在0-l00%之間。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院122022/8/312南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第一節(jié) 膜分離基本技術(shù)膜組件是膜分離裝置的核心，它是由過(guò)濾膜、支撐材料、間隔器及外殼等部分組裝而成的。膜組件可和其他部分構(gòu)成膜分離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)膜分離操作，達(dá)到一定的分離要求。膜組件

7、的類型主要有板式膜、管式膜、卷式膜和中空纖維式膜。在膜分離系統(tǒng)中待分離的料液用給料泵輸送入膜組件，在膜組件中料液則被分離成截留物（或稱保留液）和透過(guò)液。截留物根據(jù)需要或開路循環(huán)入料槽或閉路循環(huán)入膜組件，同時(shí)有截留物的取出。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院132022/8/313南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第二節(jié) 透析技術(shù)透析（dialysis）是應(yīng)用的最早的膜分離技術(shù)1861年Thomas Graham首次利用來(lái)源于動(dòng)物的半透膜分離出多糖、蛋白質(zhì)溶液中的無(wú)機(jī)鹽。作用機(jī)理：用高分子溶質(zhì)不能透過(guò)的親水膜將含有高分子溶質(zhì)和其他小分子溶質(zhì)的溶液與純水（或緩沖溶液）分開，在濃度差的作用下，高分子

8、溶液中的小分子溶質(zhì)（如無(wú)機(jī)鹽）透向水側(cè)，水則向高分子溶液一側(cè)透過(guò)。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院142022/8/314南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第二節(jié) 透析技術(shù)透析膜一般為5-l0 nm的親水膜，如纖維素膜、聚丙烯睛膜和聚酚膜等。溶質(zhì)在濃度差的推動(dòng)下，以擴(kuò)散的形式移動(dòng)。摩爾滲透通量為：N = K0(c1-c2)N摩爾滲透通量，mol/(sm2)c1，c2分別為膜兩側(cè)的濃度，mol/m3 K0包括膜內(nèi)擴(kuò)散和膜兩側(cè)表面液膜傳質(zhì)阻力在內(nèi)的總傳質(zhì)系數(shù)，1/s2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院152022/8/315南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第二節(jié) 透析技術(shù)2022/8/3南京農(nóng)業(yè)

9、大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院162022/8/316南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院透析最主要的應(yīng)用：血液的解毒（如腎衰竭和尿毒癥患者的血液透析）實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的蛋白質(zhì)分離純化，如脫鹽（去除蛋白質(zhì)大分子溶液中的小分子鹽）、去除水溶性有機(jī)溶劑和置換緩沖液等，即從樣品中除去相對(duì)分子質(zhì)量小的溶質(zhì)和置換存在于透析液中的緩沖液。透析操作簡(jiǎn)單易行，如蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)純化方法是使用透析袋，將待分離液盛于透析袋內(nèi)，把透析袋置于透析外液（即水或緩沖液）中，如圖所示。右圖所示透析膜的滲透通量很小，不適于大規(guī)模的生物分子分離。第二節(jié) 透析技術(shù)2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院172022/8/317南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院常用透

10、析方法和裝置1. 自由擴(kuò)散透析法準(zhǔn)備透析袋，檢查透析袋是否有泄漏。過(guò)后即可裝入待透析樣品，封好兩端，置于盛有足夠量的透析外液的容器（如大燒杯、量筒等）內(nèi)透析。當(dāng)袋內(nèi)、外小分子趨于平衡時(shí)，更換透析外液，又產(chǎn)生新的滲透壓差，小分子繼續(xù)向外擴(kuò)散，如此多次重復(fù)，就可以將大分子和小分子分離。 第二節(jié) 透析技術(shù)2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院182022/8/318南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院常用透析方法和裝置2. 攪拌透析法此法與自由擴(kuò)散透析法相似，不同的是攪拌透析法需要在透析容器下面安裝一個(gè)磁力攪拌器，在電磁攪拌下，使自由擴(kuò)散出來(lái)的小分子很快被分散到整個(gè)容器中。透析袋外周始終保持低滲狀態(tài)，克服

11、無(wú)攪拌形成的濃度梯度大、有自由擴(kuò)散以及達(dá)到平衡時(shí)間長(zhǎng)等不足，縮短透析時(shí)間，提高透析效率。第三節(jié) 超濾技術(shù)超濾（ultrafiltration）技術(shù)是綜合了過(guò)濾和透析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種高效分子分離技術(shù)，是生物大分子脫鹽、濃縮、分級(jí)分離常用的方法。超濾是以0.1-1 MPa的靜壓差為傳質(zhì)推動(dòng)力，利用不對(duì)稱膜的篩分性質(zhì)，來(lái)截留1-20 nm的大分子溶質(zhì)的膜分離過(guò)程。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院192022/8/319南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第三節(jié) 超濾技術(shù)超濾技術(shù)的原理超濾主要用于處理不含固形成分的料液，與一般的透析技術(shù)一樣，主要依賴于被分離物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的大小、形狀和性質(zhì)

12、的區(qū)別。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院202022/8/320南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院具有一定孔徑的半透膜在一定的壓力下，半透膜內(nèi)的小分子能夠通過(guò)膜孔滲透到膜外，大分子不能通過(guò)，使大小不同的分子達(dá)到分離的目的。超濾技術(shù)實(shí)際上是一種高壓滲透分離方法，是通過(guò)在膜內(nèi)施加正壓或者在膜外施加負(fù)壓使小分子排出膜外。第三節(jié) 超濾技術(shù)超濾過(guò)程中，流體在膜的孔道內(nèi)呈層流流動(dòng)，超濾膜的孔道結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，孔徑大小不均，其滲透通量須按以下方程計(jì)算：N 摩爾滲透通量，mol/(sm2) 膜的孔隙率，%L 濾液黏度，PasS0 孔道比表面積，m2/g根據(jù)公式可以看出：超濾膜的摩爾滲透通量與壓力差成正比，與濾

13、液的黏度成反比。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院212022/8/321南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院K 孔道結(jié)構(gòu)有關(guān)的無(wú)量綱常數(shù)L 孔道長(zhǎng)度，mp 濾液通過(guò)膜層時(shí)的壓力差，Pa第三節(jié) 超濾技術(shù)超濾膜超濾膜通常為不對(duì)稱膜，即橫斷面具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的膜，如圖所示。膜的表面有一層超薄層的致密皮層，起著膜的專一特性的作用；其下是一層較厚的海綿狀多孔性支撐層，支撐層決定著膜的滲透通量，支撐層由錐形微孔組成為錐尖向上的錐形通道。這種不對(duì)稱膜很少會(huì)堵塞。超濾聚合膜主要由聚礬、硝酸纖維或醋酸纖維、再生纖維素，硝化纖維素和丙烯酸組成。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院222022/8/322南京農(nóng)

14、業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第三節(jié) 超濾技術(shù)超濾技術(shù)的應(yīng)用：大分子物質(zhì)的脫鹽和濃縮；大分子溶劑系統(tǒng)的交換平衡；小分子物質(zhì)的純化；大分子物質(zhì)的分級(jí)分離；生化制劑或其他制劑的除菌過(guò)濾和去熱原處理；回收細(xì)胞和處理膠體懸浮液。在生化制藥中可用來(lái)分離蛋白質(zhì)、酶、核酸、多糖、多膚、抗生素、病毒等。超濾的優(yōu)點(diǎn)：沒有相的轉(zhuǎn)變，無(wú)需添加任何強(qiáng)烈的化學(xué)物質(zhì)，可以在低溫下操作，過(guò)濾速度較快，便于無(wú)菌處理等。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院232022/8/323南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第三節(jié) 超濾技術(shù)超濾的方式主要有無(wú)攪拌式和攪拌式超濾、中空纖維超濾三種。前兩種裝置比較簡(jiǎn)單，只是在密閉容器中施加一定壓力，使小分

15、子和溶劑擠出膜外，下面主要介紹第三種方式。中空纖維超濾的工作原理中空纖維超濾是在一支空心柱內(nèi)裝有許多的中空纖維毛細(xì)管，兩端相通，管的內(nèi)徑一般在0.2mm 左右，有效面積可以達(dá)到1.0cm2，每一根纖維毛細(xì)管都像一個(gè)微型透析袋，極大地增大了滲透的表面積，提高了超濾的速度。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院242022/8/324南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第三節(jié) 超濾技術(shù)中空纖維超濾的工作原理中空纖維超濾以液壓泵為動(dòng)力，將需要超濾的樣液注入每一根中空纖維毛細(xì)管內(nèi)。當(dāng)樣液經(jīng)壓力泵以較高的流速送入每根毛細(xì)管時(shí)，樣液從底部往上端流出，經(jīng)過(guò)流量閥時(shí)，閥門只打開一部分（是全流速的1/42/3左右），

16、流速減慢，中空纖維毛細(xì)管內(nèi)產(chǎn)生很大的內(nèi)壓，一部分溶質(zhì)小分子和溶劑分子被擠出毛細(xì)管外，一部分溶質(zhì)小分子和溶劑攜帶著大分子通過(guò)流量閥，回流到貯液瓶，與剩余的樣液混合，完成一次超濾?；旌虾蟮臉右涸俅谓?jīng)液壓泵送入中空纖維毛細(xì)管內(nèi)超濾。每經(jīng)過(guò)一次循環(huán)，分離出去一部分溶質(zhì)小分子和溶劑分子，大分子則不斷被濃縮。如果要將大分子和小分子分離得比較完全，可以將濃縮液稀釋若干倍后再次超濾。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院252022/8/325南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第三節(jié) 超濾技術(shù)中空纖維超濾的工作原理超濾開始時(shí)，由于溶質(zhì)分子均勻地分布在溶液中，溶液濃度較稀，超濾的速度比較快，但是隨著小分子和溶劑不斷

17、排出，大分子的濃度越來(lái)越高，膜表面被截留分子不斷堆積，超濾速度就會(huì)逐漸減慢，這種現(xiàn)象稱為濃度極化現(xiàn)象。適當(dāng)降低壓力、稀釋樣液，有利于延遲此現(xiàn)象出現(xiàn)及降低其影響。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院262022/8/326南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第三節(jié) 超濾技術(shù)生物大分子的分級(jí)分離可以采用不同截留相對(duì)分子質(zhì)量的中空纖維超濾柱，進(jìn)行分級(jí)分離。目前額定截留相對(duì)分子質(zhì)量的中空纖維超濾柱截留值有3000，5000，10000，30000，60000等。如果超濾物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量為5000，20000，35000，先用截留相對(duì)分子質(zhì)量30000的中空纖維柱超濾，濾出液再用截留相對(duì)分子質(zhì)量10000的

18、中空纖維柱超濾，濾出液再用截留相對(duì)分子質(zhì)量3000的中空纖維柱超濾。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院272022/8/327南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第三節(jié) 超濾技術(shù)影響超濾的幾個(gè)因素溶質(zhì)的分子性質(zhì)：主要包括相對(duì)分子質(zhì)量大小、形狀、帶電性等。溶質(zhì)濃度：濃度愈高，流速愈慢，不利于超濾。這種情況下，可以先稀釋，再超濾。壓力：一般情況，壓力愈大，流速愈高，但濃度極化現(xiàn)象越嚴(yán)重，這是一對(duì)矛盾體?？蛇m當(dāng)控制液壓和樣品濃度。如果樣液濃度高，壓力適當(dāng)?shù)鸵恍苑乐惯^(guò)早出現(xiàn)濃度極化現(xiàn)象樣液濃度低，壓力適當(dāng)高一些。溫度：溫度升高，可以降低溶液粘度，有利于超濾。但對(duì)于生物活性物質(zhì)來(lái)說(shuō)，一般都要求在低溫(

19、4)下超濾，因此，生物活性物質(zhì)不能用升溫來(lái)提高超濾速度。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院282022/8/328南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第四節(jié) 微濾技術(shù)微濾（microfiltration）在50-100kPa的靜壓差作用下利用對(duì)稱的微孔膜來(lái)分離懸浮物的一種膜分離過(guò)程。微濾一般用于懸浮液（粒徑0. 02一10m）的過(guò)濾，由于膜孔徑較大，操作壓力比超濾更小，一般為50-100kPa，微濾過(guò)程中膜兩側(cè)的滲透壓差可以忽略不計(jì)。微濾適用于細(xì)胞、細(xì)菌和微粒子的分離，在生物分離中，廣泛用于菌體的分離和濃縮，目標(biāo)物質(zhì)的大小范圍為0.01-10 m。相近的有過(guò)濾，是利用多孔物質(zhì)為篩板阻截部分物質(zhì)通

20、過(guò)。與微濾不同只是篩板不等同于微濾膜，而且阻截物質(zhì)的大小要大得多。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院292022/8/329南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第四節(jié) 微濾技術(shù)微濾過(guò)濾主要是截留不溶物，過(guò)濾的速度一般是以單位時(shí)間內(nèi)、單位面積流出的液體體積來(lái)計(jì)算，過(guò)濾速度的快慢與篩板的孔徑大小、濾餅厚度、濾液粘度、溫度和壓力等諸多因素有關(guān)。過(guò)濾速度(v)與相關(guān)因素可用公式簡(jiǎn)單表示為n 過(guò)濾面積上的濾餅毛細(xì)管孔道數(shù)d 毛細(xì)管孔道直徑(m) p0 毛細(xì)管孔道兩端的壓強(qiáng)降(N/m2) 毛細(xì)管孔道彎曲程度校正系數(shù) 濾液的粘度(Ns/m2) l 濾餅厚度(m)2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院302

21、022/8/330南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第四節(jié) 微濾技術(shù)微濾膜微濾膜常為對(duì)稱膜，又稱為均質(zhì)膜。是一種均勻的薄膜，膜兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)完全相同，孔的大小全部一樣，被設(shè)計(jì)成各向同性膜。各向同性膜由多種聚合物制作而成，如親水性和疏水性的聚偏氟乙烯、聚丙烯、硝酸纖維、醋酸纖維、丙烯睛共聚物和疏水性多醚礬。用于過(guò)濾的濾材主要有濾紙、尼龍布、燒結(jié)玻璃、玻璃纖維等。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院312022/8/331南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第四節(jié) 微濾技術(shù)過(guò)濾裝置過(guò)濾裝置有很多種，過(guò)濾可以在常壓或減壓條件下進(jìn)行。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院322022/8/332南京農(nóng)業(yè)

22、大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院常壓過(guò)濾利用重力差，液體通過(guò)濾材內(nèi)毛細(xì)管空隙滲透。適用于懸浮液中的顆粒較小、彈性較大的物質(zhì)的分離。過(guò)濾速度比較慢，要求的設(shè)備簡(jiǎn)單，是實(shí)驗(yàn)室常用的過(guò)濾方法。第四節(jié) 微濾技術(shù)過(guò)濾裝置2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院332022/8/333南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院減壓過(guò)濾減壓過(guò)濾是在篩板之下連接負(fù)壓裝置如真空泵，利用負(fù)壓提高過(guò)濾速度，因此過(guò)濾效率相對(duì)比較高。適用于懸浮液中的顆粒較大、顆粒大小均勻、具有一定剛性的物質(zhì)的分離。第五節(jié) 其它膜分離技術(shù)其它膜分離技術(shù)還有：反滲透技術(shù)；納米過(guò)濾技術(shù)；電滲析技術(shù)。1.反滲透技術(shù)反滲透(reverse osmosis )是以1-10M

23、Pa的靜壓差為推動(dòng)力通過(guò)非對(duì)稱膜或復(fù)合膜，根據(jù)溶解-擴(kuò)散的原理，進(jìn)行低相對(duì)分子質(zhì)量組分的濃縮分離的一種膜分離過(guò)程。反滲透是滲透的逆過(guò)程。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院342022/8/334南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第五節(jié) 其它膜分離技術(shù)1.反滲透技術(shù)反滲透過(guò)程分離水和鹽的機(jī)理還沒有一個(gè)公認(rèn)的統(tǒng)一解釋。目前有三種理論模型：氫鍵理論毛細(xì)孔流理論溶解擴(kuò)散理論水通過(guò)膜有兩種方式，一種是通過(guò)膜上存在的孔，另外一種是通過(guò)膜中的分子節(jié)點(diǎn)之間的擴(kuò)散。根據(jù)理論，膜的化學(xué)性質(zhì)是，在固液界面上水優(yōu)先吸附并通過(guò)，鹽被截留。水與膜表面之間有弱的化學(xué)結(jié)合力，使得水能夠在膜的結(jié)構(gòu)中分散。膜的物理和化學(xué)性質(zhì)決定

24、了在傳遞過(guò)程中水比鹽的優(yōu)先地位。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院352022/8/335南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院第五節(jié) 其它膜分離技術(shù)2. 納米過(guò)濾技術(shù)納米過(guò)濾（nanofiltration）是介于反滲透和超濾之間的一種以壓力差為推動(dòng)力的新型膜分離過(guò)程。納米過(guò)濾能截留可以通過(guò)超濾膜但不能通過(guò)反滲透膜的溶液。納米過(guò)濾的特點(diǎn)是：能截留小分子的有機(jī)物并可同時(shí)透析出鹽，集濃縮與透析于一體；操作壓力低，因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽能通過(guò)納米濾膜而透析，使得納米過(guò)濾的滲透壓遠(yuǎn)比反滲透為低，所以納米過(guò)濾所需的外加壓力比反滲透低得多。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院362022/8/336南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生

25、命科學(xué)學(xué)院第五節(jié) 其它膜分離技術(shù)2. 納米過(guò)濾技術(shù)納米過(guò)濾的分離機(jī)理主要是靜電和位阻理論，該理論認(rèn)為納米過(guò)濾中溶質(zhì)的分離除了膜孔和溶質(zhì)大小不同產(chǎn)生位阻造成粒徑排斥外，還由于膜和溶質(zhì)電荷產(chǎn)生的靜電排斥作用。對(duì)于非荷電分子，粒徑排斥是分離的主要原因，對(duì)荷電離子，粒徑排斥和靜電排斥都是分離的原因。納濾膜大多是由多層聚合物薄膜組成。一般認(rèn)為納米濾膜是多孔膜，平均孔徑為2nm ,截留相對(duì)分子質(zhì)量范圍為100一200。對(duì)納米濾膜的基本要求是：要具有良好的熱穩(wěn)定性，pH穩(wěn)定性和對(duì)有機(jī)溶劑的穩(wěn)定性。納米過(guò)濾的應(yīng)用主要有：抗生素的回收與精制。各類膚的純化與濃縮。超純水制備。2022/8/3南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院372022/8