膜技术

时间:2024-11-06 11:13:47编辑:流行君

膜技术的应用

随着膜技术的不断发展,膜技术在很多发面得到广泛的应用: 1. 电力;2.电子;3.化工医药;4.轻工;5.生物;6.食品饮料;7.市政;8.环保等行业。它的应用范围广、产业关联度大。 PF超滤膜与微滤膜分离范围比较在水处理领域中,超滤技术可以除去水中的细菌、病毒、热源和其它胶体物质,因此用于制取电子工业超纯水、医药工业中的注射剂、各种工业用水的净化以及饮用水的净化。在食品工业中,乳制品、果汁、酒、调味品等生产中逐步采用超滤技术,如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖与水的分离,果汁澄清和去菌消毒,酒中有色蛋白、多糖及其它胶体杂质的去除等,酱油、醋中细菌的脱除,较传统方法显示出经济、可靠、保证质量等优点。在医药和生物化工生产中,常需要对热敏性物质进行分离提纯,超滤技术对此显示其突出的优点。用超滤来分离浓缩生物活性物(如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等)是相当合适的从动、植物中提取的药物(如生物碱、荷尔蒙等),其提取液中常有大分子或固体物质,很多情况下可以用超滤来分离,使产品质量得到提高。在废水处理领域,超滤技术用于电镀过程淋洗水的处理是成功的例子之一。在汽车和家具等金属制品的生产过程中,用电泳法将涂料沉积到金属表面上后,必需用清水将产品上吸着的电镀液洗掉。洗涤得到含涂料1~2%的淋洗废水,用超滤装置分离出清水,涂料得到浓缩后可以重新用于电涂,所得清水也可以直接用于清洗,即可实现水的循环使用。目前国内外大多数汽车工厂使用此法处理电涂淋洗水。超滤技术也可用于纺织厂废水处理。纺织厂退浆液中含有聚乙烯醇(PVA),用超滤装置回收PVA,清水回收使用,而浓缩后的PVA浓缩液可重新上浆使用。随着新型膜材料(功能高分子、无机材料)的开发,膜的耐温、耐压、耐溶剂性能得以大幅度提高,超滤技术在石油化工、化学工业以及更多的领域应用将更为广泛。微滤的应用微滤主要用于除去溶液中大于0.05μm 左右的超细粒子,其应用十分广泛,在目前膜过程面业销售额中占首位。在水的精制过程中,微滤技术可以除去细菌和固体杂质,可用于医药、饮料用水的生产。在电子工业超纯水制备中,微滤可用于超滤和反渗透过程的预处理和产品的终端保安过滤。微滤技术亦可用于啤酒、黄酒等各种酒类的过滤,以除去其中的酵母、霉菌和其它微生物,使产品澄清,并延长存放期。微滤技术在药物除菌、生物检测等领域也有广泛的应用。

膜技术的简介

在某种推动力的作用下,利用某种隔膜特定的透过性能,使溶质或溶剂分离的方法称为膜分离。 分离溶质时一般叫渗析;分离溶剂时一般叫渗透。
膜技术在日常生活中也日益显示出它的重要作用和光明前景。以饮用水为例,自从人们发现自来水含有三卤甲烷、农药、洗涤剂以及自来水管、水塔的二次污染后,就开始用反渗透膜制备纯净水。但是由于纯净水制作成本较高,而且在去除水中有害物质的同时,也把对人体有益的无机盐剔除掉了。于是,人们又用纯膜装置生产出具有矿泉水和纯净水两者优点的、具有生物活性的、可直接生饮的过滤水。 超滤膜技术既可除去水中病菌、病毒、热源、胶体、COD等有害物质,又可透析对人体有益的无机盐,已广泛应用于牛奶脱脂、果汁浓缩、黄酒纯化、白酒陈化、啤酒除菌、味精提纯 、蔗糠脱色、氨基酸浓缩、酱油除菌等生产中,而且还广泛应用于医疗针剂水、输液水、洗瓶水、外科手术洗洁水的制备。因其克服了蒸馏水中含有细菌尸体的缺点,且具有生物活性,所以更有利于病人恢复健康而备受医学界推崇。 富氧膜以其分离气体的特殊功能,产生富氧空气,目前广泛应用于医院、养鱼场、工业发酵与氧化等场所,尤其在高山缺氧地区特别需要。 膜技术正在把我们的生活带入一个更新的时代。
膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,根据材料的不同可分为无机膜和有机膜,无机膜主要还只有微滤级别的膜,主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜是由高分子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。


膜分离技术都有哪些种类?各类膜分离技术的分离原理是什么

膜分离技术种类有:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(UF)、反渗透(RO)、膜生物反应器(MBR)、膜集成技术等。
膜分离技术的分离原理:利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜,无机膜主要是陶瓷膜和金属膜,其过滤精度较低,选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。错流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。


常用几种膜分离法污水处理方式

  常用的几种膜分离法污水处理方式:
  一、超滤膜分离方法。根据分子的形状和不同性质利用大气压力的作用,将其进行有效的筛选和分离。这项技术通过我国的多年研究和使用,除污效果显著,能有效的对污水中的bing原体进行处理。因此超滤膜分离技术在我国各项污水处理中得到广泛的使用。
  二、纳滤膜分离方法。在20世纪70年代的中后期形成的纳滤膜分离技术就是在保证无机盐分离时不受电势和化学梯度的影响,通过(实际压力小于或等于1。5MPa)的作用将直径大约为1纳米的分子进行有效的筛选和分离,从而达到污水处理的效果。
  三、液膜分离方法。在20世纪60年代被提出一直到80年代中后期才被广泛应用的液膜分离技术,分为乳状液膜和支撑液膜,其中乳液液膜在污水处理技术中被广泛应用。第四、膜生物反应器。就是原水在进入生物反应器与生物发生充分反应之后,利用循环泵,使水流经膜组件,水得到排放的同时生物相又重新流入生物反应器,该技术是通过把膜件与生物反应器进行结合而形成的一种新型去污技术。


膜分离技术有哪些优点及不足

膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。

膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜,无机膜主要是陶瓷膜和金属膜,其过滤精度较低,选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。

微滤(MF)又称微孔过滤,它属于精密过滤,其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类,有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征,微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物,以达到净化、分离、浓缩的目的。

对于微滤而言,膜的截留特性是以膜的孔径来表征,通常孔径范围在0.1~1微米,故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。

超滤(UF)

是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程,膜孔径在0.05um至1nm之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术,超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下,当水流过膜表面时,只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过,达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。

对于超滤而言,膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征,通常截留分子量范围在1000~300000,故超滤膜能对大分子有机物(如蛋白质、细菌)、胶体、悬浮固体等进行分离,广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。

纳滤(NF)

是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术, 其截留分子量在80~1000的范围内,孔径为几纳米,因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性,其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。

对于纳滤而言,膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征,通常截留率范围在60~90%,相应截留分子量范围在100~1000,故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离,实现脱盐与浓缩的同时进行。

反渗透(RO)

是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质或小分子物质的选择透过性,以膜两侧静压为推动力,而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分,因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点 ,而成为海水和苦咸水淡化,以及纯水制备的最节能、最简便的技术.已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。

反渗透的截留对象是所有的离子,仅让水透过膜,对NaCl的截留率在98%以上,出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质,也即能截留所有的离子,在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛,如垃圾渗滤液的处理。

膜分离技术的优点归纳有以下几点:

(1)在常温下进行

有效成分损失极少,特别适用于热敏性物质,如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩

(2)无相态变化

保持原有的风味,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8

(3)无化学变化

典型的物理分离过程,不用化学试剂和添加剂,产品不受污染

(4)选择性好

可在分子级内进行物质分离,具有普遍滤材无法取代的卓越性能

(5)适应性强

处理规模可大可小,可以连续也可以间隙进行,工艺简单,操作方便,易于自动化

(6)能耗低

只需电能驱动,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8

缺点:

所有的技术都不是万能的,并不是任何场合都适合采用膜技术,也不是采用单一膜技术就能解决所有问题,比如膜技术虽然浓缩成本低,但不能将产品浓缩成干物质;再比如膜技术虽然具有选择过滤性,但是同分异构体就无法实现分离。因此在设计生产工艺的过程中,需要结合实际情况,结合传统工艺,在适当的地方才是适当的技术,才能使生产工艺最顺畅。最终的目的是工艺流程通畅、能耗最低、人工最省,占地最少,经济最优。


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