第五章_微滤案例.ppt

第一节 国内外发展历史 第二节 微滤膜 第三节 微滤膜装置与操作模式 第四节 微滤的应用 第五节 压力推动膜过程比较;微滤膜是开发最早（19世纪中叶）、使用最广泛的膜品种 占整个膜分离技术的40% 1907年，出现第一篇系统研究微滤膜性质的报告；1921年出现微滤膜专利；1925年成立第一个微滤膜公司。 我国研究晚，70年代末、80年代初开始系统研究；现已出现商品化微滤膜。褶筒式滤芯已经替代了进口产品。 用于食品、医药、饮用水、城市污水处理等方面 ;微孔过滤是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。 微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，在静压差的作用下，小于膜孔的粒子通过滤膜，比膜孔大的粒子则被阻拦在滤膜面上，使大小不同的组分得以分离，其作用相当于“过滤”。 由于每平方厘米滤膜中约含1千万至1亿个小孔，孔隙率可达70%~80%，故阻力很小，过滤速度较快。 其操作压差为0. 1~0.2Mpa，被分离粒子直径的范围为0.05~10μm，主要分离微生物和微粒子。 ;微滤膜的特点 分离效率高（图5-1） 空隙率高 滤材薄（轻） 高分子聚合物制成的微滤膜为一均匀的连续体，过滤时无介质脱落，不会产生二次污染 适合应用于精密的终端过滤;微滤：当压力推动流体透过膜或其他过滤介质，从流体中分离微米大小的粒子时，这个过程为微滤。 孔径：0.05~20?m；渗透压可以忽略，推动力为0.1-0.2MPa 作用机理： ①表面过滤：粒子的尺寸比过滤介质的尺寸大，粒子以其几何形状被阻挡，不能进入和通过膜，这种筛滤机理称为表面过滤。 ②深度过滤：粒子的尺寸比过滤介质的尺寸小，粒子能进入过滤介质，并粘附在其上，被除去。;;微滤膜的形态结构（图5-2） 通孔型 网络型 非对称型（应用较多）;微滤膜的截留机理 机械截留 物理作用或吸附截留作用 架桥截留作用 网络型膜的网络内部截留作用;;微滤膜的主要品种 混合纤维素酯MFM 再生纤维素酯MFM 聚氯乙烯MFM 聚酰胺MFM 聚四氟乙烯MFM 聚丙烯MFM 聚碳酸酯MFM;微滤膜装置 实验型 工业型 注意：微滤膜需要定期清洗消毒，必要时需 要更换。; 25mm 可换膜针头式滤器;板框式微滤设备;易被粒状溶质或凝胶状物质堵塞且沉积在膜内部，因此可直接换旧膜，也可用空气和透过液、清洗剂反清洗。 常用高温消毒，不耐热的可用热压消毒法。（类似高压灭菌锅）。不能加热的可用环氧乙烷气体消毒，或者甲醛浸泡。;无流动操作与横流操作（料液流动方向不同）;终端过滤(dead end filtration )? 以压力作为推动力，料液流动方向 与滤膜表面垂直，并且透过液方向与料 液一致。 错流过滤（cross flow filtration） 透过液方向垂直于进料的方向，而 料液流动方向与滤膜表面平行，进料以 一定流速冲刷膜表面,减小浓差极化效应。;对大分子溶液，在浓度极稀或压力差很小的 条件下，透过水的通量与压力成正比。随着 压力差的增大，大分子溶质会被溶剂不断透 过膜过程中而带到膜表面并积累，形成由膜 表面到主体溶液之间的浓度差，促使溶质反 向扩散到主体溶液中，这也就是超滤过程中的浓差极化现象。 采用横流设计，可以控制浓差极化和污染层堆积 ;微孔过滤技术目前主要在以下方面得到应用： （1）微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食 品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净 化和除菌等。 （2）微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌 的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 （3）气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、 纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微 小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。;（4）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄 酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵 母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的 清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产 品变味。 5）药物的除菌和除微粒。以前药物的灭菌主要采用热 压法。但是热压法灭菌时，细菌的尸体仍留在药品中。 而且对于热敏性药物，如胰岛素、血清蛋白等不能采用 热压法灭菌。对于这类情况，微孔膜有突出的优点，经 过微孔膜过滤后，细菌被截留，无细菌尸体残留在药物 中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。;终端微滤的应用 1、制药溶液的消毒 2、饮料的澄清 60年代初，聚合物膜在啤酒业得以应用，90％以上应用于啤酒、果汁饮料、矿泉水等过程中。 3、半导体生产工业中液体的纯化 气体过滤器：去除气体中的微粒和胶体、菌体等 超纯水生产中预处理和最终供水 4、选择性分析应用;3）眼药水； 4）发酵产品：抗生素、疫苗、生物工程蛋白质； 5）血