第4章膜分离讲述.ppt

* 2.微滤传质机理及模型 孔模型 扩展的浓差极化模型 覆盖层模型-Ruth方程 扩展的覆盖层模型 沉积模型 * 3.微滤的应用 制药工业用水和气体 中药水提液精制 纯水制备 其他领域 * 微孔过滤、超滤技术的原理和操作特点比较 分离技术类型 超滤 微孔过滤 膜的形式 非对称膜，表面有微孔 微孔膜 膜材料 聚丙烯腈、聚砜等 纤维素、PVC等 操作压力 /MPa 0.1～0.5 0.01～0.2 分离的物质 分子量大于500的大分子和细小胶体微粒 0.1～10μm的粒子 分离机理 筛分，膜的物化性能对分离起一定作用 筛分，膜的物理结构对分离起决定作用 水的渗透通量 /(m3.m-2.d-1) 0.5～5 20～200 * 本章小结： 作业： 名词解释： 膜分离、膜、浓差极化、纳滤、超滤、微滤 问答题： 1.膜的分类。 2.基本的膜材料有哪些？ 3.常用的膜组件有哪些？ 4.影响纳滤膜分离性能的因素。 5.超滤和微滤的基本原理、传质机理。 * 蛋白质的回收、浓缩与纯化 胞外的蛋白质产物在微滤除菌的同时即可从滤液中回收，由于滤液清净，对进一步的分离纯化操作非常有利。蛋白质的透过与其相对分子质量、浓度、带电性质以及膜表面的吸附层结构、溶液的pH、离子强度和膜的孔径、结构有关。因此，对待定的蛋白质，需根据其分子特性，选择合适的膜，并对料液进行适当的预处理(如调节pH，离子强度等)，以提高目标产物的回收率。一般来说，胞外产物的收率较高，而胞内产物从细胞的破碎物中回收，收率较低。这是由于菌体碎片微小，容易对膜造成污染和形成吸附层，阻滞蛋白质的透过。有研究认为，使用非对称膜时，料液从孔径较大的一侧(惰性层)流过，可大大改善目标蛋白的收率。 * 根据蛋白质的相对分子质量，选择适当MWCO的超滤膜，可进行蛋白质的浓缩和去除其中的小分子物质，回收率可达95％以上。收率的部分降低主要是由于膜的吸附以及操作中剪切作用引起的蛋白质变性。 超滤浓缩和分级分离酶、生产部分纯化的酶制剂己实现工业规模，其中的关键问题是如何抑制酶的失活和膜对酶的吸附。超滤过程中，不适宜的温度、pH和离子强度以及流动引起的剪切作用均可能引起酶的失活。超滤膜对酶的吸附不仅造成酶的收率下降，还会使透过通量降低，影响分离速度。 * 小分子生物产物的回收 氨基酸、抗生素、有机酸和动物疫苗等发酵产品的相对分子质量在2000以下，因此选用MWCO为1×104～3×104的超滤膜，可从发酵液中回收这些小分子发酵产物，然后利用反渗透法进行浓缩和除去相对分子质量更小的杂质。 此外，抗生素等发酵产物中常含有超过药检允许量的致热原(pyrogen)，直接使用会引起恒温动物的体温升高，制成药剂前需进行除热原处理。热原一般由细菌细胞壁产生，主要成分是脂多糖、脂蛋白等，相对分子质量较大。如果产品的相对分子质量在1000以下，使用MWCO为1×104的超滤膜可有效地除去热原，并且不影响产品的回收率。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * 1.纳滤膜 特点： 具有纳米级孔径。 操作压力低。 功能多样化。 较好的耐压密性和较强的抗污染能力。 2.制备技术： L-S相转化法 转化法 共混法 荷电化法 复合法 * 3.纳滤膜的传质机理和模型 经验公式： 非平衡热力学模型 溶解-扩散模型 荷电模型 其他模型 * 4.纳滤膜污染 溶质浓度 溶液的pH值 温度 流速和流型 浓差极化 控制方法： 对已经污染了的膜进行清洗。 改变进料的部分物理化学性质。 改变操作方式。 对膜表面进行改性。 * 5.影响纳滤膜分离性能的因素 操作压力和料液流速 操作时间 溶质回收率 溶质的分子粒径、极性和电荷 浓差极化 共离子和道南离子效应 离子浓度 pH值 初始通量和临界通量 膜表面电荷 膜面形状和结构 * 6.纳滤的应用 低聚糖分离精制 多肽和氨基酸分离纯化 抗生素分离纯化 其他制药工业 饮用水制备 超纯水制备 * 纳滤在抗生素的回收与精制上的应用 抗生素粗制料液 萃取液 萃余液 乙酸乙酯萃取 纳滤( 耐有机 溶剂, 疏水性) ( 传统)真空蒸馏 或共沸蒸馏 浓缩 有机溶剂可 继续作萃取剂 高浓度的抗生素 0.1-1% 抗生素回收 纳滤 有机溶剂 * 纳滤在各类肽的纯化与浓缩中的应用 传统方法:色谱柱分离, 并浓缩洗脱液 纳滤膜分离( 亲溶剂的MPF-42膜) 可以低温下操作使浓缩时间从几天缩短到几个小时 同