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制药分离-膜分离

1.膜分离的原理是什么？

膜分离过程原理:以选择性膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推

动力(如浓度差、压力差或电位差等)时，使原料侧组分选择性地透过

膜，以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧称为膜上游，透过侧称为

膜下游。

2.常见的固体膜分离技术有哪些？可截留什么样的物质？

膜分离技术顾名思义就是利用膜的分离技术，不同粒径分子的混合物

通过半透膜实现选择性分离。

主要有以下几种：渗透汽化、微滤、超滤、纳滤、反渗透。

①微滤：与常规过滤相比，微滤属于精密过滤，它是截留溶液中的砂

砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而

大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。微滤操

作有死端过滤和错流(又称切线流)过滤两种形式。

②超滤：超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程，它介于纳

滤和微滤之间，最早使用的超滤膜是天然动物的脏器薄膜。

③纳滤：纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生

物活性，能有效地截留二价及高价离子和相对分子质量高于200的有

机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，

实现高分子量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺低，因而

被广泛应用于超纯水的制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金

等领域的各种浓缩和分离过程。

④反渗透由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经

济各个部门都得到了广泛的应用。

其他除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜

传感器、膜法气体分离、液膜分离法等。

3.超滤过程产生浓差极化现象是指什么？原因是什么?溶质膜浓度达

到凝胶浓度时膜通量与主体浓度呈什么关系?

浓差极化现象：当溶剂透过膜，而溶质留在膜上时，膜面上溶质

浓度增高这种膜面上溶质浓度高于主体中溶质浓度的现象称为浓差

极化。

超滤大都用于生物大分子，扩散系数低，膜面截留大分子溶质浓

度达到凝胶浓度C—析出凝胶层

k

4.微滤、超滤、纳滤和反渗透的截留分子量范围分别为多少?

超滤可以截留碳分子，截留量大概是5000-几十万。

膜截留范围：截留90-95%分子对应的分子量范围。

超滤的过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约1-20nm，在0.1-0.5MPa

的静压差推动下截留各种可溶性大分子(截留分子量MWCO)，如多

糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于5000的生物大分子及胶体，形

成浓缩液达到溶液的净化、分离及浓缩目的

纳滤膜主要用于截留粒径在0.1-1nm，分子量为1000左右的物质，

可以使一价盐和小分子物质透过，具有较小的操作压(0.5-1MPa)。

其被分离物质的尺寸介于反渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有

所交叉。

纳滤恰好填补了超滤与反渗透之间的空白,它能截留透过超滤膜的那

部分小分子量的有机物,透析被反渗透膜所截留的无机盐。而且，纳

滤膜对不同价态离子的截留效果不同,对单价离子的截留率低

(10%-80%)，对二价及多价离子的截留率明显高于单价离子(90%)。

5.常见的膜组件有哪几种形式?

将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称

为膜组件。膜组件的结构及型式取决于膜的形状，工业上应用的膜组

件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和

中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种。

6.影响超滤速率的的主要因素有哪些?

（1）膜性能

（2）压力差，低浓度，速度随压力增高而增加，达到凝胶浓度后不

随压差而变

（3）进料浓度:通量与膜面浓度与主体浓度比值的对数呈线性相关。

达到凝胶浓度时，通量趋于零

（4）温度:T越高，粘度v越低，扩散系数D增加，有利。膜稳定性

和强度。

（5）流速：错流减少浓差极化，流速V增加，传质系数Km增加，

有利。

7.超滤中为什么常常采用错流的流动方式？

超滤系统目前基本上都是采用错流过滤方式，既在泵的推动下料

液平行于膜面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切

力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。

错流过滤因为有浓水的原因所以在膜表面可形成较大剪切力，从而有

效降低膜的污染。错流过滤的浓水流量与产水流量的比为回流比，对

于较差的水质，可选择高的回流比，以减轻膜的污染

8．膜分离技