膜过滤及膜分离技术及应用范围介绍
2021-02-19 来源:本站 点击次数:253
过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。 我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器,池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后,渗透聚积成相对洁净的地下水,土壤让水透过的时候截留了其它成分,如颗粒物和污染物等,而渗透到深处的地下水得到 了净化。过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展,促进了产品提纯技术的提高,净化效果明显,分离精度大大提高。在能量消耗,过滤效果和操作简便方面,相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶,膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域,膜过滤克服了传统技术局限性,尤其对生化或药物的加工应用过程,膜技术的应用提高了产品品质和收率,因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式,膜 材质稳定性强,经验证的实验室过滤工艺,很容易被放大和改进,更易成功应用到实际的大规模生产中。
一般情况下,根据孔径的大小,将不同的 过滤膜技术分为四类: 微滤,超滤和纳滤以及反渗透。
1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在 5μm 和 0.1μm 之间。 在微生物实验中北京陶普森经常被使用孔径为0.1μm 至 0.2μm 的膜,可以分离出酵母菌和细菌。在工业化生产上,这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯,广泛应用在医药,食品和饮料工业生产线中。 例如,生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离,废水处理或浑浊液的油水分离等。
2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水,超滤膜过滤“孔径”在 0.1 和 0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子,所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称 分子量切断”(NMWC),单位为道尔顿(质量单位,等于一氧原子的1/16)。 MWCO 值表示可被膜截留的球状分子的分子量。
3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称,纳米级过滤的膜过滤器,其孔径小于 0.005μm,可截留更小的有机分子和大部分盐类物质,以及重金属离 子等。 纳米级过滤需要更高的外部压力,膜过滤工艺简便且效果明显,不仅用过滤器进行消毒或浓缩,还 可用于一些溶剂和缓冲液的日常精细过滤。 因此,对于今天高科技的分析技 术和仪器来说,可靠的纳米过滤膜是不可忽视和非常重要的。
4.反渗透膜技术 我们知道,“渗透”通常是指水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶 液一侧自发流动、透过的过程。这是因为浓溶液侧的渗透压低于稀溶 液一侧的缘故,浓溶液一侧随着水的不断流入而被逐渐稀释。当稀溶 液中的水向浓溶液流动而产生的压力(势能高)足够用来阻止水继续 净流入时,渗透处于平衡状态,即达到动态平衡。当在浓溶液液上外 加压力,且该压力大于渗透压时,则浓溶液中的水就会克服渗透压而 通过半透膜反流向稀溶液,使得浓溶液的浓度更大,这一过程就是渗透的相反过程,称为反渗透(toposun)。