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    超滤详解(二)

    2021-07-24  来自: 环保水圈 浏览次数:196

    第 二章  超滤解析

    一、超滤的优点与不足

     与传统分离方法相比,超滤技术具有以下特点

    1、滤过程是在常温下进行,条件温和无成分破坏,因而特别适宜对热敏感的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。

    2、滤过程不发生相变化,无需加热,能耗低,无需添加化学试剂,是一种节能环保的分离技术。

    3、超滤技术分离效率高,对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。

    4、超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力,因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制维护。

    5、超滤法也有局限性,它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到1050%的浓度。

    (一)、超滤的优点

    1、超滤设备系统回收率高,所得产品品质优良,可实现物料的分离、纯化及高倍数浓缩。系统制作材质采用卫生级管阀,现场清洁卫生,满足GMPFDA生产规范要求。  

    2、系统工艺设计科学,集成化程度高,结构紧凑,占地面积少,操作与维护简便,工人劳动强度低。

    3、操作简便,成本低廉,不需增加任何化学试剂,尤其是超滤技术的实验条件温和,与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化,而且不引起温度、pH的变化,因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。在生物大分子的制备技术中,超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。

    4、处理过程无相变,对物料中组成成分无任何不良影响,且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态,特别适用于热敏性物质的处理,完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端,有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。

    5、超滤设备系统能耗低,生产周期短,与传统工艺设备相比,设备运行费用低,能有效降低生产成本,提高企业经济效益。

    (二)、超滤的不足之处

    1、超滤组件在出厂前加入?;ひ?,所以使用前要冲洗组件中的?;ひ?/span>。在使用产水时,应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。

    2、超滤组件属科学器材,要轻拿轻放,注意?;?。组件若停用,要先用清水冲洗干净后,加甲醛水溶液进行消毒灭菌,并密封好。冬天组件要进行防冻处理,否则组件可能报废。

    3、超滤法不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到百分之五十的浓度。

    二、超滤分类

    过滤膜根据所加的操作压力和所用膜的平均孔径的不同,可分为微孔过滤、超滤和反渗透三种。

    微孔过滤所用的操作压通常小于2×10^5 Pa,膜的平均孔径为500?!?/span>14微米,用于分离较大的微粒、细菌污染物等。

    超滤所用操作压为1×10^5 Pa6×10^5 Pa,膜的平均孔径为10-100埃,用于分离大分子溶质。

    反渗透所用的操作压比超滤更大,常达到20×10^5 Pa70×10^5 Pa,膜的平均孔径小,一般为10埃以下,用于分离小分子溶质,如海水脱盐,制高纯水等。

    三、超滤的应用

    超滤膜的截留分子量可为500道尔顿,在生物制药中可用来分离蛋白质、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超滤的优点是没有相转移,无需添加任何强烈化学物质,可以在低温下操作,过滤速率较快,便于做无菌处理等。所有这些都能使分离操作简化,避免了生物活性物质的活力损失和变性。

    由于超滤技术有以上诸多优点,所以常被用作:

    1、大分子物质的脱盐和浓缩,以及大分子物质溶剂系统的交换平衡。

    2、大分子物质的分级分离。

    3、生化制剂或其他制剂的去热原处理。

    超滤技术已成为制药工业、食品工业、电子工业以及四、滤膜

    超滤技术的关键是膜。

    膜有各种不同的类型和规格,可根据工作的需要来选用。早期的膜是各向同性的均匀膜,即常用的微孔薄膜,其孔径通常是0.05mm 0.025mm。近几年来生产了一些各向异性的不对称超滤膜,其中一种各向异性扩散膜是由一层非常薄的、具有孔径的多孔“皮肤层”(厚约0.1mm1.0mm),和一层相对厚得多的更易通渗的、作为支撑用的“海绵层”组成(厚约1mm)。皮肤层决定了膜的选择性,而海绵层增加了机械强度。由于皮肤层非常薄,因此通透性好、流量大,且不易被溶质阻塞而导致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纤维或硝酸纤维或此二者的混合物制成。近来为适应制药和食品工业上灭菌的需要,发展了非纤维型的各向膜,例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。这种膜在pH 114都是稳定的,且能在90℃下正常工作。超滤膜通常是比较稳定的,若使用恰当,能连续用12年。暂时不用,可浸在甲醛溶液或NaN3中保存。超滤膜的基本性能指标主要有:水通量;截留率(以百分率表示);化学物理稳定性(包括机械强度)等。

    五、超滤装置

    超滤装置一般由若干超滤组件构成。

    通??煞治蹇蚴?、管式、螺旋卷式和中空纤维式四种主要类型。由于超滤法处理的液体多数是含有水溶性生物大分子、有机胶体、多糖及微生物等。这些物质易粘附和沉积于膜表面上,造成严重的浓差化和堵塞,这是超滤法关键的问题,要克服浓差化,通??杉哟笠禾辶髁?,加强湍流和加强搅拌。

    六、废水处理

    在生物制品中应用超滤法有很高的经济效益,例如供静脉注射的盘血白蛋白即胎白通常是用硫酸铵盐析法、透析脱盐、真空浓缩等工艺制备的,该工艺流程硫酸铵耗量大,能源消耗多,操作时间长,透析过程易产生污染。大幅度提高了白蛋白的产量和质量,每年可节省硫酸铵6.2、自来水16000吨。目前国外生产超滤膜和超滤装置的厂家是美国Milipore公司和德国Sartorius公司。国内厂家有立升。

    超滤在废水处理中的应用

    1、还原性染料废水处理;

    2、电泳涂漆废水处理;

    3、含乳化油废水处理;

    4、生活污水处理

    七、超滤膜过滤

    一种孔径规格一致,额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。

    超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。处理溶液中溶质的分离和增浓,也常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离,其应用领域在不断扩大。以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三类。它们的区分是根据膜层所能截留的小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时,则微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.0210μm;超滤膜(UF)0.0010.02μm;渗透膜(RO)0.00010.001μm。

    由此可知,超滤膜用于处理溶液中溶质的分离和增浓,或采用其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离。超滤膜的制膜技术,即获得预期尺寸和窄分布微孔的技术是非常重要的??椎目刂埔蛩亟隙?,如根据制膜时溶液的种类和浓度、蒸发及凝聚条件等不同可得到不同孔径及孔径分布超滤膜。超滤膜一般为高分子分离膜,用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超滤膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式,广泛用于如医药工业、食品工业、环境工程等。

    筛子筛东西,将细小物体放行,而将个头较大的截留下来。超膜将尺寸不等的分子筛分开来。超滤膜是一种具有筛分分离功能的多孔膜,它的孔径只有几纳米到几十纳米。在膜的一侧施以适当压力,就能筛出大于孔径的溶质分子,以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于220纳米的颗粒。

    超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的,没有皮层,所有方向上的孔隙都是一样的,属于深层过滤;后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层,表层厚度为0.1微米或更小,并具有排列有序的微孔,底层厚度为200250微米,属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

    关键词: 超滤   解析   衡美   水处理  

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