膜分離技術(shù)綜述

膜分離技術(shù)綜述（總6頁）--本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可----內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--膜分離技術(shù)應(yīng)用綜述摘要：膜分離工程技術(shù)是一項新興的高效分離技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于化工、電子、輕工、紡織、石油、食品、醫(yī)藥等工業(yè)，被認(rèn)為是20世紀(jì)末到21世紀(jì)中期最有發(fā)展前途的高技術(shù)之一。由于膜分離的優(yōu)勢，越來越多的中藥研究者正致力于開發(fā)膜技術(shù)在中藥工業(yè)中的應(yīng)用。膜分離技術(shù)（微濾、超濾、納濾、反滲透膜技術(shù)）在中藥領(lǐng)域中發(fā)揮著非常重要的作用，可應(yīng)用于中藥提取液的純化、浸膏制劑的制備、口服液的生產(chǎn)、注射劑的制備以及熱原的去除等。膜分離技術(shù)將在中藥現(xiàn)代化進(jìn)程中發(fā)揮重大作用，并對中藥的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)起到一定的促進(jìn)作用。由于歷史的原因，生物技術(shù)發(fā)展初期，絕大多數(shù)的投資是在上游過程的開發(fā)，而下游處理過程的研究投入要比上游過程少得多，因而使得下游處理過程的研究明顯落后，已成為生物技術(shù)整體優(yōu)化的瓶頸，嚴(yán)重地制約了生物技術(shù)工業(yè)的發(fā)展，因此，當(dāng)務(wù)之急是要充實和強化下游處理過程的研究，以期有更多的積累和突破，使下游處理過程盡快達(dá)到和適應(yīng)上游過程的技術(shù)水平和要求。關(guān)鍵詞：生物分離下游工程膜分離正文：1、常用的膜分離過程微濾鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。具體涉及領(lǐng)域主要有：醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)（明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高純水、城市污水、工業(yè)廢水、飲用水、生物技術(shù)、生物發(fā)酵等。超濾早期的工業(yè)超濾應(yīng)用于廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術(shù)的發(fā)展，如今超濾技術(shù)已經(jīng)涉及食品加工、飲料工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物制劑、中藥制劑、臨床醫(yī)學(xué)、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收、環(huán)境工程等眾多領(lǐng)域。納濾納濾的主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及：食品工業(yè)、植物深加工、飲料工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品深加工、生物醫(yī)藥、生物發(fā)酵、精細(xì)化工、環(huán)保凈水和污水處理及其資源化工業(yè)。反滲透由于反滲透分離技術(shù)的先進(jìn)、高效和節(jié)能的特點，在國民經(jīng)濟(jì)各個部門都得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于水處理和熱敏感性物質(zhì)的濃縮，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下：食品工業(yè)、牛奶工業(yè)、飲料工業(yè)、植物(農(nóng)產(chǎn)品)深加工、生物醫(yī)藥、生物發(fā)酵、制備飲用水、純水、超純水、海水、苦成水淡化、電力、電子、半導(dǎo)體工業(yè)用水、醫(yī)藥行業(yè)工藝用水、制劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業(yè)、化工及其它工業(yè)的工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水及冷卻用水。其他常用膜分離過程除了以上四種常用的膜分離過程，另外還有滲析、控制釋放、膜傳感器、膜法氣體分離等。2、 膜分離原理及膜的分類膜分離原理用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法，統(tǒng)稱為膜分離法。膜分離過程是以選擇透過膜為分離介質(zhì)，利用膜對混合物各組分滲透性能的差異，實現(xiàn)對多組分的混合物進(jìn)行物理的分離、純化和富集。膜的分類膜就結(jié)構(gòu)而言可分為對稱膜和非對稱膜；根據(jù)材料的不同，可分為無機膜和有機膜；依據(jù)膜孔徑(或截留分子質(zhì)量)的不同，可分為微濾(microfiltration,MF)膜、超濾(ultrafiltration,UF)膜、納濾(nanofiltration,NF)膜、反滲透(reverseosmosis,RO)膜。微濾膜主要用于截留懸固體、細(xì)菌，超濾膜主要用于截留大個子有機物、染料、重金屬離子等，反滲透膜主要用于截留無機鹽如氯化鈉等。目前已開發(fā)的在醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用的膜分離技術(shù)主要有：微濾、超濾、納濾及反滲透等。都是以壓力差為推動力的膜過程，當(dāng)膜兩側(cè)存在一定壓差時，可使一部分溶劑及小于膜孔徑的組分透過膜，而微粒、大分子、鹽等被膜截留下來，從而達(dá)到分離的目的。四種膜的透過機理基本相同，主要是被分離物顆?；蚍肿拥拇笮『退捎媚さ慕Y(jié)構(gòu)與性能有所差異。3、 生物技術(shù)下游加工分離與純化的一般步驟胞外產(chǎn)物TOC\o"1-5"\h\z「一 蜿內(nèi)產(chǎn)物 1I II I發(fā)酵液T預(yù)處理T細(xì)胞分離-細(xì)胞破碎-細(xì)胞碎片分離-初步純化T高度純化"成品加工加熱:沉降勺化罔心分罟1沉淀層析無菌過濾調(diào)［H罔心分罔研磨卒取吸附離子彖換起濾過濾?過濾萃取亦和樗襪干燥錯濾過濾錯流過濾超濾憎水噴霧干燥吸附結(jié)晶電泳圖S）生物技術(shù)下游加工過程的階段和各階段的單元操作由于人們所需的生物產(chǎn)品不同（如菌體或酶或代謝產(chǎn)物），用途各異，對產(chǎn)品的質(zhì)量（純度）要求也可以是多方面的，所以分離與純化步驟可有不同的組合，提取和精制的方法也是多種多樣的。但大多數(shù)生物分離與純化過程常常按生產(chǎn)過程的順序分為四個類似步驟，見圖（1）。其中a、發(fā)酵液的預(yù)處理與固液分離（或不溶物的去除）：在這一步步驟中，過濾和離心是基本的單元操作。而凝聚和絮凝等技術(shù)可加速兩相分離。為了減少過濾介質(zhì)的阻力，采用了錯流過濾技術(shù)，但這一步對產(chǎn)物濃縮和產(chǎn)物質(zhì)量的改善作用很小。如果是胞內(nèi)產(chǎn)物還須進(jìn)行細(xì)胞的破碎及碎片的分離。b、初步純化：這一步驟沒有特定的方法，主要是除去與目標(biāo)產(chǎn)物性質(zhì)有很大差異的物質(zhì)，一般會發(fā)生顯著的濃縮和產(chǎn)物質(zhì)量的增加。典型的分離方法有吸附、萃取等。c、高度純化：這類過程，技術(shù)對產(chǎn)物有高度的選擇性，用于除去有類似化學(xué)功能和物理性質(zhì)的不純物，典型的方法有層析、電泳等。d.成品加工（精制）：產(chǎn)物的最終用途決定了最終的加工方法。結(jié)晶常常是關(guān)鍵。大多數(shù)產(chǎn)品也必須經(jīng)過干燥。其中各階段都有若干單元操作可以選用，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。為了便于技術(shù)選擇，下面將各種主要的單元操作的主要分離方法作一簡要介紹。4、膜分離技術(shù)發(fā)展史、現(xiàn)狀及展望發(fā)展史膜在大自然中，特別是在生物體內(nèi)是廣泛存在的，但我們?nèi)祟悓λ恼J(rèn)識、利用、模擬直至現(xiàn)在人工合成的歷史過程卻是漫長而曲折的。我國膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進(jìn)入開創(chuàng)階段。1965年著手反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會戰(zhàn)，大大促進(jìn)了我國膜科技的發(fā)展。70年代進(jìn)入開發(fā)階段。這時期，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發(fā)出來，80年代跨入了推廣應(yīng)用階段。80年代又是氣體分離和其他新膜開發(fā)階段。現(xiàn)狀隨著我國膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的學(xué)術(shù)、技術(shù)團(tuán)體也相繼成立。她們的成立為規(guī)范膜行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、促進(jìn)膜行業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。半個世紀(jì)以來，膜分離完成了從實驗室到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，成為一項高效節(jié)能的新型分離技術(shù)。1925年以來，差不多每十年就有一項新的膜過程在工業(yè)上得到應(yīng)用。由于膜分離技術(shù)本身具有的優(yōu)越性能，故膜過程現(xiàn)在已經(jīng)得到世界各國的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化的今天，產(chǎn)業(yè)界和科技界把膜過程視為二十一世紀(jì)工業(yè)技術(shù)改造中的一項極為重要的新技術(shù)。曾有專家指出：誰掌握了膜技術(shù)誰就掌握了化學(xué)工業(yè)的明天。目前，這一潛力巨大的新興行業(yè)正在以蓬勃的激情挑戰(zhàn)市場，為眾多的企業(yè)帶來了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。參考文獻(xiàn)：