高分子分離ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ② 使用時必須有前道過濾的配合，否則無法正常工作。 微孔過濾技術目前主要在以下方面得到應用： （ 1）微粒和細菌的過濾 可用于水的高度凈化、食品和飲料的除菌、藥液的過濾、發酵工業的空氣凈化和除菌等。 （ 2）微粒和細菌的檢測 微孔膜可作為微粒和細菌的富集器，從而進行微粒和細菌含量的測定。 （ 3）氣體、溶液和水的凈化 大氣中懸浮的塵埃、纖維、花粉、細菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固體顆粒和微生物，都可借助微孔膜去除。 （ 4）食糖與酒類的精制 微孔膜對食糖溶液和啤、黃酒等酒類進行過濾，可除去食糖中的雜質、酒類中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的純度和酒類產品的清澈度，延長存放期。由于是常溫操作，不會使酒類產品變味。 （ 5）藥物的除菌和除微粒 以前藥物的滅菌主要采用熱壓法。但是熱壓法滅菌時，細菌的尸體仍留在藥品中。而且對于熱敏性藥物，如胰島素、血清蛋白等不能采用熱壓法滅菌。對于這類情況，微孔膜有突出的優點，經過微孔膜過濾后，細菌被截留，無細菌尸體殘留在藥物中。常溫操作也不會引起藥物的受熱破壞和變性。 許多液態藥物，如注射液、眼藥水等，用常規的過濾技術難以達到要求，必須采用微濾技術。 超濾技術 超濾技術始于 1861年，其過濾粒徑介于微濾和反滲透之間，約 5～ 10 nm，在 ～ MPa 的靜壓差推動下截留各種可溶性大分子，如多糖、蛋白質、酶等相對分子質量大于 500的大分子及膠體，形成濃縮液，達到溶液的凈化、分離及濃縮目的。 超濾技術的核心部件是超濾膜，分離截留的原理為篩分，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過膜上的微孔，而大于孔徑的微粒則被截留。膜上微孔的尺寸和形狀決定膜的分離效率。 超濾膜均為不對稱膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纖維狀等。 超濾膜的結構一般由三層結構組成。即最上層的表面活性層，致密而光滑，厚度為 ～ ，其中細孔孔徑一般小于 10nm；中間的過渡層，具有大于 10nm的細孔，厚度一般為 1～ 10μm ；最下面的支撐層，厚度為 50～ 250μm ，具有50nm以上的孔。支撐層的作用為起支撐作用，提高膜的機械強度。膜的分離性能主要取決于表面活性層和過度層。 中空纖維狀超濾膜的外徑為 ～ 2μm 。特點是直徑小，強度高，不需要支撐結構，管內外能承受較大的壓力差。此外，單位體積中空纖維狀超濾膜的內表面積很大，能有效提高滲透通量。 制備超濾膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纖維素等。超濾膜的工作條件取決于膜的材質，如醋酸纖維素超濾膜適用于 pH = 3～ 8，三醋酸纖維素超濾膜適用于 pH = 2～ 9，芳香聚酰胺超濾膜適用于 pH=5～ 9，溫度0～ 40℃ ，而聚醚砜超濾膜的使用溫度則可超過 100℃ 。 超濾膜的應用也十分廣泛，在作為反滲透預處理、飲用水制備、制藥、色素提取、陽極電泳漆和陰極電泳漆的生產、電子工業高純水的制備、工業廢水的處理等眾多領域都發揮著重要作用。 超濾技術主要用于含分子量 500～ 500,000的微粒溶液的分離，是目前應用最廣的膜分離過程之一，它的應用領域涉及化工、食品、醫藥、生化等。主要可歸納為以下方面。 （ 1）純水的制備 超濾技術廣泛用于水中的細菌、病毒和其他異物的除去，用于制備高純飲用水、電子工業超凈水和醫用無菌水等。 （ 2）汽車、家具等制品電泳涂裝淋洗水的處理 汽車、家具等制品的電泳涂裝淋洗水中常含有 1％～ 2％的涂料（高分子物質），用超濾裝置可分離出清水重復用于清洗，同時又使涂料得到濃縮重新用于電泳涂裝。 （ 3）食品工業中的廢水處理 在牛奶加工廠中用超濾技術可從乳清中分離蛋白和低分子量的乳糖。 （ 4）果汁、酒等飲料的消毒與澄清 應用超濾技術可除去果汁的果膠和酒中的微生物等雜質，使果汁和酒在凈化處理的同時保持原有的色、香、味，操作方便，成本較低。 （ 5）在醫藥和生化工業中用于處理熱敏性物質，分離濃縮生物活性物質，從生物中提取藥物等。 （ 6）造紙廠的廢水處理。 反滲透技術 1. 反滲透原理及反滲透膜的特點 滲透和反滲透的原理如 圖 23所示。如果用一張只能透過水而不能透過溶質的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開，水會自然地透過半透膜滲透從低濃度水溶液向高濃度水溶液一側遷移，這一現象稱滲透 （圖 23a） 。這一過程的推動力是低濃度溶液中水的化學位與高濃度溶液中水的化學位之差，表現為水的滲透壓。隨著水的滲透，高濃度水溶液一側的液面升高，壓力增大。當液面升高至 H時，滲透達到平衡，兩側的壓力差就稱為滲透壓 （圖 23b） 。滲透過程達到平衡后，水不再有滲透，滲透通量為零。 圖 2— 3 滲透與反滲透原理示意圖 如果在高濃度水溶液一側加壓，使高濃度水溶液側與低濃度水溶液側的壓差大于滲透壓，則高濃度水溶液中的水將通過半透膜流向低濃度水溶液側，這一過程就稱為反滲透（圖 23c）。 反滲透技術所分離的物質的分子量一般小于 500，操作壓力為 2～ 100MPa。 用于實施反滲透操作的膜為反滲透膜。反滲透膜大部分為不對稱膜，孔徑小于 ，可截留溶質分子。 制備反滲透膜的材料主要有醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等。 2. 反滲透與超濾、微孔過濾的比較 反滲透、超濾和微孔過濾都是以壓力差為推動力使溶劑通過膜的分離過程，它們組成了分離溶液中的離子、分子到固體微粒的三級膜分離過程。 一般來說，分離溶液中分子量低于 500的低分子物質，應該采用反滲透膜；分離溶液中分子量大于 500的大分子或極細的膠體粒子可以選擇超濾膜，而分離溶液中的直徑～ 10μm 的粒子應該選微孔膜。以上關于反滲透膜、超濾膜和微孔膜之間的分界并不是十分嚴格、明確的，它們之間可能存在一定的相互重疊。 表 23 反滲透、超濾和微孔過濾技術的原理和操作特點比較 分離技術類型 反滲透 超濾 微孔過濾 膜的形式 表面致密的非對稱膜、復合膜等 非對稱膜，表面有微孔 微孔膜 膜材料 纖維素、聚酰胺等 聚丙烯腈、聚砜等 纖維素、 PVC等 操作壓力 /MPa 2～ 100 ～ ～ 分離的物質 分子量小于 500的小分子物質 分子量大于 500的大分子和細小膠體微粒 ～ 10μm 的粒子 分離機理 非簡單篩分，膜的物化性能對分離起主要作用 篩分，膜的物化性能對分離起一定作用 篩分，膜的物理結構對分離起決定作用 水的滲透通量 /() ～ ～ 5 20～ 200 3. 反滲透膜技術應用領域 反滲透膜最早應用于苦咸水淡化。隨著膜技術的發展，反滲透技術已擴展到化工、電子及醫藥等領域。反滲透過程主要是從水溶液中分離出水，分離過程無相變化，不消耗化學藥品，這些基本特征決定了它以下的應用范圍。 （ 1）海水、苦咸水的淡化制取生活用水，硬水軟化制備鍋爐用水，高純水的制備。近年來，反滲透技術在家用飲水機及直飲水給水系統中的應用更體現了其優越性。 （ 2）在醫藥、食品工業中用以濃縮藥液、果汁、咖啡浸液等。與常用的冷凍干燥和蒸發脫水濃縮等工藝比較，反滲透法脫水濃縮成本較低，