超滤膜分离技术研究进展
超滤膜分离技术研究进展
摘要：本文主要简介了超滤膜分离技术，介绍了一些超滤膜分离技术在水处理，医药学及食品中的具体应用，并指出当前超滤膜分离技术存在的一些问题和未来的发展应用能前景。
关键字：超滤膜，应用，存在问题，发展前景
1.简介
1.1膜分离技术简介
膜是一种起分子级分离过滤作用的介质，它可以使某些物质通过，而截留下某些物质。膜分离技术就是利用天然的或人工合成的具有选择性的高分子薄膜，根据混合物的物理性质的不同用过筛的方法将其分离，或根据混合物的不同化学性质分离物质。物质通过分离膜的速度（溶解速度）取决于进入膜的速度和进入膜的表面扩散到另一表面的速度（扩散速度）。而溶解速度完全取决于被分离于膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关，速度越大，透过膜所需的时间越短，混合物中各组分透过膜的速度相差越大，则分离效率越高。
1.2膜分离技术的发展及现状
从18世纪以来人们对生物膜有了初步的认识，Nollet[1]在1748年发现水能自发地渗透到装有酒精溶液的猪膀胱内的现象揭示了膜分离现象。在近两百年的发展与认识中，对膜分离技术的基本理论有了广泛的认识。在20世纪60年代初，Loel和Sourirajan[2]等在对反渗透的理论和应用的研究上取得了重大突破，自此，膜分离技术迅速崛起，发展日新月异。
在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。目前，这一潜力巨大的新兴行业正在以蓬勃的激情挑战市场，为众多的企业带来了较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。
1.3超滤膜简介
超滤技术是一种以超滤膜作为分离介质，以膜两侧的压力差为驱动力，利用料液中各组分在高分子膜中传质的差异，对其进行分离、分级、纯化和浓缩的方法。在超滤过程中，所用超滤膜的孔径约为1一100nm，截留相对分子质量为3×105一1×106。
超滤技术的核心部件是超滤膜，其结构及所用材料性质对膜的分离性能起着决定性作用。超滤膜大多数是由两层不同结构的薄层组成的非对称膜，其中，上层很薄，厚度为0.1一1.0μm，称作活化层，其孔径较小，起截留粒子的作用，
决定膜的分离性能；下层较厚，厚度为100一200μm，孔径较大，称为支撑层，起增加膜强度的作用[3]。
根据材料的不同，超滤膜可分为有机膜和无机膜。一般而言，膜材料应具备良好的成膜性、机械稳定性、化学稳定性、热稳定性以及耐酸碱和耐微生物侵蚀等性能[4]，理想的膜材料还应具有亲水性[5]及不对蛋白质等生物大分子产生非特异性吸附作用[6]。常用的有机膜包括聚醚砜(PES)膜、聚丙烯（PAN)膜、再生纤维素(RC)膜、醋酸纤维素(CA)膜、聚砜（PS)膜、聚偏氟乙烯(PVDF)膜等，其中PES膜以高刚性、抗蠕变性、化学稳定性和生物稳定性等优点，常用作超滤的首选膜材料[7-8]。随着高分子材料以及成型加工工艺学的不断发展，不同形式的超滤膜组件应运而生，主要有中空纤维式、圆管式、板框式、卷式和毛细管式。2.超滤膜分离技术的应用
2.1超滤膜在水处理中的应用
2.1.1城市污水的处理
城市污水是一种重要的水资源，膜法处理城市污水技术在国外有多年的历史，在我国也得到了广泛的推广。汤凡敏等[9]利用CASS与超滤膜组合工艺处理小区生活污水，当水力停留时间为12h，COD Cr浓度在215一677mg/L之间时，该工艺出水COD Cr稳定在30mg/L左右，出水浊度小于0.5，出水水质优于回用水标准，可直接回用。李霞[10]以某污水处理厂二级处理出水为回用水源，采用曝气生物滤池(BAF)和超滤(UF)相结合的工艺对其进行深度处理，结果表明：该组合工艺能有效去除城市二级处理出水中的浊度和氨氮，平均去除率均可达到95%以上，出水水质满足电厂循环冷却水补给水的要求。
2.1.2海水淡化和苦咸水淡化的处理
在采用双膜法进行海水淡化和苦咸水淡化方面，超滤膜常作为反渗透的预处理系统。目前UF正向组件大型化、高效化发展，6英寸以上的高通量大组件、集束化、设备化的超滤器已出现，大孔径、粗中空纤维丝的超滤膜已出现，这种膜正越来越多地应用到反渗透的预处理中，构成所谓的集成膜处理系统(IMS)。用UF代替传统的砂滤、活性炭、微滤是今后水处理工艺的一个新的发展趋势[11]。
叶春松等[12]采用中空纤维超滤膜直接处理高浊度海水，该超滤膜的产水浊度平均值为0.11NTU，COD的平均去除率为60.0%，胶硅的平均去除率为89.0%，跨膜压差小于6.0×104Pa，远远小于超滤膜本身最大操作压差2.1×105Pa，该超滤膜对浊度高、变化大的海水有很强的适应性，可以在以高浊度海水为进水的情况下作为海水反渗透系统的预处理装置。孙巍等[13]采用超滤膜和反渗透膜联用工艺处理苦咸水，结果表明：在原水为苦咸水、含盐量在4010一4500mg/L的情况下，经预处理COD Mn、总硬度、C1-的去除率分别达到95%，98%，97%以上，脱盐率也达到97%以上，连续运行稳定，出水水质优于饮用水标准。
2.1.3饮用水净化的处理
超滤膜是悬浮颗粒及胶体物质的有效屏障，同时超滤膜也可以实现对“两虫”、藻类、细菌、病毒和水生生物的有效去除，是目前保障饮用水微生物安全性的最有效的技术。与传统工艺相比，超滤膜的显著优点是对原水适应能力强，可及时调节。目前，粉末活性游超滤联用工艺(PAC-UF)，混凝超滤联用工艺等在国内外研究的比较多，也取得了一定的成果[14]。
Klaus Hagen[15]经过2个试点工厂和5个微滤和超滤的模块，通过2年以上的正确操作证明，尽管原水水质有波动，仍然能安全彻底清除细菌和寄生虫。H.Klaus[16]提出将一定量的粉末活性炭(PA C)投加到UF膜装置的循环水流中，组成吸附固液分离(PAC-UF)工艺流程来处理饮用水。PA C可以有效吸附水中低分子量的有机物，使溶解性有机物转移至固相，再利用UF膜截留去除微粒的特性，可将低分子量有机物从水中去除，而且PA C可有效防止膜污染。李圭白等[17]提出了以超滤为核心技术的第三代城市饮用水净化工艺，即以第Ⅲ类水源水为原水，先经过安全预氧化(或强化混凝、沉淀)，再经过生物活性炭或超滤，最后经过安全消毒，获得优质饮用水。张艳等[18]以混凝沉淀为预处理方法，通过中试试验，对浸没式超滤膜处理东江水的最佳运行方式进行了研究，该工艺通过对水中的致病微生物、浊质、天然有机物、有毒有害微量有机污染物、氨氮、重金属等设置多级屏障，可以使其含量得到逐级削减，最后得到优质饮用水。
尹华升等[19]采用超滤组合工艺和常规处理工艺来处理水库水，膜材料为截留相对分子质量10万、膜孔径0.01μm的中空纤维膜。中试结果表明：微絮凝一超滤工艺出水水质稳定，对浊度、病原体微生物、COD Mn，TOC，UV254的去除都有很好的效果，都优于常规工艺。夏圣骥等[20]用聚丙烯睛(PAN)复合膜对哈尔滨附近的水库水进行超滤试验研究，结果表明：超滤膜通量下降受膜进水浊度影响很大。跨膜压力为0.1MPa时，向原水(浊度23NTU)中投加3mg/L聚合氯化铝进行混凝预处理，可提高膜通量，并能减缓膜通量的下降，且所需混凝剂量比自来水厂常规工艺少，并且出水水质好、运行稳定。
2.1.4工业废水的处理
对于含油废水，主要产生于钢铁生产，石油开采、炼制及管道运输等过程。处理含油废水主要是除油的同时去除COD及BOD。近年来超滤技术在含油废水处理中的研究和应用相当广泛，镇祥华等[21]采用超滤膜组件对大庆油田采出水进行了处理，超滤出水中的悬浮物、含油量均低于1.00mg/L，粒径中值和SRB不能检出，超滤出水水质完全满足油田回注水标准；梁文义[22]针对特低渗透油田回注水不达标问题，对油田回注水处理工艺技术进行了创新，应用先进的高效衡压浅层气浮技术和中空纤维膜分离技术，提高了油田污水处理效果，检测显示经该工艺处理后，出水中含油量为痕迹，悬浮物固体含量平均值为0.32mg/L，悬浮
物粒径中值平均值为0.82μm，完全达到了特低渗透油田回注水的水质标准。
对于重金属废水，在工业废水中占有相当大的比例，化工、电子、矿山、电镀、冶金等许多工业过程中都会产生含铜、铅、锅、镍、铬等金属离子的废水。利用膜技术不仅可以使废水达标排放，而且可以回收有用物质。https://www.sodocs.net/doc/0112885577.html,hiere等[23]报道了采用陶瓷膜处理废水中的重金属离子，方法是用碱中和使之形成氢氧化物沉淀，通过0.8μm和1.4μm两种孔径膜的两级过滤，使重金属氢氧化物质量分数从0.012%下降到0.0002%以下，并把悬浮液浓缩至15%一20%。
华南理工大学任源等[24]以异丙醇为主要原料，经酸解、除醇、干燥和烧结过程，制备陶瓷超滤膜，并在操作压力为0.2MPa下进行超滤分离经沉淀处理后得到电镀废水上清液。实验结果表明，膜通量下降较快，从开始10min后的261m3 /(m2·h·MPa)降至70min后的0.5m3/(m2·h·MPa)，COD去除率接近85%。由于经过化学沉淀后的电镀废水中的金属离子主要是以络合、配合物的形式存在，可通过小孔径陶瓷超滤膜而被截留。Cu2+的去除率最高达70%，Cr的去除率为10%左右。透过液中Cu，Cr，Ni浓度分别为0.0663，0.0051和0.0763mg/L。2.2超滤膜在医药学上的应用
2.2.1超滤膜在分离蛋白质的应用
蛋白质的分级分离是指根据料液中各蛋白质组分理化性质的差异而将其逐段分开的过程。超滤分离技术与传统技术相比，因具有低成本、易放大的特点，在一些具有重要经济价值的蛋白和酶类的分级分离及工业化生产中展现出良好的应用前景。
鸡蛋蛋清是获得溶菌酶和卵清蛋白最廉价的原料，近来人们常采用超滤法从鸡蛋蛋清中分离卵清蛋白和溶菌酶[25~26]。如：用NaCI溶液将鸡蛋蛋清适当稀释后，采用配有超滤膜的涡旋装置，对其中蛋白进行两步分离纯化：先去除小分子蛋白，如卵类翻蛋白、溶菌酶等，将大分子蛋白截留；再处理截留的大分子蛋白，将相对分子质量较大的蛋白，如卵白素、卵转铁蛋白、等截留，而相对分子质量较小的卵清蛋白则透过膜，得以分离。
Wang等[27]从大蒜中提取超氧化物歧化酶(SOD)时，发现粗酶液中主要存在6种蛋白质，随后选取与SOD分子质量最接近且对其纯度影响较大的两种杂蛋白作为研究对象，对粗酶液中蛋白质进行两步超滤分离，即首先将其中的大分子杂蛋白(IPA)截留，获得含SOD、小分子杂蛋白(IPB)和另外3种杂蛋白的料液；然后调节料液pH、离子强度、流速和搅拌速度，截留SOD而使IPB和其余小分子蛋白透过膜。与传统的分步盐析法和有机溶剂沉淀法提取SOD工艺[28~29]相比，该工艺操作步骤简单、条件温和、无需添加化学试剂，且SOD得率分别提高了49%和37%，其比活力也较盐析法提高了3.1倍，但较有机溶剂法有所降低。
尽管超滤技术己成功应用于蛋白质的分离纯化，但值得注意的是：传统超滤技术的分离精度尚不高，要使蛋白质达到较好的分离效果，一般要求杂蛋白与目标蛋白的相对分子质量相差10倍以上[30]
2.2.2超滤膜在中药成分提取中的应用
目前，中药有效成分的分离提取方法主要采用传统的水醇法、石硫法、改良明胶法、醇水法、透析法、水蒸气蒸馏法等分离提取工艺；其中水醇法应用最普遍，但其存在生产周期长，工艺复杂，生产成本高，有效成分损失严重，成品稳定性差，易产生环境污染等问题[31-32]因此改革现有中药的提取分离方法势在必行。
近年来，超滤技术应用于提取中药有效成分的研究日益活跃，部分产品已从实验室研究走向工业生产。王世岭[33]等人用超滤法提取黄芩中有效成分黄芩甙，结果表明超滤法在产率、纯度方而均较常法为优，且一次超滤即可达到注射剂要求，不需再行精制，工艺简单，生产周期可缩短1~2倍。王世岭[34]等还进一步研究了超滤法提取黄芩甙的最佳工艺条件，实验结果证明选用适宜孔径(截留分子量为6000~10000)的超滤膜是提高黄芩甙收率和质量的关键，同时升高药液温度或降低浓度，严格控制pH值(酸化时pH=1.5，碱溶时pH=7.0)，可显著提高超滤速度，获得最佳产出效果。许金林[35]等将超滤法(聚飒膜，截留分子量6000)用于植酸的制备中，植酸得率为8.4%，比常规的植酸盐法提高12.6%，且超滤法所得植酸几乎不含无机磷，外观透明几近无色。何昌生等[36]应用超滤技术分离精制甜菊糖甙，采用超薄型板式超滤器和截留分子量为10000的醋酸纤维素膜(CA膜)对甜菊糖甙进行净化现场实验，其工艺流程合理可行。超滤器性能稳定，膜的脱色性能和除杂质效果良好，可较好地解决甜菊糖甙生产中常常出现的沉淀和灌封时起泡问题。
黄自强[37]采用超滤膜(截留分子量为4000和10000的聚飒膜)精制油茶皂甙，与国内大都采用的漂白法、再结晶法、醇醚沉淀法及碱式盐沉淀法比较，超滤法流程简单，效率高，费用低，对除去粗油茶皂甙中的油脂、色素、糖类及其他亲水性强的杂质，都能达到预期效果。刘振丽等[38]研究了超滤法(截留分子量为10000的膜)及醇沉法对金银花中绿原酸的影响，实验结果表明，超滤体积为1.25倍时，绿原酸得率为95.37%，而70%醇沉法的绿原酸得率仅为67.82%，说明超滤法能更有效地保留有效成分。南京中医药大学郭立玮等[39]比较研究了水醇法与超滤法澄清山茱英制剂对其制剂所含成分的影响，结果证实超滤法对去除药液中糖类杂质更为有效，截留分子量为10000的超滤膜对马钱素(分子量为384)无明显影响，但截留分子量为1000的膜使马钱素损失50%左右。李淑莉等[40]
研究了中药提取液种类(6种)和浓度对超滤(聚飒膜，截留分子量20000)效果的影响，发现不同种类中药提取液的超滤效果是不同的，超滤时料液浓度越低，通量
不一定越大，对某些中药提取液可能存在一个最佳超滤浓度。
2.2.3超滤在蛋白质的脱盐、脱醇及浓缩中的处理
超滤技术现己逐渐替代空间排阻色谱，成为蛋白质脱盐、脱醇和浓缩富集的首选方法。近年来，该项技术已成功应用于干酪乳清和大豆乳清中高营养价值蛋白的脱盐和回收[41-45]。如：首先将干酪乳清用热钙法预处理，致使CaCI2与料液中的脂类物质形成絮状沉淀，以降低乳清浑浊度，提高膜的通透量[46]；然后将乳清和水按2:1体积比稀释，再利用MWCO为104的板框式超滤装置，在操作压力为0.21MPa、料液pH为6.0的条件下，有效脱除了乳清中的乳糖和盐类等小分子杂质(乳糖脱除率达93.13%)，并回收了α-乳白蛋白、β乳球蛋白、免疫球蛋白、牛血清白蛋白和乳铁蛋白等营养价值高的蛋白质(蛋白截留率达94.65%)。
Chay Pak Ting等[47]分别利用MWCO为lx104和3x104的PES膜，在操作压力0.14MPa、料液pH为8.0及温度为50℃的条件下，对卵高磷蛋白(Mr=3.5x104)进行浓缩和脱盐，结果，目的蛋白分别浓缩了6.25和5.92倍，其粗提物得率分别为84.7%和84.4%。
利用超滤技术也可实现对血清中免疫球蛋白(Ig)的有效浓缩。IgG(Mr=1.6
x105)的基本结构由两条轻链和两条重链共4条肽链组成，罗磊等[48]选用MWCO 为1x104的PES膜和螺旋卷式超滤设备，在操作压力为0.1MPa、料液pH为7.5及温度为50℃的条件下，以截留液全循环错流方式对预处理猪血清中的IgG进行超滤浓缩，结果，料液中IgG的质量浓度从1.4g·L-1浓缩至14.2g·L-1。在超滤浓缩蛋白质的过程中，为保证目的蛋白的收率，一般建议选用MWCO小于目的蛋白相对分子质量的1/3的膜。
2.3超滤在食品工业中的应用
2.3.1在乳品工艺中的应用
根据超滤膜过滤特性，利用超滤膜可以将牛奶中一些组分分离。蛋白质分子量较大，超滤膜可以截留几乎全部的蛋白质，而水、乳糖、可溶性盐类等组分可以自由通过，过滤后可以得到蛋白质可含量高达80%的脱脂浓乳。超滤在乳品工业中可用于奶酪制造以及从乳清中分离免疫球蛋白[49]等。
Jevons[50]等人的研究表明，将超滤与反渗透用于软干酪和酸乳的预浓缩，可以提高其原料乳浓度，有效的提高奶酪的产量。2007年甘肃膜科院采用反渗透技术对原料乳浓缩的研究，可以将原料乳中的非脂乳固体从12%浓缩至24%[51]。现在超滤广泛应用于奶酪的生产中，经超滤使乳浓缩，可减少后序生产过程中产生的乳清，减少酪蛋白的损失。E.Renner[52]等人实验证明，在低温保藏条件下，乳酸菌对截留物的变化并不敏感，而大肠菌群数量却显著下降，既保证了牛奶的风味，又提高了产品的质量。根据膜的截留特性，过滤后，牛奶中营养成分将会
发生变化，其中原奶中90%左右的乳糖将被除去[53]，这符合亚洲人的口味。
2.3.2超滤在果蔬汁饮料加工中的应用
自20世纪80年代开始，国外已在苹果汁、橙汁、梨汁、葡萄汁、柠檬汁和番茄汁等果蔬汁的生产加工中采用超滤等膜分离技术，以实现对其除菌、澄清和浓缩[54]与传统的工艺方法相比，这种工艺的特点是：降低操作和劳务费用；保留果蔬汁中的芳香和脂溶性成分，使其口感接近鲜食风味，从而提高了产品质量；能去除微生物和过量的酶，有助于产品的长期贮存而不会出现沉淀；由于采用了自动控制，操作更可靠，令产品质量更均衡气。
目前国内也已经将超滤技术应用于一些新型果蔬汁饮料的生产中。据报道，超滤澄清法生产的澄清汁，在产品质量上明显优越于其他方法，加工成本亦比其他澄清法低。如胡建农等人[55]研究后发现西瓜汁经超滤处理后，其主要营养成分：糖分、有机酸和维生素C的保留率都高达90%以上。并且超滤还具有除菌效果：西瓜原汁经过超滤处理，除菌效果十分明显，除菌率可达到99.9%以上，不经巴氏灭菌，也能达到国家饮料食品的卫生标准，但不能实现无菌，且保质期无法同巴氏灭菌处理的西瓜汁相比，所以只有将膜法除菌与其他物理、化学方法相结合，才有可能实现无菌的目标。
叶琼兴等人[56]认为超滤处理后，原汁的西番莲固有滋味和品质得到较好保留，其可溶性固形物含量、总糖、总酸和Vc等质量分数保留率大于85%，因此采用超滤澄清法生产高质量的西番莲原汁是可行的，为超滤技术应用于西番莲果汁的开发提供了依据。徐玉娟等人[57]将桑堪汁超滤澄清后，测定其透光率可达73.6%，而且不会产生“二次沉淀”。山此法制得的桑堪汁色泽鲜艳，澄清度高，并且能保持桑堪汁的原有风味。但山于桑堪汁中含有的果胶、多酚类及蛋白质等物质易在膜上形成凝胶层，造成膜通透量下降，从而影响生产效率。超滤澄清法比化学澄清法简单，果汁的品质和风味不会因化学澄清剂带入其他杂质、杂味而有所改变，澄清效果好，是桑堪汁澄清的最佳方法。Chetan A，Chopda等人[58]应用超滤法(分子量在40~60kDa)得到的澄清番石榴汁的澄清度比板框压滤法得到的要高，前者为89.6%，后者为82.8%；但板框压滤法得到的可溶性固形物和抗坏血酸(Vc)含量要高些。
A.Cassano等人[59]在最佳操作条件及液体流动状态下，在实验室按批次浓度模式进行测试生产扮猴桃果汁。澄清汁的品质通过以下指标进行衡量：总抗氧化活性(TAA)，Vc含量、固体悬浮物量、浊度和黏度。结果表明：超滤法可以达到良好的澄清效果，可显著降低新鲜果汁的固体悬浮物量和浊度。相对于新鲜果汁，Vc含量损失了16%，而TAA减少了8%。
仙人掌加入果汁中可以得到一种非常有营养价值的混合型饮品。A.Cassano 等人[60]采用超滤技术在低温条件下对仙人掌梨汁进行澄清和浓缩，研究发现超滤
可以有效保留新鲜原果的风味、营养及感官特性。超滤后的澄清果汁可保留大部分的VC，谷氨酸和柠檬酸。但是与新鲜果汁相比，超滤过程中TAA的损失了4%。
超滤用于果蔬汁的澄清工艺也有缺点：如需配置酶法处理容器，需预澄清处理，需加热和冷却果蔬汁，需要软化水清洗等。另外超滤工艺还有操作工艺较复杂，卫生管理要求严格，膜价格较高等缺点。
2.3.3超滤在茶饮料加工中的应用
茶叶在冲水以后，以其独有的香气和风味，以及各种保健功效，而成为世界上第二大消费饮料。绿茶是一种未经发酵的茶叶，含有大量的儿茶素(占绿茶干质量的20%~30%)。儿茶素类物质是一类有生物活性的抗氧化剂。绿茶中含有6种儿茶素中的5种：EC，EGC，ECG，EGCG和GCG。表没食子儿茶素没食子酸脂(EGCG)是茶叶中最重要的一种儿茶素。目前用于生产高EGCG含量的茶叶提取物的方法已经有很多，如以高速逆流色谱仪(HSCCC)为工具用于分馏绿茶粗提物及半纯化组分。然而，这些方法的弊端在于使用了溶剂或纯化的量非常少。
David Labbe等人[61]进行了探索性研究。欲找出是否有从电渗析得到的绿茶溶液中选择性地提取儿茶素和咖啡因的可能性。研究表明：绿茶浸泡液中的表没食子儿茶精(EGC)和表没食子儿茶素没食子酸酷(EGCG)在电渗析溶液中有很高的迁移速度。在所有的测试膜中，超滤膜(1000Da)可以使EGC和EGCG的浓度高达50%。采用其他方法都无法达到使用超滤膜时儿茶素与咖啡因的高迁移速率。因此，采用超滤的方法进行EGCG的预浓缩，从而得到具有高浓度生物活性的绿茶提取物是可行的。
赵晖等人[62]认为把超滤技术应用于红茶的澄清上是可行的，与传统的茶澄清方法相比，超滤法是一种纯物理的方法，不需要加入其他的外加剂，这在食品行业是十分有益的。同时超滤技术能在保证茶澄清的基础上，最大限度地保留茶中茶多酚、氨基酸和咖啡因等有效成分，对色泽、香气和滋味的影响不大，并且在较大程度上保持红茶的风味物质，而且超滤过程是以压力作为驱动力，在30℃下进行的分离技术，所以特别适用于对热比较敏感的茶叶的澄清。在低温下超滤可以保证茶在较长的时间内质量保持稳定。茶多糖是茶叶中重要的有效活性成分之一，有降血糖、抗凝血、抗血栓、耐缺氧及增强机体免疫力等药理作用，目前对它的研究也极为深入和广泛[63~64]。刘军海[65]采用超滤技术分离茶叶的酶解提取液中的茶多糖组分，提出超滤法可有效地将茶多糖和蛋白质等大分子物质从提取液中分离出来，实现了茶多糖与茶多酚、咖啡碱的全面分离。
3.超滤在应用中存在的问题及对策
浓差极化是指在超滤分离过程中，料液中的溶质由于受到膜的截留而在膜面上按照一定的浓度梯度积累、富集，使得膜表面溶质浓度逐渐高于料液主体中的溶质浓度。当膜表面溶质浓度进一步提高，将会导致其向料液主体的溶质扩散而降低有效膜通量。由于此时膜面上溶质沉积形成的滤饼层起实际分离作用，因此浓差极化会显著降低膜渗透通量，改变膜的截留性能和截留率，一些原本小于膜孔径的溶质分子也会被截留并进一步加剧浓差极化和膜的污染。严重时会使膜发生溶胀或劣化膜性能，导致结晶析出，阻塞流路。但这是一种可逆污染，可通过降低料液浓度或改善膜面附近料液侧的流体力学条件，如采用湍流促进器、提高料液流速、设计合理的流路结构等方法来阻滞浓差极化的产生、降低其对膜分离过程的副面影响。
膜污染是指料液中的大分子、胶体粒子、小微粒或其它溶质分子因与膜之间存在着物理、化学或机械的相互作用而导致在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜的渗透通量降低及分离特性发生不可逆变化的现象。膜污染会导致膜渗透通量极大降低、膜材劣化甚至报废等严重后果，从而要求增加膜面积及膜清洗系统，增加设备成本;膜的频繁清洗会降低膜的寿命，提高生产成本，膜的污染还可能影响膜的分离性能，从而影响产品的质量。
而由于浓差极化和膜污染是不可避免的，因此有必要针对其形成的机制和影响因素开展相应的控制措施。通过改进膜组件结构、性能或优化膜系统设计来减轻浓差极化和膜污染程度，维持有效的过膜操作。具体措施有:选择适当的料液预处理方法;对实际过膜操作参数进行整体优化;采用错流过滤模式并增加膜面流速;适当提高系统温度;采取适当的清洗程序去除膜面和膜孔内污染物等。
4.超滤膜未来的发展
膜分离技术是对传统化学分离方法的一次革命，国际上公认其为21世纪最有发展前途的一项重大生产技术。虽然该项技术尚有不够完善之处，但随着对其理沦研究的不断深人和新型膜材、组件的开发应用，超滤膜分离技术一定会不断拓展新的应用领域，展现出更为广阔的发展前景。
参考文献
[1]Nollet A.Lecons dephysique-experimentable[J].Paris:Hippolyte-louis.Guerin,1748.
[2]Leob S and Sourirajan S.Adv Chem Ser,1962(38):117.
[3]陈深.超滤技术在IgY分离中的应用[J].精细与专用化学品,2010,18(3):21-24.
[4]van Reis R,Zydney A.Bioprocess membrane technology[J].J Membr Sci,2007,297(1/2):16-50.
[5]Susanto H,Ulbricht M.Characteristic,performance and stability of polyethersulfone ultraliltration membrances prepared by phase separation method using different macromolecular additives[J].J Membr Sci,2009,327(1/2):125一135.
[6]Almecija M C,Ibanez R,Guadix A,et al.Effect of pH on the fractionation of whey proteins with
a ceramic ultraliltration membrane[J].J Membr Sci,2007,288(1/2):28一25.
[7]Shi Q,Su Y L,Zhu S P,et al.A facile method for synthesis of pegylated polyethersulfone and its application in fabrication of antifouling ultrafiltration membrance[J].J Membr Sci,2007,303 (1/2):204一212.
[8]Ulbricht M,Schuster0,Ansorge W,et al.Influence of thestrongly anisotropic cross-section morphology of a novel polyethersulfone microfiltration membrance on filtration performance [J].Sep Purif Technol,2007,57(1):63-73.
[9]汤凡敏,徐高田,董黎静,等.聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜生物反应器处理小区生活污水的试验
研究[J].化学工程师,2005.(4):14-16.
[10]李霞.组合工艺在深度处理城市二级处理出水中的应用[J].内蒙古电力术,2009,27(5):50-
52.
[11]邹为和,刘海涛.超滤(UF)在补给水处理系统中的应用[J].山东电力技术,2002,(5):52-53.
[12]叶春松,宋小宁,钱勤,等.高浊度海水直接超滤处理的中试研究[J].工业水处理,2006,
26(6):20-23.
[13]孙巍,张兴文,罗华霖,等.超滤膜和反渗透膜联用处理苦咸水[J].辽宁化工,2007,36(3):187-
189.
[14]裴亮,姚秉华,付兴隆.超滤新技术及在饮用水处理中的研究应用新进展[J].水资源与水工
程学报,2008,19(2):4-10.
[15]Klaus Hagen.Removal of particles,bacteria and parasites with ultrafiltration for drinking
water treatment[J].Desalination,1998,119(1-3):85-91.
[16]Klaus,H.Removal of particles,bacteria and parasites with ultra filtration for drinking water
treatment[J].Desalination,1998,119(2):85-91.
[17]李圭自,杨艳玲.第三代城市饮用水净化工艺一一超滤为核心技术的组合工艺[J].给水排
水,2007,33(4):1.
[18]张艳,李圭自,陈杰.采用浸没式超滤膜技术处理东江水的中试研究[J].中国环境科学,2009,
29(1):6-10.
[19]尹华升,陈益清,陈治安,等.微絮凝一超滤和混凝一沉淀一过滤处理微污染水库水对比试
验[J].水处理技术,2006,32(12):51-53.
[20]夏圣骥,金家明,彭剑峰,等.超滤膜处理水库水研究[J].工业水处理,2005,25(7):48-49.
[21]镇祥华,于水利,庞焕岩,等.超滤膜处理油田采出水用于回注的试验研究[J].环境污染与防
治,2006,28(5):329-333.
[22]梁文义.人庆油田采出水回注处理工艺技术的创新及应用[J].水处理技
术,2008,34(6):62-65.
[23]Lahiere,R.J.,K.P.Goodiboy.Ceramic membrane treatment of petrochemical waste
water[J].Environmental Progress,1993,12(2):86-95.
[24]任源,肖凯军,罗远宏.γ-Al2O3微孔膜制备及其处理电镀废水的研究[J].装备环境工
程,2006,3(6):30-44.
[25]Datta D,Bhattacharjee S,Nath A,et al.Separation of ovalbumin from chicken egg white using
two-stage ultrafiltration technique[J].Sep Purif Technol2009,66(2):353一361.
[26]Wan Y H,Lu J R,Cui Z F.Separation of lysozyme from chicken egg white using ultrafiltration
[J].Sep Purif Technol,2006,48(2):133-142
[27]Wang J B,Liu J G,Lu J R,et al.Isolation and purification of superoxide dismutase from garlic
using two-stage ultrafiltration[J].J Membr Sci,2010,352(1/2):231-238.
[28]孔祥智,黄雪松.硫酸铵盐析法分步分离大蒜SOD和蒜氨酸酶的研究[J].食品工业科
技,2008,29(1):165-167.
[29]He N,Li Q B,Sun D H,et al.Isolation,purification and characterization of superoxide
dismutase from garlic[J].Biochem Eng J,2008,38(1):33一38.
[30]Aspelund M T,Glatz C E.Purification of recombinant plant-made proteins from corn extracts
by ultrafiltration[J].J Membr Sci,2010,353(1/2):103一110.
[31]工志超,潘濒自.超滤在中药注射剂制备中的应用[J].中成药,1993,15(3):2
[32]刘洪谦,屈凌波,贾金付.超滤法精制生脉饮口服液初探[J].水处理技术.1995,21(2):95
[33]王世岑,郑殿宝.超滤法提取黄芩甙的初步考察[J].中成药研究,1988,(3):5.
[34]王世岑.超滤法一次提取黄芩甙的工艺研究[J].中成药,1994,16(3):2
[35]许金林,许杰,汪远金.膜分离技术制备植酸的研究[J].中国医药工业杂志.1994,25(4):150
[36]何昌生,工炳南,朱姗姗.甜菊糖甙超滤的应用研究[J].水处理技术.1994,20(2):89
[37]黄自强.超滤膜法精制油茶皂甙初探[J].水处理技术,1995.,21(2):99
[38]刘振丽,张秋海,欧兴长等.超滤及醇沉对金银花中绿原酸的影响[J].中成药,1996,18(2):4.
[39]郭立玮,彭国平,潘扬等.水醇法与膜分离法精制含山茱英中药制剂的比较研究[J].中成
药,1999,21(2):59
[40]李淑莉,陈斌,欧兴长.药液种类和浓度对超滤影响的初步研究[J]膜科学与技术.1999,19(3):
41.
[41]Narong P,James A E.Efficiency of ultrafiltration in the separation of whey suspensions using a
tubular zirconia membrance[J].Desalination,2008,219(1/3):348-357.
[42]蒋超,张彧,陈历俊,等.超滤法分离干酪乳清中蛋白质的研究[J].大连工业大学学报,2010,
29(6):413一17
[43]Metsamuuronen S,Nystrom M.Enrichment ofα-lactalbumin from diluted whey with
polymeric ultrafiltration membranes[J].J Membr Sci,2009,337(1/2):248-256.
[44]Cassini A S,TessaroⅠC,Marczak L D F,et al.Ultrafiltration of wastewater from isolated soy
protein production:A comparison of three UF membranes[J].J Clean Prod,2010,18
(3):260-265.
[45]Almecija M C,Guadix A,Martinez-Ferez A,et al.A flux enhancing pretreatment for the
ultrafiltration of acid whey[J].Desalination,2009,245(1/3):737-742.
[46]Mondor M,Ali F,Ippersiel D,et al.Impact of ultrafiltration/diafiltration sequence on the
production of soy protein isolate by membrane technologies[J].Innovat Food Sci Emerg Tech, 2010,11(3):491-497.
[47]Chay Pak Ting B P,Pouliot Y,Juneja L R,et al.On the use of ultrafiltration for the
concentration and desalting of phosvitin from egg yolk protein concentrate[J].Int J Food Sci Technol,2010,45(8):1633-640
[48]罗磊,樊金铃,孙红姣.预处理猪血清IgG料液的超滤浓缩研究[J]食品科学,2008,29
(6):159-164.
[49]L.R.Fukumoto,E.Li-Chan,L.Kwan,et al.Isolation of immunoglobulins from cheese when
using ultrafiltration and immobilized metal affinity chromatography[J].Food Research International,1994,27(4):335-348.
[50]韩永霞,韩海霞.膜分离技术与乳品工业[J].黑龙江科技信息,2009(5).
[51]高辉,安兴才,张鹏,等.用管式反渗透膜浓缩牛奶的研究[C].北京:中国膜工业协
会,2007:309-311.
[52]E.Renner and M.H.Abd El-Salam.Application of ultrafiltration in the dairy industry[J].
Barking:Elsevises Science Publisher Ltd,1991.
[53]朱明.食品工业分离技术[M].北京:化学工业出版社,2005:128-129.
[54]胡小松,蒲彪.软饮料工艺学[M].北京:中国农业大学出版社,2002:128-129
[55]胡建农,王少峰.超滤法加工西瓜澄清汁的初步研究[J].热带作物学报,2000,21(4);81-84.
[56]叶琼兴,郑必胜.超滤法澄清西香莲果汁的研究[J].食品研究与开发,2007,128(7):96-99.
[57]徐玉娟,肖更生,陈卫乐,等.桑桩汁澄清工艺的研究[J].食品工业科技,2000,21(4);45-47.
[58]Chetan A.Chopda.Diane M.Barrett.Optimization of guava juice and powder production[J].
Journal of Food Processing and Preservation,2001,25(6):411一30.
[59]A.Cassano,L.Donato,E.Drioli.Ultrafiltration of kiwifruit juice:Operating parameters,juice
quality and membrane fouling[J].Journal of Food Engineering,2007,79(2):613-621.
[60]A.Cassano,C.Conidi,R.Timpone,et al.A membrane一based process for the clarification and
the concentration of the cactus pear juice[J].Journal of Food Engineering,2007,80(3):914一921.
[61]David Labbe,Monica Araya-Farias,Angelo Tremblay,et al.Electromigration feasibility of green
tea catechins[J].Journal of membrane Science,2005,254(1/2):101一109.
[62]赵晖,金江,陈悦,等.无机膜超滤技术在红茶澄清中的应用[J].食品工艺技术,2002,23(8):
45-46.
[63]宋冠群,林金明.茶多酚分析力法研究与最新进展[J].世界科技研究与发展,2004,26(1):
41-51.
[64]徐仲溪,王坤波.茶多糖化学及生物活性的研究[J].茶叶科学,2004,24(2):75-81.
[65]刘军海.超滤法提取茶多糖研究[J].食品工业科技,2007(9):124-126.
动态膜分离技术研究进展
文章编号:1007-8924(2007)04-0091-05专题综述 动态膜分离技术研究进展 李晓波,胡保安,顾 平 (天津大学环境科学与工程学院,天津300072) 摘 要:介绍动态膜分离技术的概念,着重讨论影响动态膜分离性能的相关因素以及动态膜 在污水处理中的应用效果,指出动态膜技术具有良好的应用前景,但目前仍处于试验阶段,尚需深入研究. 关键词:动态膜;污水处理;研究进展中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 膜分离技术是当今水处理领域研究的热点,国内外均做了大量的研究工作[1-5],然而,膜污染及膜组件昂贵的价格是阻碍膜技术广泛应用的主要原因.动态膜分离技术采用大孔径材料制作膜组件,降低了膜组件的造价;同时,已有研究表明,动态膜的渗透性能更佳、抗污染能力显著提高[6-8].因此,动态膜作为一项新型的特殊膜分离技术正越来越多地受到国内外水处理技术研究者的关注[9-13]. 1 动态膜分离技术 动态膜作为一种分离技术,包含动态膜的载体 及动态膜分离层本身.动态膜的载体指用来承载动态膜的大孔径材料,一般价格低廉、易得,常见的有不锈钢丝网、普通筛网、工业滤布、筛绢等多孔材料和一些高分子材料,如烧结聚氯乙烯管等.动态膜分离层是动态膜分离技术的主体,指依附于动态膜载体之上、执行分离功能的滤饼层或污泥层.它是通过错流过滤或死端过滤的方式将某种固体或胶体微粒沉淀在载体表面上形成的.用于形成动态膜的粒子种类较多,有粘土类矿物、粉状活性炭(PAC )、ZrO 2、MnO 2、聚乙烯醇(PVA )等,也可用被处理的废液中的某种物质作为成膜物质沉淀在载体上形成动态膜,如自生生物动态膜的成膜物质为污水中的活性污泥.目前国内外关于动态膜分离技术的研究主要 集中在影响动态膜分离性能的因素及操作参数的优化方面. 2 影响动态膜分离性能的因素 2.1 pH 的影响 p H 对ZrO 2动态膜和MnO 2动态膜的影响较为 明显,这是由于MnO 2动态膜和大多数ZrO 2动态膜都是通过化学反应来生成膜粒子的. ZrO 2粒子的形成有两种方法:一种是提高含Zr 4+溶液,如无水ZrCl 4的水溶液的p H 来形成[14], 另一种是将ZrOCl 2加入到硫酸溶液中而形成[15].Zr 的水合氧化物在不同p H 下的特性不同,其粒子大小也不同.p H 较低时所生成的粒子粒径较小,随着p H 升高,粒径也逐渐升高.由于小颗粒需要更长的时间堵塞载体的孔隙,所以形成动态膜所需的时间也更长.Altman 等[16]的研究表明,动态膜的形成时间从p H 为3.5时的120min 减少到p H 为6时的45min ;Rumyantsev 等[16]的研究结果则分别是100min 和小于45min.蛋白质的截留率与p H 的关系不是很明显,p H 为3.5、5和6时形成的动态膜的截留率大于p H 为4时的动态膜. MnO 2是KMnO 4的还原产物,其反应式为4KMnO 4+6HCOONa =4MnO 2↓+2K 2CO 3+ 3Na 2CO 3+3H 2O +CO 2↑ 收稿日期:2005-09-06;修改稿收到日期:2006-01-17 作者简介:李晓波(1970-),男,河南省人,博士生,主要从事水污染治理技术的研究. 第27卷 第4期膜 科 学 与 技 术 Vol.27 No.4 2007年8月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY Aug.2007
超过滤膜分离实验报告
实验二 超过滤膜分离 一、实验目的 1.了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程； 2.了解膜分离技术的特点； 二、分离机理 根据溶解-扩散模型，膜的选择透过性是由于不同组分在膜中的溶解度和扩散系数不同而造成的。若假设组分在膜中的扩散服从Fick 定律，则可推出透水速率F W 及溶质通过速率F S 方程。 1、 透水速率 '() ()w w M w D c V p F A p RT ππδ ?-?= =?-? 式中 22332/;;//;;;/w w w M w w M F g cm s D cm s c g cm V cm mol p atm atm R T K cm D c V A g cm s at RT πδδ-?-?--?-?-----??’透水速率，水在膜中的扩散系数，水在膜中的浓度，；水的偏摩尔体积，膜两侧的压力差，膜两侧的渗透压差，气体常数；温度，； 膜的有效厚度，； 膜的水渗透系数（= ），。 2、溶质透过速率 2323() ()s s s s s D K c D K c c F B c B c c δ δ ?-= = =?=- 式中 2/;s s D cm s K B c ---?-溶质在膜中的扩散系数，溶质在溶液和膜两相中的分配系数； 溶质渗透系数；膜两侧的浓度差。 有了上述方程，下面建立中空纤维在定态时的宏观方程。料液在管中流动情况如图十三
所示。 取假设条件： （1）径向混合均匀； （2）A BX π=A ，渗透压正比于摩尔分数； （3）A B N N ，3 1A X ，B 组分优先通过； （4）/AM D K δ?，1A X K 同或无关； （5）0U L PeB E = =∞，忽略轴向混合扩散。 图十三 料液在管中流动示意图 由假设看出，其实质是一维问题，只是侧壁有液体流出的情况，因为关心的是管中组分的浓度分布和平均速度分布，只需做出两个质量衡算方程即可求解。 由连续性方程： 和总流率方程：
新型膜分离技术研究进展
新型膜分离技术研究进展 摘要:膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。 关键词：膜分离；原理；应用；进展 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法(蒸发、萃取或离子交换等)相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。 1膜分离技术的分离原理和特点 1.1纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200-1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻-孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量;与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，是国内外研究的热点。余跃等[1]废水进行了去除COD和脱色的研究。结果表明，纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD。 1.2超滤 超滤的截留相对分子质量在1000-100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留(筛分)、在膜孔中的停留(阻塞)、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。徐超等[2]在中试中采用浸没式超滤膜代替传统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果，设备费用降低了。 1.3微滤 微滤是发展最早、制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05-10μm之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。微滤分离的实质是利用膜的“筛分”作用来进行的。即:比膜孔大的颗粒的机械截留、颗粒间相互作用及颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥架作用这三种方式来实现的。 1.4反渗透 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。学界对于反渗透分离机理的解释主要流行以下理论:溶解一扩散模型、优先吸附一毛细孔流理论、氢键理论。 自从上个世纪90年代邓宇发明了非加压吸附渗透海水淡化法以来，反渗透用于海水淡化的研究得到了极大发展[3]。在重金属废水处理领域，美国芝加哥API工艺公司采用B一9芳香族聚酞胺中空纤维膜组件处理镀镍漂洗水，废水中Niz+的分离率为92%[4]。 1.5电驱动膜
超滤膜市场调研及技术介绍
超滤膜市场调研及技术介绍 目录 一、世界膜技术回顾 (1) 二、国内超滤膜技术市场前景乐观 (5) 2.1国内超滤膜技术市场目前现状分析 (8) 2.2我国超滤膜技术市场应用与发展前景 (10) 三、技术篇 (11) 3.1、预处理系统 (11) 2、运行前的准备工作 (12) 3、启动 (13) 4、运行 (14) 5、超滤系统常见故障及处理措施 (16) 6、中空纤维超滤膜的污染及清洗再生技术 (17) 7超滤膜污染的主要成因 (19) 8影响超滤过程稳定运行的因素分析 (20) （一）超滤透过通量 (20) （二）膜的寿命 (22) （三）膜的清洗和消毒 (22) 9超滤技术在水处理中的应用 (23) 四、业界声音 (26)
超滤膜与微滤膜的市场分析和预测 (26) 据中国膜工业协会分析预测，2010年，我国膜市场需求将达200亿元，而且还将以每年20％的速度递增。近年来，随着膜分离技术研究的不断深入与应用市场的不断扩大，膜分离技术已成为水处理行业的一支重要力量。超滤膜也逐步广泛应用于污水处理，废水回用等多个领域，在国内市场开始迅速增长。虽然相对于反渗透膜强大的市场占有率，目前超滤膜还没有形成较大的占据局面，但是在近两三年来，超滤膜开始快速增长，进入发展关键期。那么目前国内超滤膜技术现状如何？市场发展究竟受制于哪些因素的影响？下面我们将来关注中国超滤膜市场的发展。 一、世界膜技术回顾 世界膜工业在2003年经历了公司的重组、裁员，甚至清算关闭和收购合并等许多挑战性的重大事件，然而大多数膜公司依然取得了不俗的业绩，增长率达到了两位数。相对于通用工业分离业务的投资力度不大（这一点在美国尤其明显）的现状，在包括饮用水处理、生物技术和生物科学、半导体制造、血液透析等关键市场以及新兴市场如废水再生、MBR相关污水处理和基于膜技术的燃料电池系统等，投
吸附分离技术的应用
吸附分离技术的应用 陈健古共伟郜豫川 四川天一科技 股份有限公司 610225 吸附分离的应用丰富多彩，广泛应用于石油化工、化工、医药、冶金和电子等工业部门，用于气体分离、干燥及空气净化、废水处理等环保领域。吸附分离技术可以实现常温空气分离氧氮，酸性气体脱除，从各种气体中分离回收氢气、、CO、甲烷、乙烯等。 CO 2 一、吸附分离在空气净化上的应用 吸附分离在空气净化领域有广泛的应用。如空气干燥、臭气和酸气脱除及回收、清除挥发性有机物等。 空气干燥 空气中通常含有一定水分，而这种水分在很多场合是有害的，必须被除去。吸附法是除去空气中水分最常用的方法之一。 硅胶和活性氧化铝是通用的干燥剂，分子筛在某些场合也被用作干燥剂。在一些应用场合吸附剂不需要再生，但在另一些场合则需要再生重复使用。非再生（一次性使用）的吸附剂被用作包装干燥剂、双层(dual pane)窗户中的干燥剂、制冷和空调系统中的干燥剂等。硅胶是包装中最常用的作为干燥剂的吸附剂。吸附剂在很多场合上的应用是需要再生的，因为吸附剂的成本太高而不允许一次性使用。再生可以采用变温吸附（TSA）和变压吸附（PSA）两种方式。
为了防止热交换器在低温下冻结堵塞，作为深冷法空分装置原料的空气必须有是无水和无CO 2 的，空气必须进行干燥和净化，这里吸附剂作用的是13X分子筛。作为吸附法常温分离氧氮原料的空气也需干燥，干燥剂可用活性氧化铝等。 PSA最初的一个工业使用是气体干燥，采用两床Skarstrom循环工艺。该循环使用吸附、逆向放压、逆向冲洗和顺向升压过程，生产水分含量小于1ppm的干燥空气流。约一半的仪表空气干燥器使用类似的PSA循环。 ) 脱除无机污染物 工业生产中产生大量的CO 2、SO 2 和NO x 等酸性有害气体，它们会引起温室效 应、酸雨等现象，破坏地球和人们的生活环境。随着工业化发展，这些气体的危害程度越来越大，因此人们在致力于开发各种方法来治理这些有害气体。其中吸附分离的方法是有效的治理方法之一。 一些无机污染物可通过TSA过程除去。Sulfacid和Hitachi固定床工艺、Sumitomo和BF移动床工艺及Westvaco流化床工艺都使用活性碳吸附剂脱除SO 2 。 丝光分子筛、13X型分子筛、硅胶、泥煤和活性碳等是良好的NO x 吸附剂。在有 氧存在时，分子筛不仅能吸附NO x ，还能将NO氧化成NO 2 。通入热空气（或空气 与蒸汽的混合物）解吸，可回收HNO 3或NO 2 。硝酸尾气中的NO x 经过吸附处理可 控制在50ppm以下。吸附法还可用于其它低浓度NO x 废所的治理。从烟道气脱除 NO x 也可采用吸附方法。国内采用吸附法治理NO x 废气技术已由四川天一科技股份 有限完成工业性试验并在硝酸生产厂得到应用。 近年四川天一科技股份有限公司在该法的研究开发上取得较大进展，研制了对NO x 有强吸附能力的专用吸附剂并对工艺过程作出改进。与其它方法相比，变压吸附硝酸尾气治理技术有以下特点： ①尾气中的NO x 被分离和浓缩后返回吸收塔，可提高硝酸生产总收率2%－5%；
扩张床吸附技术研究进展
扩张床吸附技术研究进展 摘要：扩张床吸附层析技术兼有流化床和填充床层析的优点 ,不需预先除去料液中的颗粒而可以直接从料液中吸附目标产物。它是一种具有集成化优势的分离纯化技术 ,在生物工程产品的下游处理过程中有十分广阔的应用前景。开发出性能良好的吸附剂基质 ,是该项技术得以广泛应用的关键。本文通过文献的查阅及总结，从吸附剂基质及技术的应用两个方面综述了扩张床吸附技术的研究进展。关键词：扩张床吸附技术、进展、吸附剂基质、应用 一般而言 ,生物工程产品下游处理过程可分为目标产物捕获、中期纯化和精制三个阶段 ,其中产物[1]捕获阶段最为关键 ,一般由细胞富集、产物释放、澄清、浓缩、初步纯化等操作步骤组成。目前 ,除去原料液中的固体颗粒最常用的方法是离心和微滤。但当处理含有微细固体颗粒的高粘度料液时 ,离心的效率会大大降低;而细胞和细胞碎片在膜表面的积累又会使微滤过程的膜通量急剧下降，如果对料液进行稀释 ,随后的浓缩过程将增加额外的能耗。 从发展趋势来看, 生化分离技术研究的目的是要缩短整个下游过程的流程和提高单项操作的效率,以前的那种零敲碎打的做法，研究要有一个质的转变, 国内外许多专家和研究者认同了这种转变,并认为可以从两个方面着手,其一, 继续研究和完善一些适用于生化工程的新型分离技术;其二,进行各种分离技术的高效集成化。目前出现的一些新型单元分离技术,如亲和法、双水相分配技术、逆胶束法、液膜法、各类高效层析法等,就是方向一的研究结果,作为方向二的高效集成化,最引人注目的是扩张床吸附技术，近10年来研究的热点之一。与流化床相比，它返混程度很小，因而分离效果较好；与固定床相比，它能处理含菌体的悬浮液，可省却困难的过滤操作。 扩张床吸附（Expanded Bed Adsorption , EBA）技术是上世纪九十年代发展起来的一种新型蛋白质分离纯化技术 ,能直接从发酵液或细胞匀浆中捕获目标产物。扩张床是吸附剂处于稳定状态的流化床[2]-[4]。与串通的填充床层析不同的是在扩张床吸附操作中吸附剂（或层析剂）层在原料液的流动下可产生适当程度的膨胀,其膨胀度取决于吸附剂的密度、流体速度。当吸附剂的沉降速度流
新型膜分离技术的研究进展
收稿日期：2011－04－18 作者简介：陈默（1986—），硕士研究生，从事含能化合物的合成研究；王建龙，教授，博士生导师，通讯联系人，主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、 应用及开发。新型膜分离技术的研究进展 陈 默，曹端林，李永祥，王建龙 （中北大学化工与环境学院，山西太原030051） 摘要：膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、 电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。关键词：膜分离；原理；应用；进展中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1008－021X （2011）05－0031－03 Research Progress of Membrane Technology CHEN Mo ，CAO Duan －lin ，LI Yong －xiang ，WANG Jian －long （College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：The membrane extraction technique is a new type extraction technique with high efficiency ，high speed and saving energy．Membrane separation technology is applied widely as a new kind of separation technology．The separation mechanism and characteristics of different kinds of membrane technologies were introduced ，including electrodialysis ，reverse osmosis ，nanofiltration ，ultrafiltration ，microfiltration ，gas separation ，pervaporation ，membrane reactor．Further more ，the application and current problems of different membrane technologies were extensively summarized．Finally ，application prospect of membrane separation technology was presented．Key words ：membrane separation ；principle ；application ；progress 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子 薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。1膜分离技术的分离原理和特点1．1 纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200 1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技 术， 是国内外研究的热点。余跃等［1］ 对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD 和脱色的研究。结果 表明， 纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD 。Salzgitter Flachstahl 电镀厂采用膜技术处理 镀锌废水， 回收其中的Zn 2+ 和H 2SO 4，其结果达到了设计要求［2］。常江等［3］ 在完成用新型纳滤膜处 理模拟含Ni 2+ 废水实验室研究的基础上，进行了电 镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等［4］ 研究报道将DK 型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。1．2 超滤 超滤的截留相对分子质量在1000 100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。 徐超等 ［5］ 在中试中采用浸没式超滤膜代替传 统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果， 设备费用降低了。罗涛等［6］ 采用混凝沉淀－超滤工艺对微污染原水进行试验，结果表明，组合
色谱分离技术的应用与研究进展
色谱分离技术的应用与研究进展 摘要：色谱技术作为分离分析的重要方法之一，是分析化学中最富活力的领域之一，能够分离物化性能差别很小的化合物,对蛋白质进行高效率和高灵敏度分离分析研究,在我国工业生产中具有广泛应用,也是生命科学研究的热点领域之一。本文综述了色谱技术的原理，色谱技术的分离以及色谱技术在医药、精细化工以及现代色谱技术在蛋白分离和分析中最新应用及进展，并介绍了几种常见色谱技术以及近期发展起来的一些新型色谱技术的研究进展及应用。 Abstract：One important method of chromatographic analysis technique as separation was one of the most vibrant areas in analytical chemistry ，which can isolate compounds with very small performance difference，high efficiency and high sensitivity for protein separation and analysis research，has a wide range of applications in China's industrial production，and it was one of the hotspot in the field of life science research．the application progress in pharmaceuticals，fine chemicals and The recent applications and development of modem chromatographic technique in protein separation and analysis were introduced concisely，prospects the development of chromatographic techniques．The research progress of several common and the recently emerged chromatography technology were elaborated． 关键词：色谱技术；应用；进展；蛋白质分离 Key words：chromatographic technique；application；progress；protein separation 一、引言 色谱这一概念首先由俄国著名植物学家Tswett提出，在研究植物色素组成时发现了色谱分离的潜力，首次提出了色谱法这一概念。色谱技术是几十年来分析化学中最富活力的领域之一。作为一种物理化学分离分析的方法，色谱技术是从混合物中分离组分的重要方法之一，能够分离物化性能差别很小的化合物。当混合物各组成部分的化学或物理性质十分接近，而其他分离技术很难或根本无法应用时，色谱技术愈加显示出其实际有效的优越性。它主要利用复杂样品本身性质的不同，在不同相态的进行选择性分配，以流动相和固定相的相互位移对复杂样品中的单一样品进行分类洗脱，复杂样品中不同的物质会以不同的洗脱速度在不同的时间上脱离固定相，最终达到分离复杂样品的效果。色谱不仅是一种分析的手段，也是一种分离的方法。色谱分离技术是一类分离方法的总称，包括吸附色谱、离子交换色谱、凝胶色谱等，广泛应用于生化物质分离的高度纯化阶段，具有高分辨率的特点。色谱分离技术是生化分离技术这门课程中的一个分离单元，属于生物工程下游技术的范畴。色谱技术最初仅仅是作为一种分离手段，直到20世纪5O年代，随着生物技术的迅猛发展，人们才开始把这种分离手段与检测系统连接起来，成为在环境、生化药物、精细化工产品分析等生命科学和制备化学领域中广泛应用的物质分离分析的一种重要手段。在色谱技术的发展过程中，提出众多理论，推动了色谱技术的不断发展。主要有踏板理论，平衡色谱理论，速率理论，双模理论和轴向扩散理论。 二、色谱技术分类
超滤膜分离技术研究进展
超滤膜分离技术研究进展 摘要：本文主要简介了超滤膜分离技术，介绍了一些超滤膜分离技术在水处理，医药学及食品中的具体应用，并指出当前超滤膜分离技术存在的一些问题和未来的发展应用能前景。 关键字：超滤膜，应用，存在问题，发展前景 1.简介 1.1膜分离技术简介 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质，它可以使某些物质通过，而截留下某些物质。膜分离技术就是利用天然的或人工合成的具有选择性的高分子薄膜，根据混合物的物理性质的不同用过筛的方法将其分离，或根据混合物的不同化学性质分离物质。物质通过分离膜的速度（溶解速度）取决于进入膜的速度和进入膜的表面扩散到另一表面的速度（扩散速度）。而溶解速度完全取决于被分离于膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关，速度越大，透过膜所需的时间越短，混合物中各组分透过膜的速度相差越大，则分离效率越高。 1.2膜分离技术的发展及现状 从18世纪以来人们对生物膜有了初步的认识，Nollet[1]在1748年发现水能自发地渗透到装有酒精溶液的猪膀胱内的现象揭示了膜分离现象。在近两百年的发展与认识中，对膜分离技术的基本理论有了广泛的认识。在20世纪60年代初，Loel和Sourirajan[2]等在对反渗透的理论和应用的研究上取得了重大突破，自此，膜分离技术迅速崛起，发展日新月异。 在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。目前，这一潜力巨大的新兴行业正在以蓬勃的激情挑战市场，为众多的企业带来了较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。 1.3超滤膜简介 超滤技术是一种以超滤膜作为分离介质，以膜两侧的压力差为驱动力，利用料液中各组分在高分子膜中传质的差异，对其进行分离、分级、纯化和浓缩的方法。在超滤过程中，所用超滤膜的孔径约为1一100nm，截留相对分子质量为3×105一1×106。 超滤技术的核心部件是超滤膜，其结构及所用材料性质对膜的分离性能起着决定性作用。超滤膜大多数是由两层不同结构的薄层组成的非对称膜，其中，上层很薄，厚度为0.1一1.0μm，称作活化层，其孔径较小，起截留粒子的作用，
蛋白质吸附分离研究进展
蛋白质吸附分离研究进展 【摘要】本文主要说明蛋白质的分子结构，总结近年来蛋白质的吸附理论及分离技术研究成果。 【关键词】蛋白质；吸附；分离；表面活性剂 目前，蛋白质的吸附已成为一个非常重要而活跃的研究领域。随着科技进步，使得新型分离技术的开发，需求迫切。另一方面，由于生物反应过程机理十分复杂，反应较难控制，反应液中杂质含量多，目标产物含量低，也给纯化分离带来了很大困难。本文主要对蛋白质的吸附及分离进行综述。 1．蛋白质分子结构 蛋白质一般由20种不同的氨基酸组成，氨基酸之间由肽键连接。肽键与一般的酰胺键一样，由于酰胺氦上的孤对电子与相邻羰基之间的共振相互作用(resonance interaction)表现出高稳定性。肽键的实际结构是一个共振杂化体。由于氧原子离域形成了包括肽键的羰基0、羰基C和酰胺N在内的O--C—NⅡ轨道系统，从而使得肽键的C-N具有部分双键的性质而不能自由旋转。肽键的C、0、N、H和与之相邻的两个a碳原子处于同一个平面，此刚性结构的平面就叫肽平面。肽链主链上的仅碳原子连接的两个键c—N键和C-C键能够自由旋转。如果不考虑键长和键角的微小变化，多肽链的所有可能构象都能用P和中这两个二面角来描述。 2．蛋白质吸附的理论分析 2．1 蛋白质吸附的理论 由肽链结构可知，蛋白质属于两性电解质，根据所处溶液pH不同表面净电荷可正可负。研究认为，蛋白质吸附过程中的相互作用包括氢键、静电和疏水等非共价的相互作用[2]。3种相互作用的本质都与静电作用相关。其中氢键的形成是由于电负性原子与氢形成的基团中．氢原子周围分布的电子少，正电荷氢核与另一电负性强的原子之间产生静电吸引，从而形成氢键。疏水相互作用又称为非极性相互作用，发生于非极性基团之间，蛋白质同时含极性和非极性的基团，当蛋白质处于水溶液中时，极性基团之间以及极性基团与水分子之间易发生静电吸引而排开非极性水基团，因此疏水相互作用并非是疏水基团之间有吸引力的缘故，而是非极性基团由于避开水的需要而被迫接近（8）。这些相互作用本身与小分子的吸附没有差别。蛋白质吸附的独特性在于吸附的是大分子，以及吸附过程蛋白质可以发生各种物理(如构象变化)和化学的变化。 2．2材料表面性质对蛋白质吸附的影响 当蛋白质吸附在材料的表面，其构象和序列将发生变化，因此蛋白质的构象和序列会影响蛋白质的吸附行为。有研究认为，蛋白质与材料表面的相互作用(包括静电力、范德华力、氢键、疏水作用)，使吸附的蛋白质的构象发生变化而达到稳定吸附的状态（4）。另外是平铺式还是直立式吸附，在材料的表面也会影响蛋白质的吸附量屿（4）。 蛋白质的吸附会引起其物理和化学性质的变化。初始的吸附现象是瞬间的，这种瞬间的初始吸附会伴随吸附层的结构重整及再组织化晗]。这种结构重整除了会降低系统的吉布斯自由能外，对于吸附层上的蛋白质还会有变性或分子展开的效应，这会使原本被包覆在内部的疏水性氨基显露出来。以不带电的聚甲醛和牛血清蛋白进行研究，观察到蛋白质浓度升高时吸附量也相应升高，当BSA浓度达到0．6 g／L时得到最大吸附值(3mg／m2)，之后吸附量不再与蛋白质浓度有关（5）。蛋白质在等电点时具有最大吸附量，并且在等电点附近呈对称分布(1)。造成此现象有2个原因：①蛋白质于等电点时具有最小溶解度，此时所需的吸附能最低；②静电排斥力在等电点时最小。 3．蛋白质与表面活性剂的相互作用
生物化工及膜分离技术研究进展
动态与信息 专题报道 生物化工及膜分离技术研究进展 现代生物技术是新兴高技术领域中的重要技术之一,是21世纪高新技术的核心。它在生物学、分子生物学、细胞生物学和生物化学等基础上发展起来,是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础,基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四大先进技术所组成的新技术群。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点,目前最具代表性的应用领域是生物医药和农业。生物技术与化学工程相结合而形成的生物化工技术已成为生物技术的重要组成部分。生物化工技术为生物技术提供了多种高效率的反应器、新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术,从而可以促进生物技术不断更新和提高;因而新兴的生物化工技术已经成为当今世界高技术竞争的重要焦点之一。生物化工产品的分离技术也被称为生物技术的下游加工术,是整个生物技术的重要组成部分,它的成功与否,是决定生物技术成果能否转变为具有实用价值和竞争力的产品的重要因素。生物化工产品的分离与化学物质的分离相比具有一定的特殊性,产品大多要求高纯度并具有一定的生物活性,因其易受化学、物理和生物等外界环境因素的破坏而发生变性,因而生化分离过程一般要求在快速、低温、洁净的条件下进行。总之,生物化工产品的分离技术具有一定特殊性。 1 生物化工分离过程的重要性及一般步骤生物化工分离过程是生物化学工程的重要组成部分,一般指的是从发酵液或酶反应液中分离生物产品,它是生物技术转化为生产力过程中不可或缺的重要环节。生物产品一般是从杂质含量远远高于产物的悬浮液中进行分离的,而且产品要求纯度较高,只有经过分离加工过程,才可以制得符合规定要求的产品,因此分离是生物化工工业化的必需手段。与此同时,进行生化分离过程十分困难,这是由于产物原料液的含量极低与产物的高纯度要求之间的差异造成的,而且分离的方法复杂,因此,开发新的分离工艺手段也是提高经济效益的手段。由于生物化工产品不同(如酶或代谢产物),所采用的分离方法也不同。但大多数生物化工分离过程常采用4个分离步骤:1)对发酵液或酶反应液预处理,进行固液分离。在这个步骤中过滤和离心是常用的基本单元操作。在过滤操作中有时为了减少过滤介质的阻力,采用了膜分离技术。但该过程对产物的含量改善作用很小。2)进一步分离。此步骤使产物的含量增加。常用的分离方法有吸附、萃取等,如合成ATP 时用颗粒活性炭作吸附剂。3)高度分离。在这个步骤中分离技术对产物具有一定的选择性,典型方法有层析、电泳等。4)精制,先进行结晶析出再干燥即可。合成ATP时,用离子交换树脂进行浓缩,最后用五氧化二磷干燥器进行减压干燥,可得ATP成品。生物化工过程中常用的分离方法如蒸馏、萃取、过滤、结晶、 元操作过程,而另一些则为新近发展的分离技术,如细胞膜破碎技术(包括球磨破碎和化学破碎等)、膜分离、色层分离等。在此着重介绍膜分离技术。 2 膜分离技术概述 膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途,甚至会导致一次工业革命的高新技术之一,成为当今世界各国研究热点。膜分离作为一种新发展的高新分离技术,其应用领域不断扩大,广泛应用于化工、食品、水加工业、医药、环境保护、生物技术、能源工程等领域,并发挥了巨大的作用。我国对膜分离技术的研究是从20世纪60年代对离子交换膜的研究开始的。从60年代的反渗透技术到90年代的渗透汽化技术,我国的膜分离技术得到了迅速的发展。经过几十年的努力,目前我国在膜分离技术研究开发方面已成功地研制出一批具有实用价值、接近或达到国际先进水平的成果,如无机膜反应分离技术等。 3 膜分离技术的原理及优点 膜分离是指用半透膜作为障碍层,借助于膜的选择渗透作用,在能量、浓度或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离提纯。由于半透膜中滤膜孔径大小不同,可以允许某些组分透过膜层,而其它组分被保留在混合物中,以达到一定的分离效果。利用膜分离技术来进行分离具有如下优点:膜分离过程装置比较简单,同时操作方 032化 学 试 剂2008年3月
中空纤维超滤膜分离
中空纤维超滤膜分离 实验指导书 膜分离技术是近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质与溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜分离法可用于液相和气相。对于液相分离可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系。膜分离包括反渗透、超过滤、电渗析、微孔过滤等。膜分离过程具有无相态变化、设备简单、分离效率高、占地面积小、操作方便、能耗少、适应性强等优点。目前，在海水淡化、食品加工工业的浓缩分离、工业超纯水制备、工业废水处理等领域的应用越来越多。超过滤是膜分离技术的一个重要分支，通过实验掌握这项技术具有重要的意义。 （一）实验目的 1. 了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程； 2. 了解膜分离技术的特点； 3. 培养学生的实验操作技能。 （二）超滤膜分离的基本原理 通常，以压力差位推动力的液相膜分离方法有反渗透、纳滤、超滤和微滤等方法。对于超滤而言，一种被广泛用来形象地分析超滤膜分离机理的说法是“筛分”理论。该理论认为，膜表面具有无数微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。最简单的超滤器的工作原理如下：在一定的压力作用下，当含有高分子和低分子溶质的混合溶液通过被支撑的超滤膜表面时，溶剂（如水）和低分子溶质（如无机盐类）将透过超滤膜，作为透过物被搜集起来；高分子溶质（如有机胶体）则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。应当指出的是，若超滤完全用“筛分”的概念来解释，则会非常含糊。在有些情况下，似乎孔径大小是物料分离的唯一支配因素；但对有些情况，超滤膜材料表面的化学特性却起到了决定性的
分离技术-
1、列举一个给你日常生活带来很大益处，而且是得益于分离科学的事例。分析解决这个分离问题时可采用哪几种分离方法，这些分离方法分别依据分离物质的那些性质。 2、中国科学家屠呦呦因成功研制出新型抗疟疾药物青蒿素，获得2015年诺贝尔医学奖。青蒿素是从中医文献中得到的启发，用现代化学方法提取的，请通过查阅资料说明提取分离中药有效成分都有哪些具体的实施方法。 3、了解国内纯净水生产的主要分离技术是什么，该技术掉了原水中的哪些物质（写出详细工艺流程）。 4、活性炭和碳纳米管是否有可能用来做固相萃取的填料？如果可以，你认为它们对溶质的保留机理会是一样的吗？ 5、固体样品的溶剂萃取方法有哪几种，从原理、设备及复杂程度、适用物质对象和样品、萃取效果等方面总结各方法的特点。 1答：海水的淡化可采用膜分离技术 膜分离技术( Membrane Separation，MS) 是利用具有选择透过性的天然或人工合成的薄膜作为分离介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分药材进行分离、分级、提纯或富集的技术。膜分离技术包括微滤、纳滤、超滤和反渗透等。 2答： 1．经典的提取分离方法传统中草药提取方法有：溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法两种。溶剂提取法有浸渍法、渗源法、煎煮法、回流提取法、连续提取等。分离纯化方法有，系统溶剂分离法、两相溶剂举取法、沉淀法、盐析法、透析法、结晶法、分馏法等。 2．现代提取分离技术超临界流体萃取法、膜分离技术、超微粉碎技术、中药絮凝分离技术、半仿生提取法、超声提取法、旋流提取法、加压逆流提取法、酶法、大孔树脂吸附法、超滤法、分子蒸馏法。 超临界流体萃取法（SFE）：该技术是80年代引入中国的一项新型分离技术。其原理是以一种超临界流体在高于临界温度和压力下，从目标物中萃取有效成分，当恢复到常压常温时，溶解在流体中成分立即以溶于吸收液的
π络合吸附分离技术的研究进展及应用
π络合吸附分离技术的研究进展及应用 周艳平 （江南大学食品科学与工程学号：6150112117） 摘要：随着经济迅猛的发展，吸附分离技术在当今社会已受到科学家们广泛的关注。吸附分离技术在工业化生产以及环境保护中起着关键性的作用，该技术已经蔓延至食品、医药等综合领域，并在这些领域中扮演着相当重要的角色。本文着重介绍了π络合吸附分离技术、吸附剂的研究进展以及其应用特点，并对其作相应的评价。 关键词：π络合吸附分离；吸附剂；研究进展；应用 1、前言 吸附技术很早就为人们发现和利用。古代用新烧好的木炭，利用其吸湿吸臭的功效来去除某些异味，也包括在日常生活中，将烧尽的木炭放在冰箱里从而达到去除异味的目的，这些都说明吸附技术在人类生活中已有悠久历史[1]。然而，在近代工业中，人们对吸附的知识还停留在直接开发使用，如空气和工业废气的净化，防毒面具里活性炭吸附有毒气体，硬水软化用到离子交换树脂等[2]，吸附分离技术仅仅以辅助的作用出现在化工单元操作中。吸附分离的研究进展之所以受到一定的限制是由于固体吸附剂的吸附容量小，吸附剂耗用量大，使分离设备体积庞大，同时因固体的热容量大，传热系数小，升温、降温速度慢，循环周期长，效率低，因此发展较缓慢。直至五十年代初，随着工业的发展特别是石油化工开发，新型吸附剂的开发为吸附分离技术的进一步应用打下了基础，相继许多吸附分离技术应用于各个行业，推动了工业化的发展，其中π络合吸附分离技术占有十分重要的作用，显示出巨大的潜力。 2、吸附分离技术简介 早期的吸附分离技术主要用于吸附净化方面，随着20世纪50年代合成沸石分子筛的出现，使吸附分离技术得到快速发展，也因此使得吸附分离技术在化工、石化、生化和环保等领域得到广泛应用[3]。吸附技术在现代生活中的应用与Lowitz的实验结果有着必然的联系，Lowitz利用木炭去脱除有机物中的杂质[4]。对吸附技术的系统学习要追溯至1814年de Saussure的研究，他得出的结论是多
膜分离技术的介绍及应用讲解
题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日
目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)
一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液
天然产物的提取分离技术研究进展
天然产物的提取分离技术研究进展 摘要：本文对天然药物化学成分的传统提取和分离技术进行了简单的介绍，并对近些年来发展起来的新技术，新方法加以总结。 关键词：天然药物中药提取分离 Progress in the Techniques of Separation and Extraction of the Natural Products Abstract：This paper has introduced the natural products chemistry of traditional extraction and separation technology briefly，and summarized the new techniques and new methods developed in recent years. Key words：Natural products；Chinese medicine ；extraction and separation 1引言 中药作为我国传统文化重要的组成部分，在华夏五千年源远流长的文明中起着不可替代的作用，中医传统用药强调炮制和复方，中药的功效在长期的生活实践中被证明是稳定有效的。在当下日益加快的生活节凑中，西药由于其快速、便捷的特点，使其成为人们治疗疾病的首选。但是随着绿色养生的生活理念逐渐走入人们的生活中，中药被更多地现代人所应用。为了使中药能够走出国门，我们对于中药的研究方法必须加以改进和完善，进而更好的为世人服务，而从中药中提取天然产物是中药现代化的一个重要组成部分。天然产物是药物研发中极具潜力的原料资源，分离纯化天然产物中具有独特生物活性的物质是中药研究的重要基础工作。 天然产物中的有效成分复杂，含量低，难于富集，用传统的分离方法不仅步