学校代码：__11059__
学号：1302021005
Hefei University
下游处理技术
XIAYOUC HULIJIS HU
论文题目：纳滤膜分离技术综述
学位类别：本科
学科专业：生物技术
作者姓名：方婷
导师姓名：于宙
完成时间：2016.5.11
纳滤膜分离技术综述
摘要：
纳滤技术是一种介于超滤和反渗透之间的新型分离技术，本文介绍了纳滤膜的特性及其独特的分离特点，高分子纳滤膜的几种主要制备方法的制备原理、制备要点，综述了纳滤膜的特点,包括纳米级孔径,膜体带有电性基团,操作压力低,对二价和高价离子的截留率极高。介绍了纳滤膜在食品中以及水处理中的应用。
关键词:膜分离；纳滤膜；分离机理；水处理；食品应用
纳滤膜最早出现于20世纪70代末是介于超滤膜和反渗透膜之间的压力驱动膜，曾被称为低压反渗透膜、疏松反渗透膜等，是近年来国际上发展较快的新型膜分离技术。纳滤膜在应用中具有两个显著特点：（1）物理截留或截留筛分效果。能截留相对分子质量200~2000，分子大小约为1nm的溶解组分；（2）荷电性。对无机盐有一定的截留率其中对单价离子的截留率较低，对二价及多价离子的截留率则较高[1] 。
一、纳滤膜分离简介
1、纳滤膜定义
纳滤膜早期称为“低压疏松型反渗透膜”，是80年代初继典型的反渗透复合膜之后开发出来的[2]。其准确的定义到目前为止，学术界还没有一个统一的解释，这里暂表达如下:孔径范围介于1~5nm，操作压力小于1.5MPa，截留分子量界限200~1000Dalton。对二价及多价离子有很高的去除率，达90%以上，对单价离子的截留率小于80%。纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷，这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能且截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因[3]。
2、纳滤膜的特点
2.1 不同价态离子截留效果不同。对单价离子的截留率低，对二价和多价离子的
截留率明显高于单价离子。对阳离子的截留率依据H+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+，，Cu2+的顺序递增；对阴离子的截留率依据NO-3，Cl-，OH-，SO2-4，CO2-3的顺序递增。
2.2离子截留受共离子影响。在进行同种离子分离时，有相等的共离子价数，膜对离子的截留率随共离子半径变小而减小，随共离子价数增大而增高。
2.3较强抵抗蛋白质、油、疏水型胶体及其它有机物的污染，与RO，NF 相比具有水通量大、操作压力低的特点。与MF，NF 相比截留分子量界限更低，能有效去除如致突变物、农药等微量有机物、消毒副产物的前驱物等许多中等分子量的溶质。
3、纳滤膜分离机理：
纳滤类似于反渗透和超滤，均属于压力驱动的膜过程，但其传质机理却有所不同。一般认为，超滤膜由于孔径较大，传质过程主要为孔流形式，而反渗透膜通常属于无孔致密膜，溶解－扩散的传质机理能成功解释其截留性能。而纳滤膜一般是荷电型膜，其对无机盐的分离不仅受化学势控制，同时也受电势梯度的影响，对中性不带电荷的物质（如葡萄糖、麦芽糖等）的截留则是由膜的纳米级微孔的分子筛效应引起的，但其确切传质机理至今尚无定论。
在膜的研制过程中，人们总是希望能定量地预测膜的性能。因为这不仅能使现存的设备优化，而且能拓宽膜的应用范围。但是由于纳滤膜的孔径处于纳米数量级，由此产生的问题就是应该将纳滤膜描述成有孔膜还是无孔膜。若描述成有孔膜，则需要描述溶质在仅比水分子大几倍的微孔中的传质过程，且在此情况下，用来描述宏观现象的流体动力学等理论是否适用还是个问题。如果描述成无孔膜，但它的真实孔径又比反渗透膜大，用反渗透的溶解－扩散理论来描述它肯定不合适。另外纳滤膜多为荷电膜，电势梯度的影响不容忽视。所以说，纳滤膜过程是个非常复杂的过程。但到目前为止，从人们对荷电溶质以及中性溶质在纳滤膜中传质的大部分研究结果来看，纳滤膜应该有很多纳米级的毛细管通道。3．1 膜过程的不可逆热力学模型
对于液体膜分离过程，其传质现象通常用非平衡热力学模型来表征。纳滤
膜分离过程与微滤、超滤、反渗透膜分离过程一样，以压力差为驱动力，其通量可以由非平衡热力学模型建立的现象论方程式来表征，方程式中的系数被称为膜的特征参数，膜特征参数可以通过关联膜过滤实验数据求得，如可根据纯水透过实验数据确定膜的纯水透过系数。根据膜对单组分溶质的截留率随溶剂透过通量变化的实验数据关联得到膜的反射系数和溶质透过系数。如果已知膜的结构特性，上述膜特征参数则可以根据数学模型来确定，从而无需进行实验即可表征膜的传递分离机理。表述膜的结构特性与特征参数之间关系的数学模型有电荷模型、细孔模型等。
3．2 空间位阻－孔道模型该模型假定多孔膜具有均一的细孔结构，溶质为具有一定大小的刚性球体，且圆柱孔壁对穿过其圆柱体的溶质的孔壁影响很小。该模型需知道膜的微孔结构和溶质大小,然后就可运用细孔模型计算出膜参数，从而得知膜的截留率与膜透过体积流速的关系。反之，如果已知溶质大小，并由其透过实验得到膜的截留率与膜透过体积流速的关系从而求得膜参数，也可以借助于细孔膜型来确定膜的结构参数。在该模型中孔壁效应被忽略，仅对空间位阻进行了校正。
3．3 溶解－扩散模型[4]
①溶解－扩散模型。该模型假定溶质和溶剂溶解在无孔均质的膜表面层内，然后各自在化学位的作用下透过膜，溶质和溶剂在膜相中的扩散性存在差异，这些差异对膜通量的影响很大。该模型是以纯扩散为基础的模型，适用于水含量（容纳量）低的膜。②不完全的溶解－扩散模型。该模型是溶解－扩散模型的扩展，它把溶剂和溶质在微孔中的流动也包括进去。该模型承认在膜的表面存在不完善、不完美之处（缺点、孔），溶剂和溶质可通过它们流过。
3．4 Donnan 平衡模型将荷电基团的膜置于盐溶液时，溶液中的反离子在膜内的浓度大于其在主体溶液中的浓度，而同名离子在膜内的浓度低于其在主体溶液中的浓度。由此形成了Donnan 位差，阻止了同名离子从主体溶液向膜内的扩散。为了保持电中性，反离子同时被膜截留。该模型是把截留率看作膜的电荷容量、进料液中溶质的浓度以及离子的荷电数的函数来进行预测的，但没考虑扩散和对流的影响，而这些作用在真实的荷电膜中的影响不容忽视。
3．5 扩展的Nernst－Plank 方程模型扩展的Nernst－Plank 方程用于描述离子通过荷电膜的传递。该模型忽略加压扩散的局部相关性，同时认为膜内各种离子满足电中性条件，它是纳滤法处理含盐溶液过程中传质的基础，但因在模型中涉及十几个参数，无法得到准确定量值，即使是简单的二元混合物在等温情况下也含七个参数，难以求解，因而很少应用。但利用该模型可定性地了解传质过程中的特点和分离趋势。
3．6 电荷模型根据对膜内电荷及电势分布情形的不同，电荷模型分为空间电荷模型和固定电荷模型。空间电荷模型最早由Osterle等提出，该模型假设膜由孔径均一而且其壁面上电荷均匀分布的微孔组成，微孔内的离子浓度和电场电势分布、离子传递和流体流动分别由Poisson－Boltzmann方程、Nernst－Plank方程和NavierStokes 方程等来描述。空间电荷模型是表征电解质及离子在荷电膜内的传递及动电现象的较为理想的模型。Ruckenstein 等运用空间电荷模型进行了电解质溶液渗透过程的溶剂（水）渗透通量、离子截留率及电气粘度的数值计算等，讨论了膜的结构参数及电荷密度等影响因素。Anderson 等[5]根据空间电荷模型对微孔荷电膜的动电现象进行了较为详细的数值计算，并对根据双电层理论推导的膜的表面Zeta 电位与膜的流动电位关联方程Helmholtz－smoluchowsk 式的适用范围进行了讨论。Smit等将空间电荷模型与非平衡热力学模型相结合，从理论上描述了反渗透过程中荷电膜膜内离子的传递现象。但是由于运用空间电荷模型时，需要对Poisson－Boltzmann 方程等进行数值求解，其计算工作十分繁重，因此它的应用受到了一定的限制。
在固定电荷模型中，假设膜相是一个凝胶层而忽略膜的微孔结构，膜相中电荷分布均匀，仅在膜面垂直方向因Donnan 效应和离子迁移存在一定的电势分布和离子浓度分布。该模型的特点是数学分析简单，未考虑结构参数（如孔径），假定固定电荷在膜中分布是均匀的，有一定的理想性。当膜的孔径较大时，固定电荷、离子浓度以及电位均匀分布的假设不能成立，因而固定电荷模型的应用受到一定限制。比较以上两种模型，固定电荷模型假设离子浓度和电势在膜内任意方向分布均一，而空间电荷模型则认为两者在径向和轴向存在一定的分布，因此认为固定电荷模型是空间电荷模型的简化形式。
3．7 静电排斥和立体位阻模型该模型既考虑了细孔模型所描述的膜微孔对中性溶质大小的位阻效应，又考虑了固体电荷所描述的膜的带电特性对离子的静电排斥作用，因而该模型能够根据膜的带电细孔结构和溶质的带电性及大小来推测膜对带电溶质的截留性能。为了检验该模型，Wang 等[6]。
二、纳滤膜分离技术在工业上的应用
（一）、在食品上的应用
为提高食品质量和档次, 食品用水应当净化。近年来, 生产和生活中大量使用的农药、化肥和洗净剂等有机化合物, 造成对水环境的污染。人们通入到水中杀菌的氯气, 会和水中有机化合物生成三卤代烃类物质, 对人们健康造成更大危害。传统的净水方法不容易除去这些低分子量的有机物。纳滤膜对这些低分子量的有机物截留率可以达到87%～98%, 在脱盐的同时, 有效地除去了这些有害物质[7]
(二) 纳滤膜在饮用水净化中的应用
饮用水的污染问题愈来愈受到人们的关注，欧、美、日等发达国家都有改善水质的计划，如日本的MAC-21和新MAC-21 计划，将膜技术作为水净化的最有效的手段。欧、美等国也支持了许多膜法（纳滤）水净化实验，效果明显。地下水或地表中的污染物主要是分子质量为几百的杀虫剂、除草剂以及因消毒而造成的过量有机卤化物，这些物质都是有毒甚至致癌的。纳滤膜分离法可以去除消毒过程中产生的副产物、痕量除草剂、杀虫剂、重金属、天然有机物、硫酸盐及硝酸盐等．同时能保留大多数人体必须的无机离子，出水水效率高，符合饮用水的要求。因而是一个技术和经济可行，有望代替传统活性炭吸附分离法的有效方法。由于山东沿海某地淡水资源匮乏．井水含盐量高，199年在该地区建成了地下苦咸水纳滤法淡化站，日产水量l44 T[8]。日本采用纳滤系统并加以预处理，经过长期中试结果表明：纳滤工艺能有效去除水中色度、TOC和致癌物前体THM s[9]。李盛凯等人对不同地下水水质，分别以活性炭、石英砂、锰砂进行预处理，采用
纳滤膜工艺制取优质饮用水。研究表明[10]，活性炭更适合用作有机污染物含量较高的浅层地下水的预处
三、总结：
纳滤膜是一特殊而又很有前途的分离膜品种但纳滤膜的传质机理还需进一步改进和完善，其分离精度也有待于提高。在开发新的膜材料的同时，应注重集成工艺的开发和过程的优化。
纳滤膜分离技术作为一种新型膜分离技术和分离手段，在新型的膜分离过程中具有很高的潜在应用价值，如含催化剂的溶剂中催化剂回收的应用、对糖脱色树脂再生液进行再处理以及过程中水的回用、废液中回收酸碱、从含重金属离子的盐水中回收溴、电厂冷却水的处理、纳滤膜膜生物反应器、有机化工废液处理等。
纳滤膜作为膜科学中的一种新型分离膜，问世10多年来以其显著的分离特性在诸多领域得以越来越广泛的应用，而且也越来越受人们的关注和重视.而许多新的低分子质量中性及电解质溶质分离体系的出现，如水资源的净化、生化工程，下游产品的分离精制等。对纳滤膜及其分离过程而言也是一个契机。我们认为纳滤膜分离技术存在着众多的优越性，是一个新兴的值得瞩目的领域，必将会有广阔的发展前景。
【参考文献】
[1]吴舜泽,等.荷电纳滤膜对有机物的分离[J].水处理技术,2000,26(5):249-252.
[2] 高从堦等.NF[C].第二界全国膜和膜过程学术会议,杭州,1996,15.
[3] 吴舜泽等.荷电NF膜对有机物的分离[J].水处理技术,2002,26(5):249- 252.
[4]王湛，刘淑萍，王淑梅.膜分离技术基础[M].北京：化学工业出版社，2001：：178-183.
[5]Westermann-Clerk G B，Anderson J L.Experimental verification of the space charge model for electrokinet is in charged micro porous membranes.JElectrochemSoc，1983，130：839-847.
[6]Wang X L，Tsuru T，Togoh M,etal.Evaluation of Pore structure and electrical properties nanofiltration membranes. J Membrane Science，1995，28：372-380.
[7]王胜智, 吴克宏, 张跃峰等. 纳滤膜技术及其应用[J]. 能源研究与信息2005, 21( 2) : 106- 108.
[8] 张国亮，陈益棠．纳滤膜软化技术在海岛饮用水制备中的应用[ J ]．水处理技术.2000，26(2)：67—70．
[9] 裴玉新，徐又一．纳滤膜分离技术及其研究进展[J]．膜科学与技术.1999，19(5)
[10] 王大新，王晓琳．面向饮用水制备过程的纳滤膜分离技术[J]．膜科学与技术.2003，23(4)：61-66
生物大分子分离技术综述 摘要：生物大分子包括核酸DNA和RNA、多糖、酶、蛋白质以及多肽等。生物大分子分离技术是生物研究中的核心技术之一，当前医学，药学及生命科学学科之间的交叉渗透为大分子分离技术的发展提供了更多的契机。本文对以沉淀、透析、超滤和溶剂萃取为代表的传统分离技术, 以及色谱, 电泳等现代分离技术的发展概况、方法、特点及应用进行了综述。 关键字：分离技术生物大分子 1前言 生命科学的发展给生物大分子的分离技术提出了新的要求。各种生化、分子研究要求提取分离高纯度，结构完整和具有生物活性的活性的生物大分子样品，这就使得分离技术在各项研究中起着至关重要的作用。对生物大分子分离技术的研究也就随之产生。同时，随着各学科之间的交叉渗透，纳米材料、计算机自动化等技术的发展也为生物大分子技术的发展提供了更多的空间。 生物大分子的制备具有如下特点：生物样品的组成极其复杂，许多生物大分子在生物样品中的含量极微，分离纯化的步骤繁多，耗时长；许多生物大分子在分离过程中就非常容易失活，因此分离过程中如何保证生物大分子的活性，也是提取制备的困难之处；生物大分子的制备几乎都是在溶液中进行的,温度、PH值、离子强度等各种参数对溶液中各种组成的综合影响，很难准确估计和判断。这些都要求生物大分子的分离技术以此为依据，突破这些难点，优化分离程序以获得符合要求的生物大分子试剂。 2传统分离技术 被广泛应用传统的生物大分子分离方法有透析、溶剂萃取、沉淀和超滤等，它们都是一些较早就建立起来比较完善的的分离方法。 2.1透析法 1861年Thomas Graham发明透析方法,已成为生物化学实验中最简易常用的分离纯化技术之一。在生物大分子的分离过程中,除盐、少量有机溶剂、生物小分子杂质和浓缩样品等都需用到透析。现在，除半透膜的材料更加多样化，透析方式也更加多样。透析法主要是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离的方法。例如分离和纯化DNA、蛋白质、多肽、多糖等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半透膜内，而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中，而加以分离精制：透析是否成功与透析膜的规格关系极大。透析膜的膜孔有大有小，要根据欲分离成分的具体情况而选择。透析膜有动物性膜、火棉胶膜、羊皮纸膜、蛋白质胶膜、玻璃纸膜等。分离时，加入欲透析的样品溶液，悬挂在纯化水容器中，经常更换水加大膜内外溶液浓度压，必要时适当加热，并加以搅拌，以利透析更快。最后，透析是否完全，须对透析膜内溶液进行检测。
纳滤膜的工作原理及特点 纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术，早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”，是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动型膜过程。 工作原理： 纳滤是在压力差推动力作用下，盐及小分子物质透过纳滤膜，而截留大分子物质的一种液液分离方法，又称低压反渗透。纳滤膜截留分子量范围为200-1000MWCO，介于超滤和反渗透之间，主要应用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。
1、料液具有足够的流速可将被膜截留的物质从膜表面剥离，连续不断的剥离降低了膜的污染程度，因而可在较长的时间内维持较高的膜渗透通量。 2、纳滤系统多采用错流过滤的方式。错流方式避免了在死端过滤过程中产生的堵塞现象:料液流经膜的表面，在压力的作用下液体及小分子物质透过纳滤膜，而不溶性物质和大分子物质则被截留。 3、错流过程同时避免了在死端过滤(如板框压滤机、鼓式真空过滤机)过程中依靠滤饼层进行过滤的情况，分离发生在膜表面而不是滤饼层中，因而滤液质量在整个过程中是均一而稳定的。滤液的质量取决于膜本身，使生产过程完全处于有效的控制之中。 纳滤膜的特点 1、纳滤膜的电荷效应 荷电效应是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。大多数纳滤膜的表面带有负电荷，他们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。 2、对不同价态的离职截留效果不同 对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留率按下列顺序递增:NO3-、CI-、OH-、SO42-、CO32-;对阳离子的截留率按下列顺序递增:H+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cu2+。
分离技术论文 目录 一．超临界萃取技术的简介 二．超临界萃取技术的原理 三．超临界萃取技术的特点 四．超临界萃取技术的技术应用 五．超临界萃取技术的装置 六．综述 一．超临界萃取技术的简介 超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体。因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂。 超临界流体的溶剂强度取决于萃取的温度和压力。利用这种特性，只需改变萃取剂流体的压力和温度，就可以把样品中的不同组分按在流体中溶解度的大小，先后萃取出来，在低压下弱极性的物质先萃取，随着压力的增加，极性较大和大分子量的物质与基本性质，所以在程序升压下进行超临界萃取不同萃取组分，同时还可以起到分离的作用。 温度的变化体现在影响萃取剂的密度与溶质的蒸汽压两个因素，在低温区（仍在临界温度以上），温度升高降低流体密度，而溶质蒸汽压增加不多，因此，萃取剂的溶解能力时的升温可以使溶质从流体萃取剂中析出，温度进一步升高到高温区时，虽然萃取剂的密度进一步降低，但溶质蒸汽压增加，挥发度提高，萃取率不但不会减少反而有增大的趋势。 除压力与温度外，在超临界流体中加入少量其他溶剂也可改变它对溶质的溶解能力。其作用机理至今尚未完全清楚。通常加入量不超过10%，且以极性溶剂甲醇、异丙醇等居多。加入少量的极性溶剂，可以使超临界萃取技术的适用范围进一步扩大到极性较大化合物。二．超临界萃取技术的原理 所谓超临界流体，是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态。这种流体兼有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有极高的溶解能力，能深入到提取材料的基质中，发挥非常有效的萃取功能。而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大。这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。而超临界流体萃取，就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性，从动、植物中提取各种有效成份，再通过减压将其释放出来的过程。 超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法，它是以CO2为萃取剂，在超临界状态下，加压后使其溶解度增大。将物质溶解出来，然后通过减压又将其释放出来。该过程中CO2循环使用。在压力为8--40MPa时的超临界CO2足以溶解任何非极性、中极性化合物，在加入改性剂后则可溶解极化物。该技术除可替代传统溶剂分离法外，还可以解决生物大分子、热敏性和化学不稳定性物质的分离，因而在食品、医药、香料、化工等领域受到广泛重视。超临界流体的萃取流程 三．超临界萃取技术的特点 （1）、超临界萃取可以在接近室温(35～40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的有效成分，而且能把高沸点、低挥发性、易热解的物质在远低于其沸点温度下萃取出来； （2）、使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留的溶剂物质，从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染，保证了100%的纯天
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
一纳滤膜原理及现代工业应用 纳滤膜的定义 透过物大小在1－10nm，膜表面分离层可能拥有纳米级（10nm以下）的孔结构，故习惯上称之为"纳滤膜"又叫"纳米膜"、"纳米管"。 纳滤膜工作原理 纳滤是在压力差推动力作用下，盐及小分子物质透过纳滤膜，而截留大分子物质的一种液液分离方法，又称低压反渗透。纳滤膜截留分子量范围为200-1000MWCO，介于超滤和反渗透之间，主要应用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。 纳滤膜概述 1. 纳滤系统多采用错流过滤的方式。错流方式避免
了在死端过滤过程中产生的堵塞现象：料液流经膜的表面，在压力的作用下液体及小分子物质透过纳滤膜，而不溶性物质和大分子物质则被截留； 2. 料液具有足够的流速可将被膜截留的物质从膜表面剥离，连续不断的剥离降低了膜的污染程度，因而可在较长的时间内维持较高的膜渗透通量。 3. 错流过滤是最有效、最可靠、最可以创造经济效益的膜分离手段。 4. 错流过程同时避免了在死端过滤(如板框压滤机、鼓式真空过滤机)过程中依靠滤饼层进行过滤的情况，分离发生在膜表面而不是滤饼层中，因而滤液质量在整个过程中是均一而稳定的。滤液的质量取决于膜本身，使生产过程完全处于有效的控制之中。 卷式纳滤膜的结构 卷式纳滤膜组件设计简单，填充密度大，内部结构为多个“膜袋”卷在一多孔中心管外形成，膜袋三边粘封，另一边粘封于多孔中心管上，膜袋内以多孔支撑材料形成透过物流道。膜袋与膜袋间以网状材料形成料液流道，料液平行于中心收集管流动，进入膜袋内的透过物，旋转着流向中心收集管，并由中心收集管流出。 二、系统操作规程
A. 系统启动前的准备工作 检查物料的供应是否正常。 检查所有的电器设备连接和接地是否完好。 检查所有的仪表是否完好。 检查所有的管道、阀门是否完好。 检查所有的泵的润滑。 进料前保证系统内充满水。 启动系统电源，点动所有的泵，检查泵的旋转方向是否正确。 B. 系统运行程序 1、打开系统进料管路阀门：进料罐底阀，保安泵进出口阀，过滤器进出口阀，输送泵泵进出口阀； 打开纳滤系统内相关阀门：循环泵出料阀，膜设备进料阀，膜设备出料阀，膜设备滤出液阀，打开浓缩液出口阀； 膜运行模式切换成恒流量模式； 启动保安泵泵，使系统保持相应压力，用料液充满膜系统。 打开输送泵进出阀，启动输送泵。 启动循环泵（依次1#，2#，3#，且待前一组到达相应流量再启动下一组泵），缓慢调节浓缩液出口阀，以达到需要的压力以及浓缩倍数。
膜分离技术应用综述 摘要：膜分离工程技术是一项新兴的高效分离技术，已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药等工业，被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。由于膜分离的优势，越来越多的中药研究者正致力于开发膜技术在中药工业中的应用。膜分离技术 (微滤、超滤、纳滤、反渗透膜技术)在中药领域中发挥着非常重要的作用，可应用于中药提取液的纯化、浸膏制剂的制备、口服液的生产、注射剂的制备以及热原的去除等。膜分离技术将在中药现代化进程中发挥重大作用，并对中药的规范化和标准化生产起到一定的促进作用。由于历史的原因，生物技术发展初期，绝大多数的投资是在上游过程的开发，而下游处理过程的研究投入要比上游过程少得多，因而使得下游处理过程的研究明显落后，已成为生物技术整体优化的瓶颈，严重地制约了生物技术工业的发展，因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。 关键词：生物分离下游工程膜分离 正文： 1、常用的膜分离过程 1.1微滤 鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 1.2超滤 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。1.3纳滤 纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保净水和污水处理及其资源化工业。1.4反渗透 由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。 1.5其他常用膜分离过程 除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
纳滤反渗透膜分离实验指导书
纳滤反渗透膜分离实验 一、实验目的 1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。 2．了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。 二、基本原理 2.1膜分离简介 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。 微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）与反渗透（RO）都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。 四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为0.05～10μm，所施加的压力差为0.015～0.2MPa；超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm 的微粒，其压差范围约为0.1～0.5MPa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2MPa左右，也有高达10MPa的；介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。 2.2纳滤和反渗透机理 对于纳滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论认为，膜表面具有无数个微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因数；但对另一些情况，膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效果。由此可见，膜的孔径大小和膜表面的化学
1引言 国内外对分离技术的发展十分重视，但由于应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，决定了分离技术的多样性。按机理划分，可大致分为五类：生成新相以进行分离(如蒸馏、结晶)；加入新相进行分离(如萃取、吸收)；用隔离物进行分离(如膜分离)；用固体试剂进行分离(如吸附、离子交换)和用外力场或梯度进行分离(如离心萃取分离、电泳)等。现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术。 2超临界流体萃取技术及其应用 超临界流体萃取是_种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术。其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来，所以是最常用的超临界流体。相对于传统提取分离方法(煎煮、醇沉、蒸发浓缩等)具 作者简介：周芙蓉，女，中北大学化工与环境学院研究生有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。 超临界流体萃取技术特点 ⑴由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化，使萃取后溶剂与溶质容易分离。 ⑵由于超临界流体具有与液体接近的溶解能力，同时又保持了气体所具有的传递性，有利于高效分离的实现。 (3)利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物质，更好地保护热敏性物质。 (4)萃取效率高，萃取时间短。可以省却清除溶剂的程序，彻底解决了工艺繁杂、纯度不够且易残留有害物质等问题。 (5)萃取剂只需再经压缩便可循环使用，可大大降低成本。 (6)超临界流体萃取能耗低，集萃取、蒸馏、分离于_体，工艺简单，操作方便。 (7)超临界流体萃取能与多种分析技术，包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用，省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。避免样品的损失、降解或污染，因而可以实现自动化。
膜分离技术的应用现状及发 展前景 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
膜分离技术的应用现状及发展前景 摘要：膜分离技术( Membrane Separation Technologies)是近十几年发展起来的一种高新技术，随着膜设备和技术的不断发展和成熟，其在各行业中有着广泛的应用。本文介绍了膜分离技术的特性，阐述了膜分离技术在食品工业、水处理、生物技术、医药工业和医疗设备方面的应用，并展望膜分离技术应用领域的发展前景，分析膜分离技术在膜材料、新的膜过程和膜通量等方面的发展趋势，同时指出膜分离技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用。 关键词：膜分离技术；膜生物反应器；选择透过性膜；膜材料； 前言： 膜分离技术是指用天然或人工合成的具有选择透过性膜，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和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的边缘学科高新技术[1]。由于膜分离技术具有节能、高效、简单、造价低、无相变、可在常温下连续操作等优点，而且特别适合热敏性物质的处理的特点，其应用已渗透到人们生活和生产的各个方面，现已被广泛应用于化工、环保、生物工程、医药和保健、食品和生化工程等行业[2]。虽然膜分离技术的应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，但是随着新型膜材料的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入, 膜分离技术应将得到更加广泛的应用，其在未来是世界各国研究的热点，它将在各个领域发挥更引人注目的作用。 现本文对膜技术的特点、类型及其在各方面的应用现状进行综述，并且提出了膜分离技术的发展前景。 1 膜分离技术的特点 膜分离技术作为一种新型的分离技术, 具有以下特点[3]： 1.1 在常温下进行，特别适用于热敏性物质的分离、分级、提纯和浓缩，且可 以同步进行能较好地保持产品原有的色、香、味和营养成分； 1.2 分离过程中不发生相变，挥发性物质损失少，节约能源； 1.3 具有冷杀菌作用，保存期长，无二次污染； 1.4 选择性好，应用范围广，但要选择相应的膜类型； 1.5 设备简单，易于操作，可连续进行，效率高。 2 膜分离技术的类型
纳滤膜的发展概况Last revision on 21 December 2020
第四章纳滤 第一节概述 一、纳滤膜的发展概况 纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术，早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200-2000之间，膜孔径约为1nm左右，适宜分离大小约为l nm的溶解组分，故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分于量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。 近年来，纳滤膜的研究与发展非常迅猛。从美国专利看：最早有关纳滤技术的专利出现于20世纪80年代末，到1990年，只有9项专利，而在以后的5年中（1991～1995），出现了69项专利，到目前为止，有关纳滤膜及其应用的专利已超过330项，其应用涉及石油化工、海洋化工、水处理、生物、生化、制药、制糖、食品、环保、冶金等众多领域。 我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制，在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜，S-PES涂层纳滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜，并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究，取得了一些初步的成果。但与国外相比，我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。 二、纳滤膜的特点 由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理（如复合化、荷电化），使其具有较特殊的分离性能。纳滤膜的一个很大特征是膜表面或膜中存在带电基团，因此纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应；膜的电荷效应又称为Donnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应即筛分效应，利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离；而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应，纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜的表面带有负电荷，它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。 图4-1 纳滤膜的分离特性 纳滤膜的特点如下： 1.对不同价态的离子截留效果不同，对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留率按下列顺序递增：NO3－，Cl－，OH－，SO42－，CO32－；对阳离子的截留率按下列顺序递增：H+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Cu2+。 2. 对离子截留受离子半径的影响。在分离同种离子时，离子价数相等，离子半径越小，膜对该离子的截留率越小；离子价数越大，膜对该离子的截留率越高。 3.截留分子量在200～1000之间，适用于分子大小为1nm的溶解组分的分离。 对疏水型胶体油、蛋白质和其它有机物具有较强的抗污染性，与反渗透膜相
结晶分离技术 摘要：概述了结晶分离技术的原理, 综述了冷却剂直接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏结晶耦合、氧化还原结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。并且介绍了结晶分离新技术在一些领域的应用。 关键词：结晶；分离；应用； 溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用, 随着工业的发展, 高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛, 工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段, 国内外新型结晶技术及新型结晶器的开发设计工作取得了较大进展。 结晶理论的发展 结晶分离过程为一同时进行的多相非均相传热与传质的复杂过程。多年来,众多研究者在结晶热力学、结晶成核、晶体生长动力学、结晶习性、晶体形态及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究并提出了描述结晶过程的理论[1 ] ,例如,粒数衡算理论及其相关理论、评价熔融结晶过程以及熔化过程的一些关系式的提出等; Kirwan 和Pigford 基于活化状态模型发展了熔融液中晶体生长的界面动力学绝对速度理论[2 ] ;将计算流体力学的方法与粒数衡算理论相结合,通过模拟的方法揭示沉析动力学和流体力学之间的相互作用等。结晶是一个重要的化工过程,溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤:晶核生成和晶体生长。晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核;而在晶核的基础上成长为晶体,则为晶体生长。影响整个结晶过程的因素很多,如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等。例如声场对结晶动力学的影响,张喜梅等[3 ]就系统地研究了声场对溶液成核、溶液稳定性及晶体生长的影响,并深入探讨了其影响机理,为创造一种靠外力场强化工业结晶过程新单元操作提供了理论依据,将促进溶液结晶理论的发展。在过饱和溶液中附加声场,会产生空化气泡,气泡的非线性振动以及气泡破灭时产生的压力,使体系各点的能量发生变化。体系的能量起伏很大,使分子间作用力减弱,溶液粘度下降,增加了溶质分子间的碰撞机会而易于成核,且气泡破灭时除产生的压力外,会产生云雾状气泡,这有助于降低界面能,使具有新生表面的晶核质点变得较为稳定,得以继续长大为晶核。这些都丰富了结晶理论,为结晶理论的进一步发展开辟了新领域。结晶过程所形成的组织结构主要由结晶过程固液界面的形态、晶体生长特征所决定。近年来,国际上越来越多的研究者认识到,开展对结晶过程晶体形貌结构特征的研究,对控制晶体的微观结构并获得所期望的材料性能具有重要意义。 1.结晶分离技术的研究进展 结晶分离技术近年来发展很快,传统结晶法进一步得到发展与完善,新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。随着国际化工市场的竞争日趋激烈,要求化工产品的质量不断提高而成本则不断降低,因此,人们在研究开发新的结晶技术过程中更加重视结晶方法的选择、新型结晶器的开发及结晶工艺的设计。 2.结晶分离技术的分类 结晶分离技术近年来发展很快, 传统结晶法进一步得到发展与完善, 新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。随着国际化工市场的竞争日趋激烈, 要求化工产品的质量不断提高而成本则不断降低, 因此, 人们在研究开发新的结晶技术过程中更加重视结晶方法的选择、
膜分离技术应用综述 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
《食品科学概论》课程论文 论文题目：膜分离技术应用综述 学 院 ：生物工程学院 专 业 ：食品科学与工程 年级班别 ：09级一班 学 号 ：10122 学生姓名 ：齐莹 学生 指导教师 ：陈清禅 2011年 5 月 24 日 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
膜分离技术应用综述 齐莹 10122 摘要综述膜分离技术的特点、种类及分离机理，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。 关键词膜分离技术微滤超滤食品工业 膜分离是在20世纪初出现，上世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。 1膜分离的简介 1. 1 膜的定义 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。 1. 2 膜的种类 分离膜包括:反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ,纳滤膜(0. 001 ～0. 005μm) 超滤膜(0. 001 ～0. 1μm) 微滤膜(0. 1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、
对于纳滤膜分离技术的探讨 摘要：本文主要介绍了纳滤膜分离技术的原理，特点。阐述了当前纳滤在国内外的发展情况以及介绍了有关纳滤膜的具体应用并对今后纳滤技术发展进行了展望。 关键词：纳滤膜；反渗透；纳滤分离；纳滤技术；应用前景 正文： 纳滤膜的研究始于20世纪70年代，是由反透膜发展起来的，早期称为“疏松的反渗透膜”，将介于反渗透和超滤之间的膜分离技术称为“杂化过滤”。直到20世纪90年代，才统一称为纳滤。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200～2000 之间，膜孔径约为1 nm左右，适宜分离大小约为1 nm的溶解组分，故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200 的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分子量和低分子量有机物的分离，且其成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制，在实验室中相继开发了CA－CTA纳滤膜S－PES涂层纳滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜，并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究，取得了一些初步的成果。但与国外相比，我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。
纳滤的原理： 纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，它可以除去直径为1 nm 左右的颗粒，截留相对分子质量界限为200～1000，对一价盐的脱除率低于90%，对二价盐的脱除率高于90%由此可认为纳滤膜的孔径接近于反渗透膜，可称为无孔膜。纳滤膜大多为荷电膜，纳滤的原理为溶解—扩散模式，对溶质的分离由化学势梯度和电势梯度共同控制。 纳滤膜的特点 由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理( 如复合化、荷电化等) ，使其具有较特殊的分离性能。纳滤膜的一个很大特征是膜表面或膜中存在带电基团，因此纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应; 膜的电荷效应又称为Donnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应即筛分效应，纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜的表面带有负电荷，它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。因此，作为一种新型的分离膜，同传统的膜分离过程相比，纳滤膜具有以下的特点:(1)具有纳米级孔径;(2)操作压力低;(3)较好的耐压密性和较强的抗污染能力;(4)可取代传统处理过程中的多个步骤，因而比较经济。纳滤技术填补了超
膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统的过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。 膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等。交叉流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。 对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1μm，能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。故微滤膜作为一般料液的澄清、预过滤、空气除菌。 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300 000，能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离。因此超滤膜广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源等方面。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60%～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的载留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒水、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛。 由于膜分离过程是一种纯物理过程，能够广泛应用于发酵、制药、化工、食品、饮料、水处理工艺过程及环保等领域，并体现了以下特点：分子级别的分离，精密高效，滤液质量好，是普通过滤分离手段难以比拟的；物理过程，无相变，无化学反应；系统惟一的能源耗是电力，能耗低；系统全封闭运行，实现清洁化生产；系统体积小，操作简便安全，可实现自动化控制，扩展性好。 随着膜技术的不断发展，可以实现现有系统的软件升级，及时优化工艺操作条件，提高生产效益。 针对不同的料液及工艺处理要求，选择合适的膜工艺，对料液进行有效的分离、过滤澄清、浓缩，降低能耗、提高产品的质量和收率、减少环境污染，从而降低生产成本，促进效益。
纳滤反渗透膜分离实 验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
三、实验装置 本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表1-1 膜组件膜材料膜面积/m2最大工作压力/Mpa 纳滤（NF）芳香聚纤胺0.4 0.7 反渗透(RO) 芳香聚纤胺0.4 0.7 表1-1膜分离装置主要工艺参数 反渗透可分离分子量为100级别的离子，学生实验常取0.5％浓度的硫酸钠水溶液为料液，浓度分析采用电导率仪，即分别取各样品测取电导率值，然后比较相对数值即可（也可根据实验前做得的浓度－电导率值标准曲线获取浓度值）。 图1-1膜分离流程示意图 1－料液灌；2－低压泵；3－高压泵；4－预过滤器；5－预过滤液灌；6－配液灌；7－清液灌； 8－浓液灌；9－清液流量计；10－浓液流量计；11－膜组件；12－压力表；13－排水阀
图1 电导率与溶液浓度关系曲线 电导率与溶液浓度模型：C= 0.6253k - 0.0195 式中k为电导率，单位ms/cm；C为溶液浓度，单位×10-3g/cm3。 ① 原料液浓度C0=0.6253*6.07-0.0195=3.776071*10-3（g/cm3）=0.026584561 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.13-0.0195=0.061789*10-3（g/cm3）=0.000435011 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*6.99-0.0195= 4.351347*10-3（g/cm3）= 0.030634659 kmol/m3 ② 原料液浓度C0=0.6253*5.95-0.0195= 3.701035*10-3（g/cm3） =0.026056287 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.07-0.0195=0.024271*10-3（g/cm3） =0.000170874 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*7.26-0.0195= 4.520178*10-3（g/cm3） =0.031823275 kmol/m3 (2)膜组件性能表征： 利用公式：
膜分离技术概述 天然色素应用技术推广实验室 膜分离（Membrane Separating）是利用天然或人工制备的具有选择透过性膜，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和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。膜分离法可以用于液相和气相，对液相分离，可以用于水溶液体系、非水溶液体系以及水溶胶体系。膜分离技术由于省能、高效、简单、造价低、易于操作，可代替传统的分离技术（如精馏、蒸发、萃取、结晶等过程），所以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技术之一。 膜分离过程的发展概况 膜分离技术研究应用虽有上百年时间，但是由于制膜的技术所限，在工业中应用还仅一、二十年的时间。目前膜法除大规模用于各种水处理外，还在食品工业、医药工业、生物工程、石油、化学工业、核工业等领域得到应用。全球已有30多个国家和地区的2000多个科研机构从事膜技术研究和应用开发，已形成了一个较为完整的边缘学科和新兴产业，并正逐步地有针对地代替目前的一些传统分离净化工艺，而且朝反应-分离耦合、集成分离技术等方面发展。据报道，1998世界膜产品市场销售额已超过440亿美元，且以14%~30%的年增长速度在发展。膜产业将是21世纪新型十大高科技产业之一。 在膜分离技术中，微滤、超滤、反渗透和电渗析分离过程已较为成熟。这些膜过程的应用比大概为：微滤35.71%；反渗透13.04%；超滤19.10%；电渗析3.42%；气体分离9.32%；血液透析17.70%；其他1.71%。 膜分离技术特点 膜分离与传统的分离技术（蒸馏、吸收、吸附、萃取、深冷分离等）相比，具有以下特点： <1>膜分离过程不发生相变化，耗能少，可以保持物质的原态、特别适合热敏性物质，如酶、果汁、某些药品的分离浓缩、精制等。 <2>膜分离技术不耗化学试剂和添加剂，不会因此而污染产品； <3>膜分离通常是一个高效的分离过程，目前已广泛的应用与盐水与海水淡化、工业用水和生活用水的净化、溶质的浓缩与分离过程。 <4>膜分离设备本身没有运动部件，工作温度在室温附近。它的操作十分简单，从开动到得到产品的时间很短，可以在高频的启、停下工作。 <5>膜分离设备的体积比较小，占地较少，通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要对生产线进行大的改变。 膜分离过程的原理及分类 在膜分离过程中，由于膜具有选择透过性，当膜两侧存在某种推动力（如压力差，浓度差，电位差等），原料侧组分选择性地透过膜以达到分离提纯的目的。实际中物质通过膜的传递极为复杂，不同的膜过程使用的膜不同，推动力不同,其传递机理也不同。 膜分离过程按其分离对象可分为气体（蒸汽）分离和液体分离。按其分离方法可分为反渗透法(RO)、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）、电渗析（ED）、气体分离（GS）和渗透蒸发（PV）以及与其它过程相结合的分离过程，例如：，膜蒸馏、膜吸收、膜萃取等。由于本论文中用超滤膜对红花提取液进行了分离、纯化的初步探讨，下面就超滤过程做简单介绍。超滤 超滤膜技术的发展现状 超滤膜过程是根据体系中相对分子质量的大小和形状，通过膜孔的筛分、吸附等作用，
河北工业大学结课论文 课程名称：新型分离技术基础 课程编号：14B15C0103 姓名：唐猛 学号：201511501014 班级：化学工程与技术 学院：化工学院
新型分离技术综述 ——分离技术在各方面的应用 摘要：现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术，他们在中药制药、农产品加工和环保工程中都得到了广泛应用。 主题词：中药制药农产品加工环保工程超临界流体萃取分子蒸馏膜分离 正文： 国内外对分离技术的发展十分重视，但由于应用领域十分广泛，原料、产品和对分离操作的要求多种多样，这就决定了分离技术的多样性。按机理划分，可大致分为五类，即：生成新相以进行分离（如蒸馏、结晶）；加入新相进行分离（如萃取、吸收）；用隔离物进行分离（如膜分离）；用固体试剂进行分离（如吸附、离子交换）和用外力场或梯度进行分离（如离心萃取分离、电泳）等。现在运用较多且有很大发展前景的新型分离技术有超临界流体萃取技术、分子蒸馏技术和膜分离技术。 1、超临界流体萃取技术及其应用 超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术，其原理是利用流体（溶剂）在临界点附近区域（超临界区）内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。 超临界流体具有一系列重要的性质： 1）超临界流体相当粘稠，其密度接近于液体，具有较大的溶解能力； 2）超临界流体的扩散系数比液体大23个数量级，其粘度类似于气体，远小于液体。这对于分离过程的传质极为有利，缩短了相平衡所需时间，大大提高了分离效率，是高效传质的理想介质； 3）具有不同寻常的、巨大的压缩性，使得压力的微小变化将会引起流体密度和介电常数的很大变化。 由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来，所以是最常用的超临界流体。相对于传统提取分离方法（煎煮、醇沉、蒸发浓缩等）具有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。 1.1 超临界流体萃取技术特点 1）由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化，使革取后溶剂与溶质容易分离。