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第四节
膜分离
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膜分离的分类及原理
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膜的种类
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膜分离设备
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影响膜分离的因素
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膜分离在发酵工程中的应用
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膜分离法实际上是一般过滤法的发展和延续。
一般过滤法不是分子级水平的，它是利用相的不
同将固体从液体或气体中分离出来；而膜分离是
分子级水平的分离方法，该法关键在于过程中使
用的过滤介质：膜。
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
一、膜分离法的分类及原理
透析、超滤及反渗透、微滤、电渗析、
液膜技术、气体渗透、渗透蒸发
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分离范围
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1、透析

利用具有一定孔径大小、高
分子溶质不能透过的亲水膜
透析膜
将含有高分子溶质和其他小
分子溶质的溶液（左侧）与
小分子
纯水或缓冲液（右侧）分隔，
水
由于膜两侧的溶质浓度不同，
在浓差的作用下，左侧高分
大分子
子溶液中的小分子溶质透向
右侧，右侧中的水透向左侧，
这就是透析
透析原理
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2、超滤和微滤：

超滤和微滤都是利用膜的筛分性质，以压差微传质推动力，
用于截留高分子溶质或固体微粒。

超滤：处理不含固形成分的料液，它是根据高分子溶质间
或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别机械分离
的方法
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微滤：用于悬浮粒的过滤，主要用于菌体的分离和浓缩
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3、反渗透

促使水分子透过的推动
力称为渗透压
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操作压力：几十个大气
压

适用于1nm以下小分子
的浓缩
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4、电渗析

利用分子的荷电性质荷
分子大小的差别进行分
离的膜分离法，可用于
小分子电解质（例如氨
基酸、有机酸）的分离
和溶液的脱盐

5、渗透气化

疏水膜的一侧通入料液，另
一侧抽真空或通入惰性气体，
使膜两侧产生溶质分压差。在
分压差的作用下，料液中的溶
质溶于膜内，扩散通过膜，在
透过侧发生气化，气化的溶质
被膜装置外设置的冷凝器冷凝
回收。

发生了相变
适用于：高浓度混合物的分离，
特别适用于共沸物和挥发度相
差较小的双组分溶液的分离



6、液膜分离技术
液膜通常由膜溶剂、表面活性剂、流动载体、膜增强添
加剂组成。
膜溶剂：成膜的基体物质、一般为水或有机溶剂
表面活性剂：降低液膜的表面张力，对液膜的稳定性、
渗透速度、分离效率和膜的重复使用有直接影响
流动载体：选择性迁移指定溶质或离子，常为某种萃
取剂
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乳化液膜和支撑液
膜
分离机理：

单纯迁移：溶解度
和扩散度不同
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促进迁移：和溶质
发生反应

二、膜的种类及特性
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1、膜的种类
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选择膜应考虑的因素：分离能力；分离速度；抵抗化学、细
菌和机械力的稳定性；膜材料的成本
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（1）均质膜或致密膜
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（2）微孔膜
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（3）非对称膜
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（4）复合膜
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（5）离子交换膜
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2、膜的结构特性
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（1）孔道结构：不对称膜（表面活性层和惰性层）
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（2）膜的孔道特性：孔径、孔径分布、空隙率
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（3）水通量:在一定条件下（一般压力为0.1MPa，温度
为20℃）通过测量透过一定量纯水所需的时间来测定
三、膜分离设备
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四、影响膜分离速度的因素
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1、操作形式
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2、流速
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3、压力
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4、料液浓度
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五、膜的污染与清洗
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1、膜污染的原因
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（1）凝胶极化引起的凝胶层
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（2）溶质在膜表面的吸附层
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（3）膜孔堵塞
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（4）膜孔内的溶质吸附
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2、常用的清洗剂
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水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂、
酶液
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六、应用举例
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超滤用于除去葡萄酒中热变性蛋白质、
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微滤除去葡萄汁中的细菌和各种固体颗粒