膜技能的原理剖析及分類介紹

發(fā)布日期:2020-05-24 11:59
  膜技能的原理剖析及分類介紹
  膜技能是用天然或人工合成的高分子薄膜,以外界能量或化學位差為推進力,對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進行別離、分級、提純和富集的辦法。膜別離是一種分子級別離,首要的膜體系按膜孔的嚴密程度由密到疏分為:反浸透(RO),納米過濾(NF),超濾(UF),微濾(MF)。膜別離技能較杰出的特點是高效節(jié)能,它可在常溫下完成對各組分的別離、提純、濃縮,因而特別適合在食物加工業(yè)中使用。
  1.微濾(Micro Filtration,MF)
  微濾以靜壓差為推進力,使用膜的“篩分”效果進行別離的膜技能。微濾膜具有比較規(guī)整、均勻的多孔結構,在靜壓差的效果下,小于膜孔的粒子經(jīng)過濾膜,比膜孔大的粒子則被阻攔在濾膜外表,然后完成不同組分的別離。微濾膜是均勻的多孔薄膜,厚度在90~150μm左右,過濾粒徑0.025~10μm之間,操作壓力在0.01~0.2MPa之間。
  其別離原理有以下幾種:(1)機械截留效果:膜截留了比它孔徑大或適當?shù)牧W?(2)物理效果:吸贊同電功能;(3)架橋效果:微粒因為架橋效果被截留;(4)膜的內(nèi)部截留效果:微粒截留在膜的內(nèi)部。
  在食物工業(yè)中,MF廣泛替代離心用于別離,替代熱處理用于滅菌。首要是除掉懸浮固體顆粒、脂肪、大分子蛋白質(zhì)[6]。
  2.超濾(Ultra Filtration,UF)
  超濾RO膜在必定壓力下,含有小分子物質(zhì)兩類溶質(zhì)的溶液流過被支撐的膜外表時,溶劑和小分子溶質(zhì)透過膜,大分子被截留作為濃縮液被收回。超濾膜的過濾粒徑為5~10nm之間,操作壓力在0.1~0.25MPa之間。
  3.反浸透(Reverse Osmosis,RO)
  反浸透,又稱高濾,是浸透的逆進程,經(jīng)過在待別離液一側(cè)加上比浸透壓高的壓力,使原溶液中的溶劑壓到半透膜的另一邊。反浸透膜的過濾粒徑為0.2~1.0nm之間,操作壓力在1~10MPa之間。
  其別離原理有以下幾種:(1)毛細管流機理:針對醋酸纖維素膜提出,水進入醋酸纖維素膜的非結晶部分后,因為和羧基的氧原子發(fā)作氫鍵效果而構成結合水,孔徑越小,結合越牢。結合水把孔占滿,不與醋酸纖維素膜氫鍵結合的溶質(zhì)就不能分散經(jīng)過,能與膜結合的離子和分子就經(jīng)過了膜;(2)溶解?螄 分散模型:把半透膜看作徹底細密的中性界面,水和溶質(zhì)被吸附到膜外表,然后在膜中分散經(jīng)過;(3)孔隙開閉原理:聚合物在壓力下,改動無序的布朗運動,發(fā)生振蕩,使聚合物鏈之間的間隔減小,使離子難以經(jīng)過,然后與水別離。
  4.納濾(Nanofiltration,NF)
  納濾是在反浸透基礎上開展的膜別離技能。納濾膜的截留粒徑為0.1~1nm,操作壓力0.5~1MPa,截留分子量為200~1000,所以對水中的分子量為數(shù)百的有機小分子成分具有別離功能,能濃縮二價鹽、細菌、蛋白質(zhì)等大于1000道爾頓的物質(zhì),它填補了反浸透和超濾之間的空白[1]。
  5.透析(Dialysis,D)
  透析,在濃度差的推進下,憑借膜的分散,別離不同的溶質(zhì)。
  6. 電滲析(Electro Dialysis,ED)
  電透析,在直流電場效果下,以電位差為推進力,使用離子交換膜的透過性,把電解質(zhì)從溶液中別離出來,完成溶液的淡化、濃縮和純化。

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