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汇报人：AA
2024-01-24
生化分离工程膜分离
膜分离技术概述
膜材料与制备
膜分离过程及设备
生化分离工程应用实例
膜污染与清洗再生技术
未来发展趋势与挑战
膜分离技术概述
膜分离技术定义
利用具有选择性透过功能的薄膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯、浓缩的目的。
膜分离原理
膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差或电位差等）时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯、浓缩的目的。不同组分透过膜的迁移率不同，这是膜分离的基础。
03
成熟阶段
20世纪90年代至今，纳滤、渗透汽化、膜蒸馏等新型膜分离技术不断涌现，膜分离技术进入全面发展时期。
01
初级阶段
20世纪60年代前，以微滤和电泳技术为主，应用于实验室规模的小量分离。
02
发展阶段
20世纪60年代至80年代，超滤、反渗透、气体分离等膜分离技术得到快速发展，并逐渐应用于工业生产。
食品领域
用于果汁澄清过滤、乳制品生产等方面。
医药领域
用于药物分离提纯、血液制品生产等方面。
化工领域
用于气体分离、有机物脱盐、溶剂回收等方面。
水处理领域
用于海水淡化、苦咸水淡化、纯水制备、饮用水制备等方面。
环保领域
用于废水处理、废气处理等方面，如重金属废水处理、印染废水处理等。
膜材料与制备
如聚砜、聚酰胺等，具有良好的成膜性和加工性，适用于制备各种形态的膜组件。
有机膜材料
如陶瓷、金属等，具有优异的化学稳定性和热稳定性，适用于高温、高压和腐蚀性环境下的分离过程。
无机膜材料
由有机和无机材料复合而成，兼具两者的优点，如有机-无机杂化膜、聚合物-陶瓷复合膜等。
复合膜材料
将聚合物溶解在适当的溶剂中，通过刮刀或刮板在基板上刮涂成膜，然后蒸发溶剂得到膜。
溶液浇铸法
熔融拉伸法
界面聚合法
将聚合物加热至熔融状态，通过拉伸或吹塑的方式制备成膜。
将两种反应性的单体分别溶解在两种不相溶的溶剂中，在界面处发生聚合反应生成膜。
03
02
01
膜分离过程及设备
微滤膜设备
超滤膜设备
纳滤膜设备
反渗透膜设备
01
02
03
04
主要用于去除悬浮物和微生物，具有孔径小、过滤精度高的特点。
用于去除大分子有机物和胶体，具有较大的孔径和较高的通量。
介于超滤和反渗透之间，主要用于去除小分子有机物和多价离子。
用于去除水中的溶解盐类和有机物，具有极高的脱盐率和较低的操作压力。
适当提高操作压力可以增加膜通量和分离效率，但过高的压力可能导致膜损坏和能耗增加。
操作压力
温度对膜的渗透性和选择性有重要影响，适当提高温度可以改善分离效果，但过高的温度可能导致膜变形和性能下降。
温度
料液浓度过高可能导致膜污染和通量下降，因此需要控制料液浓度在合适范围内。
料液浓度
pH值对膜的电荷性质和稳定性有影响，需要根据实际情况调整pH值以获得最佳分离效果。
pH值
生化分离工程应用实例
利用膜分离技术，如超滤、纳滤等，对蛋白质进行高效分离和纯化，提高产品质量和收率。
蛋白质分离纯化
通过膜过滤技术去除细胞培养液中的杂质和微生物，保证下游工艺的顺利进行。
细胞培养液澄清
采用膜分离技术从动植物组织或发酵液中提取生物活性物质，如多糖、黄酮类化合物等。
生物活性物质提取
利用膜分离技术对废水进行深度处理，去除其中的重金属、有机物和微生物等污染物，实现废水的达标排放或回用。
废水处理
通过膜分离技术从废气中分离回收有价值的气体或去除有害气体，减少大气污染。
废气处理
采用膜分离技术对固体废弃物进行分选和资源化利用，提高固废的处理效率和资源化水平。
固废处理
膜污染与清洗再生技术
膜污染类型
包括有机物污染、无机物污染和生物污染等。
成因分析
膜污染主要是由于原料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。
A
B
C
D
清洗再生方法
包括物理清洗、化学清洗和生物清洗等。
化学清洗
使用化学清洗剂与污染物发生化学反应，使污染物从膜表面或膜孔中脱落或溶解，如酸洗、碱洗和氧化剂清洗等。
生物清洗
利用生物酶或微生物等生物活性物质来分解去除膜表面的有机污染物，如酶清洗和微生物清洗等。
物理清洗
通过水流、气流或机械力等物理作用来清除膜表面的污染物，如反冲洗、空气吹扫和超声波清洗等。
通过比较清洗前后膜的透过流量、分离性能和污染物去除率等指标来评价清洗效果。
综合考虑清洗成本、膜使用寿命、清洗周期和膜性能恢复程度等因素，对不同的清洗方法进行经济性分析和比较，选择经济合理的清洗方案。
经济性分析
清洗效果评价
未来发展趋势与挑战
智能化膜组件设计
利用计算机模拟和
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