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膜分離技術(shù)應(yīng)用
微濾和超濾 :
微濾和超濾都是利用膜的篩分性質(zhì),以壓差為傳質(zhì)推
動(dòng)力,主要用于截留固體微粒和高分子物質(zhì)。
(1)微濾廣泛用于細(xì)胞、菌體等的分離和濃縮等。
(2)超濾適用于1-50nm的生物大分子的分離,如蛋白質(zhì)、
病毒等。
納濾和反滲透:
納濾和反滲透都是利用膜的篩分性質(zhì)和荷電性,以壓差
為傳質(zhì)推動(dòng)力,主要用于截留可溶性有機(jī)物以及帶電離子。
(1)納濾:納濾廣泛用于糖類、植物提取物、氨基酸、多
肽等有機(jī)物的濃縮,同時(shí)也可用于脫除二價(jià)以及高價(jià)態(tài)離
子。
(2)反滲透:廣泛用于糖類、植物提取物、氨基酸、多肽
等有機(jī)物的濃縮。由于其對(duì)帶電離子的優(yōu)良攔截效果,因
此,也可用于純化水生產(chǎn)。
應(yīng)用行業(yè):
膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域:1:水處理 2:醫(yī)藥行業(yè) 3:植物提取4:動(dòng)物提取
5:制糖 6:電鍍7:酒水、飲料 8:印染、紡織、化工、農(nóng)藥、礦山等
1、水處理
膜在水處理方面的應(yīng)用主要包括純水制備、污水處理兩種。
(1)純水制備:在現(xiàn)在的醫(yī)藥、電子、食品、化工、電力、植
物提取等行業(yè)對(duì)用水要求越來越高,普通的超濾水已不能滿足
其使用要求,因此反滲透被大量的應(yīng)用于純水制備。反滲透結(jié)
合電滲析、離子交換可生產(chǎn)超低電導(dǎo)的純水。
(2)污水處理:目前zui常見的污水膜處理裝置幾乎都應(yīng)用于污
水處理的末端,其代表主要是膜生物反應(yīng)器,簡稱MBR。根據(jù)污
水的性質(zhì),我們還可以將膜應(yīng)用于污水處理的前段,起到回收
有效成分,降低后續(xù)污水處理負(fù)荷的作用。
2、醫(yī)藥行業(yè)
膜在醫(yī)藥行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,特別是在中藥注射劑、中
藥口服液、中藥沖劑、抗生素、生物制品、血液制品的生上。
由于膜分離特性使其具有的優(yōu)良的分離效果;其低溫過濾
的特性使其在抗生素、血液制品、生物制品等熱敏性物料濃縮
中有著巨大的應(yīng)用潛力;膜分離僅以壓力作為推動(dòng)力,因此在
使用過程中,能耗低、生產(chǎn)成本低。
膜分離的具體應(yīng)用:
中藥注射劑的除雜、除熱源;中藥口服液的澄清;中藥沖
劑制備過程中的濃縮;抗生素生產(chǎn)過程中發(fā)酵液與樹脂解析液
的澄清、除雜以及濃縮;生物制品的澄清、除雜以及濃縮;血
液制品的濃縮。
3、植物提取
目前植物提取常用的溶劑為水和乙醇。不論是水提還是醇提,提取液中都含有大量的雜質(zhì),在傳統(tǒng)工藝純化過程中需要使用大量的化學(xué)試劑和樹脂。由于提取液中的有效成分含量低、提取液體積大,因此需要用大量的蒸汽和熱濃縮設(shè)備來濃縮提取液,造成生產(chǎn)成本高居不下。特別是醇提工藝,在熱濃縮過程中,不僅蒸汽大量被消耗,更造成醇溶劑的大量損失,以乙醇為例,目前熱濃縮的乙醇損失在10-15%。 在一家以乙醇作為提取溶劑,生產(chǎn)量為20T/d的生產(chǎn)企業(yè),僅在濃縮一
項(xiàng),就可為該企業(yè)節(jié)約15000元/天。
在植物提取行業(yè)中,膜分離技術(shù)主要可應(yīng)用于提取液的澄清、除雜以及濃縮;樹脂解析液的除雜和濃縮。
以甜菊糖膜法生產(chǎn)工藝為例:
4、動(dòng)物提取
肝素鈉的提取工藝中,先將原料豬腸(或豬肺)洗凈,絞碎成糜狀,并充分?jǐn)嚢柘?,加入等量的水混合后,再加入少許溶度為0.01%的防腐劑混合均勻;在合適的pH條件下,加入適量的新鮮胰漿作為酶解劑,進(jìn)行酶解提取,完成后進(jìn)行精細(xì)過濾;濾液進(jìn)入到離子交換樹脂吸附提純,多次沖洗樹脂,取洗脫液的上層清液加適量的95%乙醇沉淀過夜,次日,仔細(xì)地弘吸出上層清液,收集下部沉淀物,抽濾至(母液可套用于調(diào)PH值前的洗脫液中),經(jīng)真空烘干,即得肝素鈉粗品;zui后把粗品進(jìn)行精致,得到肝素鈉精品。
原工藝:
工藝缺陷:提取液體積較大,產(chǎn)品的生產(chǎn)周期較長;酶解液除雜不*,影響離子交換吸附效率及質(zhì)量;鹽解析廢水量大,直接排放損失較大,而且廢水中蛋白含量高,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染;精制過程復(fù)雜,而且產(chǎn)品純度難以提升。
膜工藝:
工藝優(yōu)勢(shì):縮短了生產(chǎn)周期,減少了有機(jī)溶劑使用;膜設(shè)備操作簡單,占地面積小,設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行,維護(hù)方便;可拓展性好,容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化擴(kuò)產(chǎn)需求;操作環(huán)境衛(wèi)生,由于膜法是一個(gè)密閉的運(yùn)行系統(tǒng),因沒有污水流溢和臭味散發(fā);透過水回用,降低了生產(chǎn)成本;能耗低,膜法是無相變的分離技術(shù),僅消耗泵送料液時(shí)的電能;提高產(chǎn)品質(zhì)量。
5、制糖行業(yè)
制糖行業(yè)幾乎都存在糖脫色和濃縮工藝,糖脫色目前幾乎全部采用的是活性炭脫色工藝,濃縮工藝則采用的蒸汽濃縮方式,這兩步工藝目前也是糖生產(chǎn)過程中成本zui高的兩個(gè)步驟。
隨著膜分離技術(shù)的應(yīng)用范圍逐步拓寬,膜分離技術(shù)也開始應(yīng)用于制糖行業(yè)。采用超濾膜對(duì)糖液進(jìn)行脫色、濃縮膜對(duì)糖液進(jìn)行脫水可有效減少活性炭和蒸汽的用量,有效降低生產(chǎn)成本。
以木糖生產(chǎn)為例:目前工藝:
玉米芯—水解—板框—中和/脫色—板框—一次離交—閃蒸—一次蒸發(fā)—二次脫色—二次離交—二次蒸發(fā)—三次蒸發(fā)—結(jié)晶—干燥—成品
目前工藝存在的問題:水解液顏色深;含有大量的膠體、蛋白、色素等雜質(zhì);在目前工藝中,酸堿消耗量大,污水量大且處理難度高;玉米芯水解液中,木糖濃度低,需要通過熱濃縮提高木糖濃度,能耗高,運(yùn)行成本高。
膜工藝:
膜工藝優(yōu)勢(shì):
6、電鍍廢水
電鍍工廠(或車間)排出的廢水和廢液中含鉻,有的含鎳或含鎘、含氰、含酸、含堿等。氰可引起人畜急性中毒,致死,低濃度長期作用也能造成慢性中毒;鎘可使腎臟發(fā)生病變,并會(huì)引起疼痛病;六價(jià)鉻可引起肺癌、腸胃道疾病和貧血,并會(huì)在骨、脾和肝臟內(nèi)蓄積。因此,電鍍廢水必須嚴(yán)格控制,妥善處理。
在集成超濾/反滲透膜技術(shù)的閉路循環(huán)工藝處理電鍍廢水的工藝中電鍍廢水供入超濾裝置凈化處理后,濃縮液返回到電鍍槽,超濾滲透液經(jīng)反滲透濃縮后,濃縮液經(jīng)過適當(dāng)處理達(dá)到一定的鎳離子濃度后回到電解槽,即回收鎳,膜系統(tǒng)的透過液即純水可以直接回到鍍件的洗槽中,從而實(shí)現(xiàn)電鍍廢水處理的*。
因此,膜集成技術(shù)用于電鍍廢水資源化不僅不會(huì)造成二次污染,而且還回收了廢水中的有害重金屬,變廢為寶,使水資源得到再利用。
電鍍廢水處理膜工藝:
7、酒水、飲料行業(yè)
澄清工序是酒、飲生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的澄清方法如明
膠單寧法、加熱凝聚澄清法、冷凍法、板框過濾法以及酶處
理法等,都存在各自的弱點(diǎn)。由于傳統(tǒng)過濾對(duì)鞣質(zhì)(單寧)去
除不*,在單寧的聚合作用下,可溶性的植物膠體、纖維等
又重新聚合,使產(chǎn)品返渾,透光度不好,也就是我們所說的
“二次沉淀”,這極大的影響了產(chǎn)品品質(zhì),降低了市場(chǎng)競(jìng)爭力。
將膜超濾技術(shù)用于食醋、醬油、果蔬汁、茶汁、啤酒等生
產(chǎn)中,在分離導(dǎo)致渾濁組分的同時(shí)達(dá)到澄清的目的。
膜工藝的優(yōu)勢(shì):
免責(zé)聲明