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膜分離技術(shù)應(yīng)用

• 膜分離級(jí)別的應(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(lái)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(jiàn)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(jiǎn)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(guò)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(guò)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(guò)程中的濃縮；抗生素生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)酵液與樹(shù)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(guò)程中需要使用大量的化學(xué)試劑和樹(shù)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(lái)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(guò)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(shù)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(guò)濾；濾液進(jìn)入到離子交換樹(shù)脂吸附提純，多次沖洗樹(shù)脂，取洗脫液的上層清液加適量的95%乙醇沉淀過(guò)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(zhǎng)；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(guò)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(jiǎn)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(méi)有污水流溢和臭味散發(fā)；透過(guò)水回用，降低了生產(chǎn)成本；能耗低，膜法是無(wú)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(guò)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(kāi)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(wèn)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(guò)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)：

• 減少原工藝中活性炭的使用；
• 延長(zhǎng)離交工序中樹(shù)脂的使用時(shí)間；
• 降低樹(shù)脂再生的酸堿消耗；
• 減少污水排放量；
• 膜濃縮代替熱濃縮，降低蒸汽消耗，降低能耗；
• 連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

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(zhǎng)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?。涣鶅r(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(guò)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(guò)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(guò)濾法以及酶處

理法等，都存在各自的弱點(diǎn)。由于傳統(tǒng)過(guò)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(shuō)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(zhēng)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)：

• 分子水平級(jí)過(guò)濾，有效去除酒液（果汁）中的植物蛋白、淀粉、鞣質(zhì)、果膠  、植物纖維、細(xì)菌及酵母、熱源（內(nèi)毒素）等溶解性大分子雜質(zhì)，從根本上 解決二次沉淀問(wèn)題。

• 雜質(zhì)分離*，透光度好，久置不返渾，不沉淀。
• 過(guò)濾液無(wú)菌，如膜后管道、罐裝系統(tǒng)、洗瓶系統(tǒng)配合處理好，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)菌罐裝，省去消毒滅菌工序，無(wú)高溫處理，不損失芳香和活性成分。

• 可實(shí)現(xiàn)在線清洗，再生清洗方便快潔，操作簡(jiǎn)單。
• 在有效工作時(shí)間內(nèi)不堵塞，流量可調(diào)節(jié)。
• 連續(xù)生產(chǎn)，充分保留有效成分，物料無(wú)損耗。
• 工藝流程簡(jiǎn)潔，縮短生產(chǎn)周期，有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本20%—60%，提高生產(chǎn)效率。膜元件使用壽命長(zhǎng)，再生費(fèi)用低，過(guò)程穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單。