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膜分離技術(shù)應用

• 膜分離級別的應用

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)推動力，主要用于截留可溶性有機物以及帶電離子。

   （1）納濾：納濾廣泛用于糖類、植物提取物、氨基酸、多

    肽等有機物的濃縮，同時也可用于脫除二價以及高價態(tài)離

    子。

   （2）反滲透：廣泛用于糖類、植物提取物、氨基酸、多肽

    等有機物的濃縮。由于其對帶電離子的優(yōu)良攔截效果，因

此，也可用于純化水生產(chǎn)。

應用行業(yè):

膜技術(shù)應用領(lǐng)域：1:水處理  2:醫(yī)藥行業(yè) 3：植物提取4：動物提取

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用于污

水處理的末端，其代表主要是膜生物反應器，簡稱MBR。根據(jù)污

水的性質(zhì)，我們還可以將膜應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

中有著巨大的應用潛力；膜分離僅以壓力作為推動力，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，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，并充分攪拌下，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，進行酶解提取，完成后進行精細過濾；濾液進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，造成嚴重的環(huán)境污染；精制過程復雜，而且產(chǎn)品純度難以提升。

膜工藝：

工藝優(yōu)勢：縮短了生產(chǎn)周期，減少了有機溶劑使用；膜設(shè)備操作簡單，占地面積小，設(shè)備自動運行，維護方便；可拓展性好，容易實現(xiàn)工業(yè)化擴產(chǎn)需求；操作環(huán)境衛(wèi)生，由于膜法是一個密閉的運行系統(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高的兩個步驟。

隨著膜分離技術(shù)的應用范圍逐步拓寬，膜分離技術(shù)也開始應用于制糖行業(yè)。采用超濾膜對糖液進行脫色、濃縮膜對糖液進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，運行成本高。

膜工藝：

 膜工藝優(yōu)勢：

• 減少原工藝中活性炭的使用；
• 延長離交工序中樹脂的使用時間；
• 降低樹脂再生的酸堿消耗；
• 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，低濃度長期作用也能造成慢性中毒；鎘可使腎臟發(fā)生病變，并會引起疼痛??；六價鉻可引起肺癌、腸胃道疾病和貧血，并會在骨、脾和肝臟內(nèi)蓄積。因此，電鍍廢水必須嚴格控制，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)過適當處理達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。由于傳統(tǒng)過濾對鞣質(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)，降低了市場競爭力。

    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，在分離導致渾濁組分的同時達到澄清的目的。

膜工藝的優(yōu)勢：

• 分子水平級過濾，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 解決二次沉淀問題。

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

• 可實現(xiàn)在線清洗，再生清洗方便快潔，操作簡單。
• 在有效工作時間內(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，物料無損耗。
• 工藝流程簡潔，縮短生產(chǎn)周期，有效降低勞動強度和生產(chǎn)成本20%—60%，提高生產(chǎn)效率。膜元件使用壽命長，再生費用低，過程穩(wěn)定，操作簡單。