四川轻化工大学（四川理工学院）：《微生物工程工艺原理》课程教学课件（PPT讲稿）膜分离

第四节 膜分离

第四节 膜分离

◼ 膜分离的分类及原理 ◼ 膜的种类 ◼ 膜分离设备 ◼ 影响膜分离的因素 ◼ 膜分离在发酵工程中的应用

◼ 膜分离的分类及原理 ◼ 膜的种类 ◼ 膜分离设备 ◼ 影响膜分离的因素 ◼ 膜分离在发酵工程中的应用

◼ 膜分离法实际上是一般过滤法的发展和延续。 一般过滤法不是分子级水平的，它是利用相的不 同将固体从液体或气体中分离出来；而膜分离是 分子级水平的分离方法，该法关键在于过程中使 用的过滤介质：膜

◼ 膜分离法实际上是一般过滤法的发展和延续。 一般过滤法不是分子级水平的，它是利用相的不 同将固体从液体或气体中分离出来；而膜分离是 分子级水平的分离方法，该法关键在于过程中使 用的过滤介质：膜

◼ 一、膜分离法的分类及原理 ◼ 透析、超滤及反渗透、微滤、电渗析、 液膜技术、气体渗透、渗透蒸发

◼ 一、膜分离法的分类及原理 ◼ 透析、超滤及反渗透、微滤、电渗析、 液膜技术、气体渗透、渗透蒸发

◼ 分离范围

◼ 分离范围

表13-11各种膜分离法的原理和应用范围 膜分离法 传质推动力 分离原理 应用举例 微滤(MF) 压差 (0.05-0.5MPa) 筛分 除菌，回收菌，分离病毒 超滤(UF) 压差 筛分 蛋白质、多肽和多糖的回收和浓缩 (0.1~1.0MPa) 压差 反渗透(RO 盐、氨基酸、糖的浓缩，淡水制造 (1.0-10MPa 筛分 透析(DS 浓差 筛分 脱盐，除变性剂 电渗析(ED) 电位差 荷电，筛分 脱盐，氨基酸和有机酸分离 有机溶剂与水的分离，共沸物的分离 渗透气化(PV) 压差、温差 溶质与膜的亲和作用 如乙醇浓缩)】

◼ 1、透析 ◼ 利用具有一定孔径大小、高 分子溶质不能透过的亲水膜 将含有高分子溶质和其他小 分子溶质的溶液（左侧）与 纯水或缓冲液（右侧）分隔， 由于膜两侧的溶质浓度不同， 在浓差的作用下，左侧高分 子溶液中的小分子溶质透向 右侧，右侧中的水透向左侧， 这就是透析 透析膜 小分子 大分子 水 透析原理

◼ 1、透析 ◼ 利用具有一定孔径大小、高 分子溶质不能透过的亲水膜 将含有高分子溶质和其他小 分子溶质的溶液（左侧）与 纯水或缓冲液（右侧）分隔， 由于膜两侧的溶质浓度不同， 在浓差的作用下，左侧高分 子溶液中的小分子溶质透向 右侧，右侧中的水透向左侧， 这就是透析 透析膜 小分子 大分子 水 透析原理

◼ 2、超滤和微滤： ◼ 超滤和微滤都是利用膜的筛分性质，以压差微传质推动力， 用于截留高分子溶质或固体微粒。 ◼ 超滤：处理不含固形成分的料液，它是根据高分子溶质间 或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别机械分离 的方法 ◼ 微滤：用于悬浮粒的过滤，主要用于菌体的分离和浓缩

◼ 2、超滤和微滤： ◼ 超滤和微滤都是利用膜的筛分性质，以压差微传质推动力， 用于截留高分子溶质或固体微粒。 ◼ 超滤：处理不含固形成分的料液，它是根据高分子溶质间 或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别机械分离 的方法 ◼ 微滤：用于悬浮粒的过滤，主要用于菌体的分离和浓缩

◼ 3、反渗透 ◼ 促使水分子透过的推动 力称为渗透压 ◼ 操作压力：几十个大气 压 ◼ 适用于1nm以下小分子 的浓缩

◼ 3、反渗透 ◼ 促使水分子透过的推动 力称为渗透压 ◼ 操作压力：几十个大气 压 ◼ 适用于1nm以下小分子 的浓缩

◼ 4、电渗析 ◼ 利用分子的荷电性质荷 分子大小的差别进行分 离的膜分离法，可用于 小分子电解质（例如氨 基酸、有机酸）的分离 和溶液的脱盐

◼ 4、电渗析 ◼ 利用分子的荷电性质荷 分子大小的差别进行分 离的膜分离法，可用于 小分子电解质（例如氨 基酸、有机酸）的分离 和溶液的脱盐