导图社区 过滤与膜分离技术
过滤与膜分离技术思维导图，包括非膜过滤的分类、定义和操作过程，膜分离技术的分离膜的种类，典型的膜分离技术及应用领域等内容。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
过滤与膜分离技术
非膜过滤
非膜过滤：粗滤和部分微滤采用高分子膜以外的物质作为过滤介质，称为
非膜过滤的分类
粗滤
常压过滤：以液位差为推动力的过滤。过滤装置竖直安装，悬浮液置于过滤介质上方，存在液位差，在重力作用下，滤出液通过过滤介质从下方流出，大颗粒物质被截留在介质表面，从而得到分离。如滤纸过滤 特点：设备简单、操作方便；过滤速度慢、分离效果差，难大规模连续使用
加压过滤：以压力泵或压缩空气产生的压力为推动力 特点：设备简单、过滤速度快、过滤效果好，在生产中广泛应用
减压过滤：抽滤：通过在过滤介质的下方抽真空的方法，一增加过滤介质上下之间的压力差，推动液体通过过滤介质，截留大颗粒的非膜过滤方法
部分微滤
微孔过滤，非膜过滤一般采用微孔陶瓷、烧结金属作为过滤介质，也可用微滤膜进行膜过滤。在无菌水、矿泉水等饮料生产中广泛应用
操作过程
过滤介质的选择
过滤介质的类型：滤纸、滤布、纤维、多孔陶瓷、烧结金属
选择：孔径大小合适、孔数量分布均匀、过滤效果好
助滤剂的选择：在过滤介质上预先涂上一层助滤剂（如硅藻土）形成孔隙细小的滤饼，用以去除粒径细微的颗粒，量适当
过滤条件：增加压力差、降低混合液黏度和浓度，升高温度有利于提高过滤速度
膜分离技术
膜过滤：大部分微滤以及超滤、反渗透、透析、电渗析等采用各种高分子膜为过滤介质，称为膜过滤，又称为膜分离技术
分离膜的种类
高分子膜
带电膜
阳离子莫
阴离子膜
非带电膜
过滤膜
精密过滤膜
超滤膜
纳米滤膜
反渗透膜
液体膜
生物膜
膜的分类
按膜的分离原理及适用范围分类
根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等
按膜的形态分类
按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜
典型的膜分离技术及应用领域
微孔过滤技术
微孔过滤技术是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程
微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度在90~150微米左右，过滤直径在0.025~10微米之间，操作压在0.01~0.2MPa
优点
孔径均匀，过滤精度高
孔隙大，流速快
无吸附或少吸附
无介质脱落
缺点
颗粒容量较小，易被堵塞
使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常工作
应用领域
微粒和细菌的过滤
微粒和细菌的检测
气体、溶液和水的净化
食糖和酒类的精制
药物的除菌和除微粒
超滤技术
特点
过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约为5~10nm，在0.1~0.5MPa的静压差推动下截留各种可溶性大分子
分离截留的原理：为筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，而大于孔径的微粒则被截留。膜上的微孔尺寸和形状决定膜的分离效率
超滤膜为不对称膜，形式有平板式、卷式、管式、中空纤维状
超滤膜结构
最上层的表面活性层，致密而光滑，厚度为0.1~1.5微米，其中细孔孔径一般小于10nm
中间的过渡层，具有大于10nm的细孔，厚度一般为1~10微米
最下面的支撑层，厚度为50~250微米，具有50nm以上的孔。支撑层的作用为起支撑作用，提高膜的机械强度。
纯水的制备
食品工业中的废水处理
汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理
果汁、酒等饮料的消毒和澄清
在医药和生化工业中用于处理热敏性物质
造纸厂的废水处理
反渗透技术
反渗透技术所分离的物质的分子量一般小于500，操作压力为2~100MPa
反渗透膜大部分为不对称膜，孔径小于0.5nm，可截留溶质分子
反渗透、超滤、微孔过滤的比较
推动力都为压力差，组成了分离溶液中的离子、分子到固体微粒的三级膜分离过程
分离溶液中分子量低于500的低分子物质采用反渗透膜
分离溶液中分子量大于500的大分子或极细的胶体粒子选择超滤膜
分离溶液中的直径0.1~10微米的粒子宣微孔滤膜
海水、苦咸水的淡化制取生活用水
在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡浸液等
印染、食品、造纸等工业中用以处理污水
离子交换膜技术
分类
按可交换离子性质分类
阳离子交换膜
阴离子交换膜
双极离子交换膜
按膜的结构和功能分类
普通离子交换膜
镶嵌膜
离子交换膜的工作原理
电泳：在盐的水溶液中置入阴阳两个电级，并施加电场，则溶液中的阳离子将移向阴极，阴离子则移向阳极这一过程称为电泳。如果在阴阳两级之间插入议长离子交换膜，则阳离子或阴离子会选择性的通过膜，这一过程称为电渗析
电渗析的核心是离子交换膜。推动力为电位差
苦咸水淡化、饮用水及工业用水制备方面展示了巨大的优势
中草药有效成分的分离和精制
电渗析技术在食品工业、化工及工业废水的处理方面也发挥着重要的作用
