学年论文 分离技术

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1、沈阳师范大学学　年　论　文题目膜分离技术的应用及发展技术学生魏淑珍指导教师李苏红年级2009级专业食品科学与工程系别粮油食品系学院粮食学院沈阳师范大学2012年6月8内容提要本文概括叙述世界和中国膜分离技术的发展,对膜分离技术的基本特性、技术特点、膜材料、分类及膜分离装置进行了简单介绍;并通过分述几种食品加工中用到的膜技术着重介绍了膜分离法在食品工业中的应用以及膜分离法在食品工业应用中的优势。同时指出如果能解决膜产品的价格、膜污染和膜分离性能的提高这3个膜的制约因素,膜分离技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用。最后介绍了下膜技

2、术在食品工业中的应用前景。8膜分离技术的应用及发展趋势魏淑珍摘要:本文简要回顾了膜分离技术的发展历史。简述了膜分离技术的基本原理及分类,并对其发展趋势进行了展望。关键词:膜分离技术发展趋势膜材料膜过程食品工业1引言膜技术是用天然或者人工合成的高分子薄膜，以及外界能量或者化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。可用于液相和气相，对于液相分离，可用于水溶液体系，水溶胶体系以及非水溶液体系等。膜技术是一种分子水平上的分离技术，分离过程是一种物理过程，不需发生想的变化和添加助剂。其膜的厚度一般为微米级，

3、分离过程在瞬间完成，分离效果好。2膜分离技术的发展回顾膜分离现象早在250多年以前就被发现,但是膜分离技术的工业应用是在20世纪60年代以后。其大致的发展史为:20世纪30年代微孔过滤;40年代渗析;50年代电渗析;60年代反渗透;70年代超滤;80年代气体分离;90年代渗透汽化。数十年来,膜分离技术发展迅速,特别是90年代以后,随着膜(TFC膜)的研制成功,膜分离技术的应用领域已经渗透到人们生活和生产的各个方面。中国的膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的,数十年来,取得了长足的进步。但从总体上讲,中国的膜分离技术和

4、世界先进水平相比还有不小的差距,还有待于进一步研究开发[1～3]。3膜分离技术概述3.1膜分离技术目前己经深入研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化和气体分离等。正在开发研究中新的膜过程有:膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、控制释放膜、仿生膜以及生物膜等过程。3.2膜分离技术特点膜分离技术作为一门新型的高效分离、浓缩、提纯及净化技术,由于其多学科性特点,膜技术可应用于大量的分离过程。各种膜过程具有不同的机理,适用于不同的对象和要求。但有其共同的优点。膜分离过程没有相变,节能,高效,8无二次污染。操作过

5、程一般比较简单,经济性好,可以直接放大,可专一配膜。可在常温下连续操作,特别适用于热敏性物质的处理,在食品加工、医药、生化技术领域有其独特的适用性。当利用常规分离方法不能经济、合理地进行分离时,膜分离过程作为一种分离技术就特别适用。另外,它也可以和常规的分离单元结合起来作为单元操作来运用。当然,膜分离过程也有自身的缺点,如易浓差极化和膜污染、膜寿命有限等,而这些也正是需要克服或者需要解决的问题所在。3.3膜分离技术基本分类膜分离技术的分类方法众多，按化学组成可以将膜分为有机膜和无机膜，按断面的物理形态可将膜分为对称膜、不对称膜和复合膜

6、；安形状可将膜分为平板膜、管式膜、中空纤维膜和卷式膜；安制备方法又分为浇铸膜、拉伸膜、化学法成形膜等，按过滤孔径的大小可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透等。4膜分离技术基本原理微滤使用的滤膜孔径最大，一般适用于分离大分子物质；超滤使用的滤膜孔径较小，适用于分离大分子和胶体；反渗透滤膜孔径最小，适用于分离直径为2mm以下的低分子物质。在实际应用中可根据相对分子质量的大小选择适宜的膜分离方式。上述膜分离的实际操作压力各不相同。微滤操作压力一般为0～0.2MPa；超滤需要0.1～1.0MPa；反渗透则需2～10MPa。常用膜分离过程的分类和基本

7、特性见表3-1表3-1常用膜分离过程的分类和基本特性过程分离目的透过组分截留组分料液组成推动力传递机理膜类型进料状态微滤MF溶液、气体脱粒子溶液、气体0．02～10μm大量溶剂及少量小分子溶剂和大分子溶质压力差约为100kPa筛分多孔膜液、气超滤UF溶液脱大分子、大分子溶液脱小分子、大分子级小分子溶液1～20nm大量溶剂、少量小分子溶质压力差100～1000kPa筛分非对称膜液纳滤NF1nm以上压力差500～1500kPa溶解-扩散效应非对称膜液8溶液脱有机组分、脱高价离子、软化、脱色、浓缩、分离溶剂、低价小分子溶液大量溶剂、低价小分

8、子溶质反渗透RO溶液脱溶质、含小分子溶质溶液浓缩溶剂0．1～1nm大量溶剂压力差100～10000kPa优先吸附毛细孔流动，溶解-扩散效应非对称膜液电渗析ED溶液脱小离子、小离子溶液浓缩、小离子分级小离子组分同名离子、大