膜分離技術(shù)的應(yīng)用有哪些（膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有哪些）
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添加時(shí)間：2022-10-27 瀏覽次數(shù):1858
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在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，膜分離技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，這是因?yàn)楝F(xiàn)代膜分離技術(shù)具有無(wú)相變、無(wú)加熱等特點(diǎn)。膜可以定義為兩相之間的不連續(xù)區(qū)間，膜的兩相之間的質(zhì)量傳遞被分離。因此，膜分離技術(shù)在整個(gè)分離過(guò)程中不會(huì)發(fā)生相變，并且膜分離技術(shù)比其他分離技術(shù)更節(jié)能和環(huán)保。
如今，膜分離技術(shù)可以在諸多領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，例如食品飲料行業(yè)、生物發(fā)酵制藥行業(yè)、制糖行業(yè)、冶金行業(yè)、化工、環(huán)保行業(yè)、污廢水處理行業(yè)等。接下來(lái)小編就帶大家了解一下膜分離技術(shù)在以上這些領(lǐng)域中的應(yīng)用，讓大家順利從小白變成專家。
一、食品飲料行業(yè)
在食品和飲料行業(yè)，膜分離技術(shù)的地位是不可替代的。膜分離的整個(gè)分離操作是常溫下進(jìn)行。所以，它不會(huì)影響酶和果汁等熱敏物質(zhì)的化學(xué)變化，特別適用于熱敏物質(zhì)的濃縮、分離和純化等。食品和飲料工業(yè)中常用的膜分離技術(shù)是：反滲透，納濾，超濾，微濾和電滲析等。這些膜組件的處理范圍不一樣，所以可以基本上滿足食品和飲料工藝的不同的需求。
以乳清脫鹽與濃縮為例，作為制酪工業(yè)的副產(chǎn)品，乳清的組成很復(fù)雜，其中人們感興趣的是乳清蛋白。目前乳清的用途是飼料。通過(guò)不同的膜組合技術(shù)，可以從乳清中得到不同的產(chǎn)品。
采用超濾(UF)技術(shù)后，可從乳清中分離出低分子的水、鹽和乳糖，從而改善了濃縮物中蛋白質(zhì)、乳糖和鹽的比例。隨著濃縮度的提高，可使產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量調(diào)節(jié)到所需數(shù)值，一般可將乳清濃縮到總固形物25%以上，噴霧干燥后，得到乳清蛋白濃縮粉，其蛋白質(zhì)含量可達(dá)35～80%。
應(yīng)用反滲透(RO)脫除甜乳清中的水分，再蒸發(fā)干燥。生產(chǎn)奶酪和其它硬奶酪所產(chǎn)生的咸乳清(鹽含量極高)很難和甜乳清進(jìn)行同樣的處理。必須脫鹽后才能回收、蒸發(fā)、干燥。
因?yàn)槌瑸V(UF)可以完全截留牛奶或乳清中的蛋白質(zhì)，而乳糖和灰分可完全透過(guò)，因此可采用“稀釋超濾”的工藝在濃縮蛋白質(zhì)的同時(shí)盡可能地去除乳糖和灰分。從而制取高蛋白的脫脂奶粉，脫鹽、脫乳糖的乳清粉，也可用于生產(chǎn)冰淇淋、酸奶、軟奶酪和其它發(fā)酵乳制品。
二、生物發(fā)酵制藥行業(yè)
生物發(fā)酵制藥生產(chǎn)的藥物主要有我們常見(jiàn)的抗生素、維生素以及氨基酸等等。生物發(fā)酵代謝的產(chǎn)物與有效成分的相關(guān)性能非常接近，而有效成分在諸多方面的性能都十分微弱，這就大大提高了分離工作的難度。然而，在藥物生產(chǎn)過(guò)程中，把有效成分從發(fā)酵液中提取是藥物作用的關(guān)鍵，在此情況下，膜分離技術(shù)的應(yīng)用就非常適合了。
在生物發(fā)酵制藥工業(yè)中，膜分離技術(shù)通常有一級(jí)微濾以及一級(jí)超濾等方法，這兩種方式能濾掉分子直徑較大的物質(zhì)，再用二級(jí)超濾的方式來(lái)對(duì)透過(guò)以及過(guò)濾的發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾。在二級(jí)超濾的過(guò)程中，要反復(fù)加水。經(jīng)過(guò)這兩個(gè)步驟之后的發(fā)酵液的目標(biāo)成分濃度會(huì)得到顯著提高，再通過(guò)對(duì)透過(guò)液的繼續(xù)濃縮，從而逐漸接近目標(biāo)產(chǎn)物。當(dāng)然，在生物發(fā)酵制藥過(guò)程中，僅依靠膜分離技術(shù)的提取、濃縮是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要得到目標(biāo)要求的高濃度藥物成分，還要?dú)v經(jīng)層次沉淀、物理結(jié)晶以及溶劑萃取等一系列方式。
三、制糖行業(yè)
膜技術(shù)在制糖領(lǐng)域的研究主要集中在微濾和超濾2種類型，以及和其它類型的膜應(yīng)用技術(shù)的耦合。研究處理的對(duì)象非常廣泛，在制糖領(lǐng)域主要有混合汁和煉糖過(guò)程原糖回溶糖漿，此外還涉及到許多其他的不同物料：如清汁、混清汁、各段糖蜜、甜菜粕的脫水汁等。使用的材料主要有有機(jī)膜、陶瓷膜和金屬膜。相比有機(jī)膜，陶瓷膜和金屬膜具有對(duì)熱、pH、有機(jī)溶劑等耐受性強(qiáng)，膜通量較高且膜通量維持久，易清洗等優(yōu)點(diǎn)。
膜法綠色制糖新技術(shù)是利用現(xiàn)代膜分離技術(shù)變革傳統(tǒng)制糖工藝，利用分離膜精確地物理篩分作用，實(shí)現(xiàn)甘蔗混合汁的除雜、澄清、脫色和濃縮。該項(xiàng)技術(shù)具有不添加有害物質(zhì)、清凈過(guò)程高效穩(wěn)定、副產(chǎn)物可綜合利用、產(chǎn)品多元化和可自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，且有利于我國(guó)甘蔗機(jī)械化采收的推廣。利用現(xiàn)代膜分離技術(shù)提升傳統(tǒng)甘蔗制糖工藝技術(shù)水平符合我國(guó)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策方向，能夠有效推動(dòng)我國(guó)制糖工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升糖業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
四、冶金行業(yè)
膜分離技術(shù)在濃縮富集方面不僅能對(duì)溶液中有價(jià)金屬離子進(jìn)行濃縮，而且能對(duì)經(jīng)過(guò)磨礦、浮選出來(lái)的礦漿進(jìn)行濃縮。
濕法冶金中經(jīng)過(guò)磨礦、浮選出來(lái)的礦漿濃度較低約10%-15%,直接浸出也會(huì)造成成本的上升，處理量的增大?，F(xiàn)行的方法采用濃密機(jī)濃縮，濃密機(jī)雖然有可濃縮的礦漿濃度高，處理量大，投資小，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)帶來(lái)體積龐大、占地面積大、效率低下、工作時(shí)間長(zhǎng)、維修不方便以及大量使用絮凝劑等缺點(diǎn)。
陶瓷膜是比高效濃密機(jī)效率更高的固液分離設(shè)備。首先，它是一個(gè)以壓力為推動(dòng)力的固液分離設(shè)備，設(shè)備的處理量可以通過(guò)陶瓷膜的有效處理面積來(lái)控制，也可以通過(guò)有效操作壓力的大小控制，而且由于其過(guò)濾方式與傳統(tǒng)的終端過(guò)濾不同，錯(cuò)流過(guò)濾能使其過(guò)程中一直保持較高的通量。其次它的分離機(jī)理以孔徑篩分為基礎(chǔ)，只要孔徑選擇合適，就能達(dá)到固液分離的效果，因而其透過(guò)液品質(zhì)很好，澄清度很高，與此同時(shí)，固體礦漿濃度也被濃縮到較高程度，這樣不存在因顆粒太小而無(wú)法沉降的問(wèn)題，不需要大量使用絮凝劑，既節(jié)省了藥劑費(fèi)用，又避免了使用絮凝劑帶來(lái)的后續(xù)工藝問(wèn)題。除了以上優(yōu)點(diǎn)外，陶瓷膜還具有體積小，占地面積小，操作方便，可自動(dòng)化控制，強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，耐酸堿性等優(yōu)點(diǎn)。
五、化工、環(huán)保行業(yè)
近年來(lái)膜分離技術(shù)在化工各個(gè)分支行業(yè)中的迅速發(fā)展，使得該技術(shù)日趨成熟，同時(shí)也促進(jìn)了化工行業(yè)的發(fā)展。在此領(lǐng)域已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的主要四大膜分離技術(shù)為反滲透、超濾、微濾、電滲，這些膜過(guò)程的裝置設(shè)計(jì)都較為成熟，已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用和市場(chǎng)。
由于各國(guó)普遍重視環(huán)境保護(hù)和治理，因而微濾和超濾分離在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用非常常見(jiàn)，廣泛應(yīng)用于水中細(xì)小微粒，包括細(xì)菌、病毒及各種金屬沉淀物的去除等。例如：目前國(guó)內(nèi)一些磷肥生產(chǎn)企業(yè)采用微濾膜分離去除磷石膏廢水中含氟的化合物。膜分離技術(shù)使得石油化工中的污染、資源利用及產(chǎn)品質(zhì)量和能耗等各方面都有了較大的改進(jìn)。
膜分離技術(shù)在化工、石油天然氣工業(yè)中具有十分廣闊的前景，它對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化及提高經(jīng)濟(jì)效益也都有著十分重要的作用盡管此項(xiàng)技術(shù)有待于進(jìn)一步的探索研究，但作為一門(mén)新興科學(xué)在不遠(yuǎn)的將來(lái)終究會(huì)在化工及石油天然氣中發(fā)揮巨大的作用。
六、污廢水處理
隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，其在生活污水和工業(yè)廢水方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如循環(huán)冷卻排污水、重金屬?gòu)U水、造紙廢水、印染廢水、制藥廢水等。
微濾、超濾、反滲透、納濾：都根據(jù)水的溶解、擴(kuò)散的原理，以壓力為推動(dòng)力，使水溶液中的水分離出來(lái)，同時(shí)將會(huì)分離出廢水中的分子態(tài)或是離子態(tài)物質(zhì)的方法。其中，反滲透技術(shù)在化工分離技術(shù)、制取高純水、硬水軟化技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用。微濾、超濾、反滲透、納濾它們之間的區(qū)別在于濾膜的孔徑大小不同。
半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，膜分離完成了從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，成為一項(xiàng)高效節(jié)能的新分離技術(shù)。膜分離技術(shù)在水處理方面的應(yīng)用既保護(hù)環(huán)境，又回收有用物質(zhì)。
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