超濾原理和優(yōu)缺點(diǎn)
瀏覽次數(shù):5310 發(fā)布日期:2008-5-11
來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
超濾原理
超濾(Ultrafiltration)技術(shù)是一種膜濾法,也有錯(cuò)流過(guò)濾(Cross Filtration)之稱。它能從周?chē)形⒘5慕橘|(zhì)中分離出10~100A的微粒,這個(gè)尺寸范圍內(nèi)的微粒,通常是指液體內(nèi)的溶質(zhì)。其基本原理是在常溫下以一定壓力和流量,利用不對(duì)稱微孔結(jié)構(gòu)和半透膜介質(zhì),依靠膜兩側(cè)的壓力差作為推動(dòng)力,以錯(cuò)流方式進(jìn)行過(guò)濾,使溶劑及小分子物質(zhì)通過(guò),大分子物質(zhì)和微粒子如蛋白質(zhì)、水溶性高聚物、細(xì)菌等被濾膜阻留,從而達(dá)到分離、分級(jí)、純化、濃縮目的的一種新型膜分離技術(shù)。
超濾技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
與傳統(tǒng)分離方法相比,超濾技術(shù)具有以下特點(diǎn):
1. 濾過(guò)程是在常溫下進(jìn)行,條件溫和無(wú)成分破壞,因而特別適宜對(duì)熱敏感的物質(zhì),如藥物、酶、果汁等的分離、分級(jí)、濃縮與富集。
2. 濾過(guò)程不發(fā)生相變化,無(wú)需加熱,能耗低,無(wú)需添加化學(xué)試劑,無(wú)污染,是一種節(jié)能環(huán)保的分離技術(shù)。
3. 超濾技術(shù)分離效率高,對(duì)稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。
4. 超濾過(guò)程僅采用壓力作為膜分離的動(dòng)力,因此分離裝置簡(jiǎn)單、流程短、操作簡(jiǎn)便、易于控制和維護(hù)。
5. 超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制劑。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液,一般只能得到10~50%的濃度。
超濾裝置是在一個(gè)密閉的容器中進(jìn)行,以壓縮空氣為動(dòng)力,推動(dòng)容器內(nèi)的活塞前進(jìn),使樣液形成內(nèi)壓,容器底部設(shè)有堅(jiān)固的膜板。小于膜板孔徑直徑的小分子,受壓力的作用被擠出膜板外,大分子被截留在膜板之上。超濾開(kāi)始時(shí),由于溶質(zhì)分子均勻地分布在溶液中,超濾的速度比較快。但是,隨著小分子的不斷排出,大分子被截留堆積在膜表面,濃度越來(lái)越高, 自下而上形成濃度梯度,這日才超濾速度就會(huì)逐漸減慢,這種現(xiàn)象稱為濃度極化現(xiàn)象。為了克服濃度極化現(xiàn)象,增加流速,設(shè)計(jì)了幾種超濾裝置:
1. 無(wú)攪拌式超濾
這種裝置比較簡(jiǎn)單,只是在密閉的容器中施加一定壓力,使小分子和溶劑分子擠壓出膜外,無(wú)攪拌裝置濃度極化較為嚴(yán)重,只適合于濃度較稀的小量超濾。
2. 攪拌式超濾
攪拌式超濾是將超濾裝置位于電磁攪拌器之上,超濾容器內(nèi)放人一支磁棒。在超濾時(shí)向容器內(nèi)施加壓力的同時(shí)開(kāi)動(dòng)磁力攪拌器,小分子溶質(zhì)和溶劑分子被排出膜外,大分子向?yàn)V膜表面堆積時(shí),被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產(chǎn)生濃度極化現(xiàn)象,提高了超濾的速度。
4. 中空纖維超濾
由于膜板式超濾裝置,截留面積有限,中空纖維超濾是在一支空心柱內(nèi)裝有許多的,中空纖維毛細(xì)管,兩端相通,管的內(nèi)徑一般在0.2mm左右,有效面積可以達(dá)到1平方厘米每一根纖維毛細(xì)管像一個(gè)微型透析袋,極大地增大了滲透的表面積,提高了超濾的速度。