膜分离技术应用

• 膜分离级别的应用

微滤和超滤 ：

微滤和超滤都是利用膜的筛分性质，以压差为传质推

    动力,主要用于截留固体微粒和高分子物质。

   （1）微滤广泛用于细胞、菌体等的分离和浓缩等。

   （2）超滤适用于1-50nm的生物大分子的分离，如蛋白质、

        病毒等。

纳滤和反渗透：

        纳滤和反渗透都是利用膜的筛分性质和荷电性，以压差

    为传质推动力，主要用于截留可溶性有机物以及带电离子。

   （1）纳滤：纳滤广泛用于糖类、植物提取物、氨基酸、多

    肽等有机物的浓缩，同时也可用于脱除二价以及高价态离

    子。

   （2）反渗透：广泛用于糖类、植物提取物、氨基酸、多肽

    等有机物的浓缩。由于其对带电离子的优良拦截效果，因

此，也可用于纯化水生产。

应用行业:

膜技术应用领域：1:水处理  2:医药行业 3：植物提取4：动物提取

5：制糖 6：电镀7：酒水、饮料  8:印染、纺织、化工、农药、矿山等

1、水处理

膜在水处理方面的应用主要包括纯水制备、污水处理两种。

（1）纯水制备：在现在的医药、电子、食品、化工、电力、植

物提取等行业对用水要求越来越高，普通的超滤水已不能满足

其使用要求，因此反渗透被大量的应用于纯水制备。反渗透结

合电渗析、离子交换可生产超低电导的纯水。

（2）污水处理：目前zui常见的污水膜处理装置几乎都应用于污

水处理的末端，其代表主要是膜生物反应器，简称MBR。根据污

水的性质，我们还可以将膜应用于污水处理的前段，起到回收

有效成分，降低后续污水处理负荷的作用。

2、医药行业

膜在医药行业有着广泛的应用，特别是在中药注射剂、中

药口服液、中药冲剂、抗生素、生物制品、血液制品的生上。

    由于膜分离特性使其具有的优良的分离效果；其低温过滤

的特性使其在抗生素、血液制品、生物制品等热敏性物料浓缩

中有着巨大的应用潜力；膜分离仅以压力作为推动力，因此在

使用过程中，能耗低、生产成本低。

    膜分离的具体应用：

    中药注射剂的除杂、除热源；中药口服液的澄清；中药冲

剂制备过程中的浓缩；抗生素生产过程中发酵液与树脂解析液

的澄清、除杂以及浓缩；生物制品的澄清、除杂以及浓缩；血

液制品的浓缩。

3、植物提取

目前植物提取常用的溶剂为水和乙醇。不论是水提还是醇提，提取液中都含有大量的杂质，在传统工艺纯化过程中需要使用大量的化学试剂和树脂。由于提取液中的有效成分含量低、提取液体积大，因此需要用大量的蒸汽和热浓缩设备来浓缩提取液，造成生产成本高居不下。特别是醇提工艺，在热浓缩过程中，不仅蒸汽大量被消耗，更造成醇溶剂的大量损失，以乙醇为例，目前热浓缩的乙醇损失在10-15%。 在一家以乙醇作为提取溶剂，生产量为20T/d的生产企业，仅在浓缩一

项，就可为该企业节约15000元/天。

在植物提取行业中，膜分离技术主要可应用于提取液的澄清、除杂以及浓缩；树脂解析液的除杂和浓缩。

以甜菊糖膜法生产工艺为例：

  4、动物提取       

肝素钠的提取工艺中，先将原料猪肠（或猪肺）洗净，绞碎成糜状，并充分搅拌下，加入等量的水混合后，再加入少许溶度为0.01%的防腐剂混合均匀；在合适的pH条件下，加入适量的新鲜胰浆作为酶解剂，进行酶解提取，完成后进行精细过滤；滤液进入到离子交换树脂吸附提纯，多次冲洗树脂，取洗脱液的上层清液加适量的95%乙醇沉淀过夜，次日，仔细地弘吸出上层清液，收集下部沉淀物，抽滤至（母液可套用于调PH值前的洗脱液中），经真空烘干，即得肝素钠粗品；zui后把粗品进行精致，得到肝素钠精品。

原工艺：

工艺缺陷：提取液体积较大，产品的生产周期较长；酶解液除杂不*，影响离子交换吸附效率及质量；盐解析废水量大，直接排放损失较大，而且废水中蛋白含量高，造成严重的环境污染；精制过程复杂，而且产品纯度难以提升。

膜工艺：

工艺优势：缩短了生产周期，减少了有机溶剂使用；膜设备操作简单，占地面积小，设备自动运行，维护方便；可拓展性好，容易实现工业化扩产需求；操作环境卫生，由于膜法是一个密闭的运行系统，因没有污水流溢和臭味散发；透过水回用，降低了生产成本；能耗低，膜法是无相变的分离技术，仅消耗泵送料液时的电能；提高产品质量。

5、制糖行业

    制糖行业几乎都存在糖脱色和浓缩工艺，糖脱色目前几乎全部采用的是活性炭脱色工艺，浓缩工艺则采用的蒸汽浓缩方式，这两步工艺目前也是糖生产过程中成本zui高的两个步骤。

随着膜分离技术的应用范围逐步拓宽，膜分离技术也开始应用于制糖行业。采用超滤膜对糖液进行脱色、浓缩膜对糖液进行脱水可有效减少活性炭和蒸汽的用量，有效降低生产成本。

以木糖生产为例：目前工艺：

玉米芯—水解—板框—中和/脱色—板框—一次离交—闪蒸—一次蒸发—二次脱色—二次离交—二次蒸发—三次蒸发—结晶—干燥—成品

目前工艺存在的问题：水解液颜色深；含有大量的胶体、蛋白、色素等杂质；在目前工艺中，酸碱消耗量大，污水量大且处理难度高；玉米芯水解液中，木糖浓度低，需要通过热浓缩提高木糖浓度，能耗高，运行成本高。

膜工艺：

 膜工艺优势：

• 减少原工艺中活性炭的使用；
• 延长离交工序中树脂的使用时间；
• 降低树脂再生的酸碱消耗；
• 减少污水排放量；
• 膜浓缩代替热浓缩，降低蒸汽消耗，降低能耗；
• 连续生产，提高生产效率。

6、电镀废水

    电镀工厂（或车间）排出的废水和废液中含铬，有的含镍或含镉、含氰、含酸、含碱等。氰可引起人畜急性中毒，致死，低浓度长期作用也能造成慢性中毒；镉可使肾脏发生病变，并会引起疼痛病；六价铬可引起肺癌、肠胃道疾病和贫血，并会在骨、脾和肝脏内蓄积。因此，电镀废水必须严格控制，妥善处理。

   在集成超滤/反渗透膜技术的闭路循环工艺处理电镀废水的工艺中电镀废水供入超滤装置净化处理后，浓缩液返回到电镀槽，超滤渗透液经反渗透浓缩后，浓缩液经过适当处理达到一定的镍离子浓度后回到电解槽，即回收镍，膜系统的透过液即纯水可以直接回到镀件的洗槽中，从而实现电镀废水处理的*。

因此，膜集成技术用于电镀废水资源化不仅不会造成二次污染，而且还回收了废水中的有害重金属，变废为宝，使水资源得到再利用。

电镀废水处理膜工艺：

7、酒水、饮料行业

澄清工序是酒、饮生产的关键环节。传统的澄清方法如明

胶单宁法、加热凝聚澄清法、冷冻法、板框过滤法以及酶处

理法等，都存在各自的弱点。由于传统过滤对鞣质（单宁）去

除不*，在单宁的聚合作用下，可溶性的植物胶体、纤维等

又重新聚合，使产品返浑，透光度不好，也就是我们所说的

“二次沉淀”，这极大的影响了产品品质，降低了市场竞争力。

    将膜超滤技术用于食醋、酱油、果蔬汁、茶汁、啤酒等生

产中，在分离导致浑浊组分的同时达到澄清的目的。

膜工艺的优势：

• 分子水平级过滤，有效去除酒液（果汁）中的植物蛋白、淀粉、鞣质、果胶  、植物纤维、细菌及酵母、热源（内毒素）等溶解性大分子杂质，从根本上 解决二次沉淀问题。

• 杂质分离*，透光度好，久置不返浑，不沉淀。
• 过滤液无菌，如膜后管道、罐装系统、洗瓶系统配合处理好，可以实现无菌罐装，省去消毒灭菌工序，无高温处理，不损失芳香和活性成分。

• 可实现在线清洗，再生清洗方便快洁，操作简单。
• 在有效工作时间内不堵塞，流量可调节。
• 连续生产，充分保留有效成分，物料无损耗。
• 工艺流程简洁，缩短生产周期，有效降低劳动强度和生产成本20%—60%，提高生产效率。膜元件使用寿命长，再生费用低，过程稳定，操作简单。