過(guò)濾器中的分離膜特點(diǎn)技術(shù)分拆
過(guò)濾器中的分離膜特點(diǎn)技術(shù)分拆
人們對(duì)膜進(jìn)行科學(xué)研究則是近幾十年來(lái)的事。1950年朱達(dá)W.Juda試制出選擇透過(guò)性能的離子交換膜，奠定了電滲析的實(shí)用化基礎(chǔ)。1960年洛布(Loeb)和索里拉簡(jiǎn)(Sourirajan)首次研制成世界上具有歷史意義的非對(duì)稱(chēng)反滲透膜，這在膜分離技術(shù)發(fā)展中是一個(gè)重要的突破，使膜分離技術(shù)進(jìn)入了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的時(shí)代。其發(fā)展的歷史大致為：20世紀(jì)30年代微孔高效過(guò)濾器；40年代透析；50年代電滲析；60年代反滲透；70年代超濾和液膜；80年代氣體分離；90年代滲透汽化。此外，以膜為基礎(chǔ)的其它新型分離過(guò)程，以及膜分離與其它分離過(guò)程結(jié)合的集成過(guò)程(IntegratedMembraneProcess)也日益得到重視和發(fā)展。
一、膜分離原理
膜分離過(guò)程是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等)時(shí)，原料側(cè)組分選擇性地透過(guò)膜，以達(dá)到分離、提純的目的。不同的膜過(guò)程使用不同的膜，推動(dòng)力也不同。目前已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用的膜分離過(guò)程有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、滲析(D)、電滲析(ED)、氣體分離(GS)、滲透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等。
二、膜分離技術(shù)
反滲透、超濾、微濾、電滲析這四大過(guò)程在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，有許多商品化的產(chǎn)品可供不同用途使用。這里主要以反滲透膜和超濾膜為代表介紹一下。
2.1反滲透膜(RO)
反滲透膜使用的材料，最初是醋酸纖維素(CA)，1966年開(kāi)發(fā)出聚酰胺膜，高效過(guò)濾器后來(lái)又開(kāi)發(fā)出各種各樣的合成復(fù)合膜。CA膜耐氯性強(qiáng)，但抗菌性較差。合成復(fù)合膜具有較高的透水性和有機(jī)物截留性能，但對(duì)次氯酸等酸性物質(zhì)抗性較弱。這兩種材料耐熱性較差，最高溫度大約是60℃左右，這使其在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用中受到限制。
2.2超濾膜(UF)
超濾膜最初也是使用CA做材料，后來(lái)各種合成高分子材料得以廣泛應(yīng)用。其材料多種多樣，共同特點(diǎn)是具有耐熱、耐酸堿、耐生物腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。
目前使用最多的UF膜材料是聚芳砜和異丙基聚芳砜。這兩種材料的最大優(yōu)點(diǎn)是耐熱性非常強(qiáng)。聚芳砜的機(jī)械性能好，有優(yōu)良的耐氧化性能，通常使用時(shí)耐熱溫度可達(dá)8O℃，熱殺菌時(shí)耐熱溫度可達(dá)90℃，異丙基聚芳砜耐氧化性能更好，較高溫度下能夠保持良好的機(jī)械性能，耐熱溫度可達(dá)90℃，熱殺菌時(shí)可達(dá)98℃。進(jìn)行熱殺菌時(shí)，高溫水急速通過(guò)膜裝置，因膜裝置材料的熱膨脹系數(shù)不同，有時(shí)膜會(huì)發(fā)生泄漏?，F(xiàn)在，通過(guò)對(duì)環(huán)氧系粘合劑的組成、硬化條件的研究，已能夠制造耐50℃溫差的急速加熱冷卻的膜裝置。
三、分離膜的優(yōu)缺點(diǎn)
分離膜共同的優(yōu)點(diǎn)是：①節(jié)約能源；②在常溫下進(jìn)行，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，高效過(guò)濾器能夠防止食品品質(zhì)的惡化和營(yíng)養(yǎng)成分及香味物質(zhì)的損失；③食品的色澤變化小，能保持食品的自然狀態(tài)；④設(shè)備體積小且構(gòu)造簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，效率較高；⑤適用范圍廣，有機(jī)物和無(wú)機(jī)物都可濃縮，可用于分離、濃縮、純化、澄清等工藝。
分離膜的缺點(diǎn)是：①產(chǎn)品被濃縮的程度有限；②有時(shí)其適用范圍受到限制，因加工溫度、食品成分、pH、膜的耐藥性、膜的耐溶劑性等的不同，有時(shí)不能使用分離膜；③規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)較低，一般需與其他工藝相結(jié)合
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