陶瓷膜分離工藝是一種“錯(cuò)流過(guò)濾”形式的流體分離過(guò)程:原料液在膜管內(nèi)高速流動(dòng),在壓力驅(qū)動(dòng)下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過(guò)膜,含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留,從而使流體達(dá)到分離、濃縮、純化的目的。
陶瓷膜是由孔隙率30%~50%、孔徑50nm~15μm的陶瓷載體,采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對(duì)稱復(fù)合膜。用于分離的陶瓷膜的結(jié)構(gòu)通常為三明治式的:支撐層(又稱載體層)、過(guò)渡層(又稱中間層)、膜層(又稱分離層)。其中支撐層的孔徑一般為1~20μm,孔隙率為30%~65%,其作用是增加膜的機(jī)械強(qiáng)度;中間層的孔徑比支撐層的孔徑小,其作用是防止膜層制備過(guò)程中顆粒向多孔支撐層的滲透,厚度約為20~60μm,孔隙率為30%~40%;膜層具有分離功能,孔徑從0.8nm~1μm不等,厚度約為3~10μm,孔隙率為40%~55%。整個(gè)膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小,形成不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)分布。
陶瓷膜根據(jù)孔徑可分為微濾(孔徑大于50nm)、超濾(孔徑2~50nm)、納濾(孔徑小于2nm)等種類。進(jìn)行分離時(shí),在外力的作用下,小分子物質(zhì)透過(guò)膜,大分子物質(zhì)被膜截留,從而達(dá)到分離、濃縮、純化、去雜、除1菌等目的
膜分離技術(shù)特點(diǎn)
膜分離過(guò)程是一個(gè){gx}、環(huán)保的分離過(guò)程,它是多學(xué)科交叉的高新技術(shù),它在物理、化學(xué)和生物性質(zhì)上可呈現(xiàn)出各種各樣的特性,具有較多的優(yōu)勢(shì)。
與傳統(tǒng)的分離技術(shù)如蒸餾、吸附、吸收、萃取、深冷分離等相比,膜分離技術(shù)具有以下特點(diǎn):
1.{gx}的分離過(guò)程
它可以做到將相對(duì)分子量為幾千甚至幾百的物質(zhì)進(jìn)行分離(相應(yīng)的顆粒大小為納米級(jí))。
2.低能耗
因?yàn)榇蠖鄶?shù)膜分離過(guò)程都不發(fā)生相的變化,相變化的潛熱是很大的。傳統(tǒng)的冷凍、萃取和閃蒸等分離過(guò)程是發(fā)生相的變化,通常能耗比較高。
3.接近室溫的工作溫度
多數(shù)膜分離過(guò)程的工作溫度在室溫附近,因而膜本身對(duì)熱過(guò)敏物質(zhì)的處理就具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前,尤其是在食品加工、醫(yī)藥工業(yè)、生物技術(shù)等領(lǐng)域有其獨(dú)特的推廣應(yīng)用價(jià)值。
4.品質(zhì)穩(wěn)定性好
膜設(shè)備本身沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的部件,工作溫度又在室溫附近,所以很少需要維護(hù),可靠度很高。它的操作十分簡(jiǎn)便,而且從設(shè)備開(kāi)啟到得到產(chǎn)品的時(shí)間很短,可以在頻繁的啟、停下工作。相比傳統(tǒng)工藝可顯著縮短生產(chǎn)周期。
5.連續(xù)化操作
膜分離過(guò)程可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作過(guò)程,滿足工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)際需要。
6.靈活性強(qiáng)
膜設(shè)備的規(guī)模和處理能力可變,易于工業(yè)逐級(jí)放大推廣應(yīng)用。膜分離裝置可以直接插入已有的生產(chǎn)工藝中,易與其它分離過(guò)程結(jié)合,方便進(jìn)行原有工藝改建和上下工藝整和。
7.純物理過(guò)程
膜分離是純物理過(guò)程,不會(huì)發(fā)生任何的化學(xué)變化,更不需要外加任何物質(zhì),如助濾劑、化學(xué)試劑等。
8.環(huán)保
膜分離設(shè)備制作材質(zhì)清潔、環(huán)保,工作現(xiàn)場(chǎng)清潔衛(wèi)生,符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。
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){gx}節(jié)能的新型分離技術(shù)。1925年以來(lái),差不多每十年就有一項(xiàng)新的膜過(guò)程在工業(yè)上得到應(yīng)用。
由于膜分離技術(shù)本身具有的優(yōu)越性能,故膜過(guò)程現(xiàn)在已經(jīng)得到世界各國(guó)的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化的今天,產(chǎn)業(yè)界和科技界把膜過(guò)程視為二十一世紀(jì)工業(yè)技術(shù)改造中的一項(xiàng)極為重要的新技術(shù)。曾有專家指出:誰(shuí)掌握了膜技術(shù)誰(shuí)就掌握了化學(xué)工業(yè)的明天。
80年代以來(lái)我國(guó)膜技術(shù)跨入應(yīng)用階段,同時(shí)也是新膜過(guò)程的開(kāi)發(fā)階段。在這一時(shí)期,膜技術(shù)在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫(yī)藥、生物、環(huán)保等領(lǐng)域得到了較大規(guī)模的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。并且,在這一時(shí)期,ggcd科技攻關(guān)項(xiàng)目和自然科學(xué)基1金中也都有了膜的課題。
目前,這一潛力巨大的新興行業(yè)正在以蓬勃的激1情挑戰(zhàn)市場(chǎng),為眾多的企業(yè)帶來(lái)了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。