膜分离技术及其应用研究进展

安全无毒，被广泛用作保健食品防腐剂。植酸能使许 多促进氧化作用的金属离子被螯合而失去活性，同 时还释放出氢，破坏分解油脂在 自动氧化过程中产 生的过氧化物，使之不能继续形成醛酮等产物。在植 物油中加少量的植酸即可抑制其氧化和水解酸败， 如在大豆油中添加0．01％-0 2％的植酸，可使大豆油 的抗氧化能力提高 4倍，在花生油中添加植酸还可 抑制具有强致癌作用的黄曲霉素的生成。 (2)食 品及果蔬保鲜剂 将少量的植酸加入到面包、色拉等食品中，可以 增强食品中天然色素和合成色素的稳定性，提高食 品保存功能和改善食品质量，防止油脂氧化，使其 色、香、味保持较长时间而营养不变。用植酸处理鲜 果和蔬菜，可使其保鲜期明显延长。 (3)酒类除金属剂 利用植酸的螯合性，可去除酒类、软饮料中的杂 质金属离子，增加爽口感。 (4)防腐等特殊功能添加剂 在食品加工过程中，由于植酸及其代谢物都没 有毒性，所以会成为一种比亚硝酸和焦亚磷酸盐更 好的防腐剂。用植酸代替硝酸盐加入酱制品中，可保 持色泽，且可避免硝酸盐对人体的危害 ；加入到鱼虾 罐头中，可防止乌粪石的形成 ；亦可防止贝类罐头加 工过程中生成的 H S与肉中铁离子等形成黑色物 质。作为发酵添加剂，植酸可促进微生物的生长。 3．化学工业方面的应用 (1)清洗剂的添加剂 植酸能与多种金属离子络合制成各种洗涤剂和 洗洁精的添加剂，使清洁去污能力明显增强：植酸不 仅能防龋齿，防止蛀牙，并能去除牙齿 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面附着的积 垢黄斑 ，可用于配制牙膏、漱口剂、牙齿粘结剂，并能 除去牙齿上的尼古丁和牙锈；植酸添加在洗发精中 有止痒去头屑的功效，用于洗涤剂中防止褪色；在化 妆品中添加植酸可抑制黑色素的产生，防止生成雀 斑；在护肤霜中加入植酸能抑制酪氨酸酶，而这种酶 是造成皮肤变黑的主要原因，所以能起到美白作用。 (2)涂料添加剂 植酸在高分子聚合物中能起到催化固化作用， 可有效地防止自聚结块。由于它有抗静电的能力，能 使烯烃聚合物具有良好的透明度 ，例如在制备聚胺 酯时，添加少量的植酸可以加速其固化，提高产品的 质量。植酸钡、磺化硬脂酸钡、苯磺酸钡等盐添加到 干性油、聚醋酸乙烯、醇酸树脂、环氧树脂等各种涂 料里，添加 1％的植酸可以改善涂膜的质量、硬度、柔 软性、粘接性、抗腐蚀性等。 (3)化工材料腐蚀的抑制剂 植酸的巨大螯合力使其本身及其盐类具有极强 的抗腐蚀性，多方研究结果证明履盖植酸盐的金属 与合金不但能抗腐蚀，尚能改善有机润饰涂料的粘 接性。此外，一般认为以铬酸盐处理钢表面的传统方 式不如植酸处理。 (4)水 的软化剂 在硬水中添加 10-250mg'L植酸或植酸钠可使水 软化，防止金属腐蚀和积垢，所以植酸是一种新型的 软化剂。 (5)其它作用 植酸用作 H o 稳定剂 ，其效果优于焦磷酸钠， 可促进无毒稳定剂 H o 在医药、食品等行业中的广 泛应用；植酸作防腐剂可添加于包装材料，以防包装 物质发生腐蚀 ；在树脂中掺入微量的植酸可长久保 持树脂对光和热的稳定性，有效地防止降解：在合成 橡胶工业中可用植酸代替一些毒性较高的抗氧剂 ； 用植酸处理陶瓷釉，可以减少发生铅中毒的几率。 4．冶金与金属加工方面的应用 (1)富集稀土元素 植酸分子量高达 660 04，与铁、铜、锰、钻等金属 以及稀土元素、贵金属有较强的亲和力，在强酸性溶 液里能形成定量的沉淀物，利用这个性质，从含有 0．047％钪的矿渣中，用浓盐酸加热处理，盐酸溶出的 钪加入植酸后便以植酸钪的形式被沉淀出来，回收 率可达 98％。 (2)电镀液添加剂 含有铜、锌、锡、镍、钻、钨、锰、铅等被履盖物的 可溶性阳离子的第一化合物与植酸及碱式金属盐的 第二化合物组成的电镀液中，植酸及其并存的盐类 与履盖性金属阳离子形成络合物，具有无毒、金属镀 膜外观好、附着力强等优点，也可用植酸处理金属表 面，便于电镀。 5．石油工业方面的应用 植酸可用作燃料油的防爆剂。将植酸的季铵盐 添加到沸点在250-400~C的燃料油中，可以增加导电 度，从而减少由于电荷的增加而可能引起的爆炸，添 加量为 10-500mg'kg，因此可作汽油、煤油、涡轮喷气 发动机燃料油等的防爆剂。易燃的有机物以植酸盐 作抗静电处理，能显著降低其抵抗力，有助于降低燃 料的爆炸性能，植酸盐曾被成功地用作飞机燃料的 维普资讯 http://www.cqvip.com 科技与爵发 0 m匾傲 一 添加剂以增加导电性。 6．纺织工业方面的应用 在填充许多不同植酸盐的羊皮纸挤压铜板时 ， 薄膜上并无氧化物出现，由此证实植酸具有抗静电 与抗氧化性。在纺织工业中，植酸可用作织物防皱处 理剂、纤维抗静电剂以及棉、聚酯、丝绸织物的阻燃 剂并具有保水性能。 二、市场 随着社会的进步，人们对饮食要求越来越高，对 回归自然的生态食品与医药保健品需求大幅上涨。 欧盟作为世界三大生态食品市场之一，市场潜力巨 大，我国目前生态食品年出口额约为 1000万美元。 1999年世界保健生态食品市场销售额达 240亿美 元，而且以每年 20％~30％的速度递增。保健食品能带 来可观的利润，世界知名的雀巢公司等许多大公司 纷纷瞄准这一新兴市场，加强研发力度 ，扩大投资， 发展势头可观。由于植酸有特殊的性能及广泛的用 途，且全球需求及售价 (目前 9万 )呈逐年上升趋 势 ，其开发前景十分广阔，其中植酸在生态食品与医 药保健品等方面的应用空间将不断拓展。 我国是农业大国，生产植酸、肌醇的原料非常丰 富，与原料短缺但技术高超的植酸、肌醇巨头 日本并 称世界植酸、肌醇生产大国，但我国在技术、管理方 面还存在一些问题。因此，我们应引进技术、完善管 理、培育具有国际竞争力的优质优价的名牌产品，与 植酸、肌醇巨头日本抗衡。近 30年来 ，肌醇、植酸行 业的实践表明，只有坚持自立于市场前沿与技术前 沿、不断增强对市场的敏锐判断力和对经济与技术 发展趋势的正确权衡、明确 目标、持续创新、领先营 销，才能立于不败之地。 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 辜斗 斗 斗 斗台斗 斗e斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 斗 辜 辜 ，33页 (2)防水剂 能降低混凝土在静水压力下的透水性外加剂，按 化学成分分有无机盐类防水剂(如氯盐防水剂、氯化 铁防水剂、硅酸钠类防水剂、铝盐防水剂等 )、有机硅 类防水剂(主要成分是甲基硅醇钠(钾 )和氟硅醇钠 (钾 )等 )、金属皂类防水剂(主要成分有硬脂酸、氨 水、氢氧化钾、沥青等 )、膨胀型防裂防水剂和混合型 防水剂等。 (3)防冻剂 顾名思义是为了在冬季施工过程中保证混凝土质 量添加的一种助剂。防冻剂组成复杂，一般减水剂、早 强剂、缓凝剂复合在一起可以起到防冻效果，如氯化 钠、氯化钙、硫酸钙、硫酸钠、硝酸钙、硝酸钠、亚硝酸 盐、碳酸盐、尿素、氨水、三乙醇胺、乙二醇、木钙、木 钠、萘系减水剂、蒽系减水剂、氨基磺酸盐、三聚氰胺、 有机硫化合物等。我国地域辽阔，尤其北方施工一般 都添加不同数量的防；东剂，因此积累大量的应用经 验，在施工过程中应采取一定保暖蓄热的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 配合防 冻剂的使用。 (4)养护剂 保障新拌混凝土中水泥水化顺利进行的过程叫 孙 养护。混凝土养护剂主要有四大类型，树脂型、乳胶 型、乳液型和硅酸盐型，国内使用较多的是硅酸盐型 和乳液型，硅酸盐型主要成分是硅酸钠 ，乳液型养护 剂主要有矿物油乳液和石蜡乳液等。 (5)脱模剂 在模板与混凝土之间起到隔离和润滑作用，使混 凝土在拆模时可以顺利脱离模板的助剂。脱模剂主要 类型有皂类脱模剂、油类脱模剂、乳化油类脱模剂、石 蜡脱模剂、化学活性脱模剂、油漆类脱模剂和有机高 分子脱模剂等。 三、结束语 随着建筑技术的发展，对混凝土要求也越来越多 样化，混凝土的施工环境和条件也越来越复杂。另外 混凝土施工工艺和原材料也不断进步和变化，因此混 凝土添加剂品种和性能也在日益增多，而且混凝土添 加剂合成技术简单，复配组成也不复杂，许多混凝土 添加剂是利用化学工业产生的废渣进行合成或改性， 因此有关企业可以根据市场需求，有针对性开发生产 出性能更好、质量更高、技术含量大的混凝土添加剂 产品 维普资讯 http://www.cqvip.com 麓 晶须硼酸镁的开发与应用进展 汪多仁 (吉化公司石井沟联合化工厂 132105) 晶须硼酸镁作为增强材料尺寸细小、无缺陷，具 有很高的杨氏模量和强度，具有显微增强与填充能力 及优异的力学性能和优良的耐热性。 一 、生产工艺 可用助熔剂法合成。反应以氯化纳为助熔剂，氢 氧化纳为晶种，将氯化镁与硼酸等复配成液浆后，经 喷雾干燥后制成干粉，再在高温下进行烧结制成烧结 块，用热水洗后即得长 20~50 Ll1TI，直径为 1~2 Ll1TI的 晶须硼酸镁。 二、应用拓展 随着节约能源、减轻环境污染的呼声越来越高， 交通运输工具等行业迫于减轻产品自重的压力，对轻 质高效材料的需求量也越来越大，解决这一需求的方 法是开发性能价格比高的轻质复合材料，即铝、镁及 其合金和塑料的复合材料。在航天航空领域，高性能 轻质复合材料已取得了丰硕成果，但由于价格较高使 民用工业很难接受。 复合材料价格居高不下的主要原因是增强材料 的价格和复合材料的生产工艺，而以增强材料的选择 更为重要。目前 ，实验室里研制出的晶须已不下百余 种，包括碳化物、氮化物、氧化物、硫化物、盐类、金属 化合物、金属、石墨等，但得到实际应用的仅有几种。 开发低成本、高性能的晶须已成为复合材料今后高速 发展的重要方向之一。 90年代后期，中日合作开发出以廉价的海盐化工 产品为主要原料的硼酸镁晶须，其价格是碳化硅晶须 的1／20"--1／30，是当今复合材料领域最有希望广泛应用 的晶须之一。 硼酸镁晶须耐强碱，浸在水中，水溶液显中性，能 很好地分散在有机或无机溶液中，可做进一步的表面 处理。作为廉价的晶须，硼酸镁晶须可应用在铝、镁、 合金和工程塑料中制成硼酸镁晶须增强金属复合材 料。 利用挤压铸造法可以制备硼酸镁晶须增强铝复 合材料：添加 20％的硼酸镁晶须，将预制件加热到 500~(2，铝液浇入温度 800~(2，在 100MPa的压力下保压 3min，可使复合材料弹性模量由 70GPa增加到 105GPa，增加了 50％；拉伸强度 由250MPa增加到 280MPa，增加了 12％。 硼酸镁晶须能使铝基材料力学性能提高，可利用 其轻质、高韧、耐磨损、耐腐蚀的特点，将其应用到许 多场合 ，如用于发动机活塞、连杆、压缩机气缸等耐 热、耐磨部件上。 硼酸镁晶须不仅可增强铝合金，也可以增强镁合 金。利用真空浸渍法制备的硼酸镁晶须增强镁合金 MB15复合材料，为增加晶须分布的均匀性、减少复合 材料内部的制备缺陷，对复合材料进行再挤压，挤压 比为 1：10，使弹性模量增加了10~／~20％。 在增强金属材料的晶须中，典型的晶须是碳化 硅、硼酸铝晶须。由于碳化硅价格昂贵，仅应用在航天 航空领域，而硼酸铝晶须作为廉价晶须在工业应用上 得到广泛关注。使用硼酸铝增强铝复合材料可制造汽 车活塞，但是晶须可与铝合金中的镁发生界面反应， 在某些场合，这种界面反应对材料产生不利影响，致 使它的应用受到一定的限制，而硼酸镁晶须不仅可增 强铝合金，也可以增强镁合金。 同为廉价晶须，氧化锌和钛酸钾在铝、镁中发生 的反应破坏了晶须本身的基本结构，而只有在极为特 殊的合金中才起到增强作用。 晶须硼酸镁尼龙 6复合材料的晶须添加量是 维普资讯 http://www.cqvip.com 美I 主要介绍适于中间体及精细化工行业应用和推广的高新技 术，例如新型合成技术，分离、糌碎、提纯技术，纳米技术及生物 技术等。可以是综合性或评述性，也可以是具体应用的心得和 体会。 膜分离技术及其应用研究进展 膜分离是指借助膜的选择渗透作用 ，在外界能量或化学 位差的推动下对混合物中溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和 富集。与其他传统的分离方法相比，膜分离具有过程简单、经 济性较好、往往没有相变、分离系数较大、节能、高效、无二次 污染、可在常温下连续操作、可直接放大、可专一配膜等优点。 另外膜过程特别适用于热敏性物质的处理，所以在食品加工、 医药、生化技术等领域具有独特的适用性。膜分离技术被认为 是 20世纪末至 21世纪中期最有发展前途的高新技术之一。 目前，膜产品的世界年销售额已经超过 100亿美元，而且年增 长率在 20％左右。 80年代是我国膜分离技术大发展的 10年 ，在这一阶段 初步完成了从实验室到工业化的过渡。目前我国研究所涉及 的领域遍及膜科学与技术，从材料的应用到产品的开发等各 方面。经过 20年的努力我国在膜分离技术的研究开发方面已 涌现出一批具有应用价值 ，接近或达到国际先进水平的成 果。如空气中有机蒸气的膜法脱除与回收技术；无机膜反应 分离技术；集成分离技术等。但从总体上讲，我国的膜分离技 术和世界先进水平相比还有不小的差距 ，还有待于进一步研 究开发。 一 、膜分离技术概述 1．饭羹 微滤(Microfiltration)主要是根据筛分原理 以压力差作 为推动力的膜分离过程。在给定压力下(50~lOOkPa)，溶剂、 盐类及大分子物质均能透过孔径为 (0．1~20 u m)的对称微 孔膜，只有直径大于 50nm的微细颗粒和超大分子物质被截 留，从而使溶液或水得到净化。微滤技术是目前所有膜技术中 应用最广、经济价值最大的技术。主要用于悬浮物分离、制药 行业的无菌过滤等。在微滤方面今后应着重研究开发廉价膜 组件 ；耐高温抗溶剂的膜及组件 ；不污染，易清洗的长寿命膜。 2．超蠢 超滤(Ultrafiltration)和微滤一样 ，也是利用筛分原理以 压力差为推动力的膜分离过程。同微滤过程相比超滤过程受 膜表面孔的化学性质的影响较大。在一定的压力 (100~1000 kPa)条件下溶剂或小分子量的物质透过孔径为(1~20 u m) 的对称微孔膜：而直径在 (5~lOOnm)之间的大分子物质或微 细颗粒被截留，从而达到了净化的目的。超滤主要用于浓缩、 分级、大分子溶液的净化等。在超滤方面今后应重点开发抗污 染膜；比较廉价的、长寿命的膜组件；低能耗的膜组件；抗溶剂 15％，其更适宜制作精小的工程塑料和电子电气用零 轮、轴承、拉锁等。 部件及超薄壁零部件。硼酸镁晶须增强复合材料具有 在增强塑料方面，硼酸镁晶须比钛酸钾晶须具有 优异的耐磨损及滑动性能，可做汽车的刹车片和离合 更强的性能；在增强镁、铝基金属材料方面，硼酸镁晶 器的衬片。和其他晶须一样，填充硼酸镁晶须的塑料 须可提高弹性模量10％"50~,6。硼酸镁晶须将以性能价 成型流动性好，接近于无填充的树脂，晶须可达到精 格比高的特点在复合材料市场上用于轻质、高效材料 细部件的任意角落，并且表面平洁光滑，成型精度高， 中，其需求越来越大，应用将会越来越广阔。 部件尺寸稳定性强。硼酸镁增强材料可作为滑轮、凸 ∞ 维普资讯 http://www.cqvip.com 的膜及组件：适用于高温、高 pH值和抗氧化的膜。 3．反渗透 反渗透 (Reverseosmosis)过程主要是根据溶液的吸附 扩散原理，以压力差为主要推动力的膜过程。在浓溶液一侧施 加一外加压力(1000~10000kPa)，当此压力大于溶液的渗透 压时，就会迫使浓溶液中的溶剂反向透过孔径为 0．1—1nm的 非对称膜流向稀溶液一侧，这一过程叫反渗透。反渗透过程主 要用于低分子量组分的浓缩、水溶液中溶解的盐类的脱除等。 在这方面今后应优先发展抗氧化膜 ：耐细菌侵蚀的膜 ：透水性 好的易清洗、消毒的膜。 4．蝻溶 纳滤是膜分离技术的一个新兴领域，纳滤膜(Nanofil— tration Membranes)是 20世纪 80年代末期问世的一种新型 分离膜 ，其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，约为 200~2000，由此推测纳滤膜可能拥有 lnm左右的微孔结构， 故称之为 “纳滤”。纳滤膜大多是复合膜，其表面分离层由聚 电解质构成，因而对无机盐具有一定的截留率。目前国外已经 商品化的纳滤膜大多是通过界面缩聚及缩合法在微孔基膜上 复合一层具有纳米级孔径的超薄分离层。纳滤也是根据吸附 扩散原理以压力差作为推动力的膜分离过程。它兼有反渗透 和超滤的工作原理。在此过程中，水溶液中低分子量的有机溶 质被截留，而盐类组分则部分透过非对称膜。纳滤能使有机溶 质得到同步浓缩和脱盐，而在渗透过程中溶质损失极少。纳滤 膜能截留易透过超滤膜的那部分溶质 ，同时又可使被反渗透 膜所截留的盐透过，堪称为当代最先进的工业分离膜。由于它 具有热稳定性、耐酸、碱和耐溶剂等优良性能，所以在工业领 域有着广泛的用途，随着纳滤分离技术越来越广泛地应用于 食品、医药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程，纳滤膜分 离机理的研究也成为当今膜科学领域的研究热点之一。 5．渗析 渗析 (Dialysis)也称透析是最早被发现和研究的膜现 象。它是根据筛分和吸附扩散原理，主要利用膜两侧的浓度差 使小分子溶质通过对称微孔膜进行交换 ，而大分子被截留的 过程。渗析主要用于从大分子溶液中分离低分子组分。由于超 滤技术的发展，渗析技术正逐渐被取代。但是近年来 ，血液渗 析技术的发展使渗析技术得到重视，血液渗析和血液超滤技 术互有补充 ，各有侧重。 6．电渗析 电渗析 (Electrodialysis)是膜分离技术中较 为成熟的～ 项技术，它的原理是利用离子交换和直流 电场的作用，从水溶 液和其他一些不带电离子组分中分离出小离子的一种 电化学 分离过程。电渗析用的是离子交换膜，这一膜分离过程主要用 于含有中性组分的溶液的脱盐及脱酸。电渗析的发展经历过 三次大的革新：(1)具有选择性离子交换膜的应用。(2) 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 出多层电渗析组件。(3)采用倒换电极的操作模式。今后在这 方面应重点研究的课题有 ：有较好的温度稳定性的膜：较好的 双极膜 ：蒸汽消毒膜；抗污染膜等。 7．气体分 离 气体分离(Gas separation)技术在 20世纪 90年代得到 巨大的发展 ，现已广泛应用于空气中富氧、浓氮、天然气分离 等领域。它的基本原理是利用溶液的溶解和吸附扩散原理 ，以 静压差 (1000~15000kPa)作为推动力，根据混合气体中各组 分透过膜的传递速率的不同而进行分离的过程。气体分离过 程用的是一种均聚物制成的非对称膜 ，这一过程主要用于气 体及蒸汽的分离。随着膜材料的进一步发展 ，气体分离这种高 效经济的技术将得到改进，将会有更大的发展。今后在这方面 开发的重点是：研制皮层厚度小于 5000nm的膜：开发高选择 性的膜材料 ；对膜的超薄皮层进行活化处理等。 8．渗透蒸发 渗透蒸发(Pervaporation)作为一种有相变化的膜 分离 过程是在近 20多年才迅速发展起来的新的液体混合物的分 离技术，可用于传统分离手段较难处理的恒沸物、近沸物系的 分离，微量水的脱除及水中微量有机物的去除。渗透蒸发是利 用溶液的吸附扩散原理 ，以膜两侧的蒸汽压差(0~100kPa)作 为推动力，使一些组分首先选择性地溶解在膜料液的侧表面 ， 再扩散透过膜，最后在膜透过侧表面汽化，解吸，而一些不易 溶解组分或较大较难挥发的组分被截留从而达到分离目的的 过程，此过程采用的是用均聚物制成的非对称可溶性膜。在这 方面今后应重点研究：具有较好抗溶剂性能的膜组件 用于酸 性、碱性以及被浓缩了的水溶液溶剂蒸汽中脱水的膜 ：用于有 机物之间分离的膜；从水中除去有机溶剂性能较好的膜等。 9．膜蒸馆 膜萃取 索和膜分离 膜反应 膜分离技术与传统的分离技术相结合，发展出了一些全 新的膜过程。例如：膜蒸馏、膜萃取、膜反应、亲和膜分离等。 这些新的膜过程在不同程度上吸取了膜分离和传统分离方法 的优点而避免了二者一些原有的缺点，是膜技术发展的主要 方向。 膜蒸馏是膜技术与蒸发过程结合的新型膜分离过程，它 应用疏水微孔膜，其特点是过程在常压和低于溶液沸点下进 行 ，热侧溶液可以在较低的温度(例如 40~50'(2)下操作 ，因 而可以使用低温热源或废热。与反渗透比较，它在常压下操 作 ，设备要求低 ，过程 中溶液浓度变化的影响小：与常规蒸馏 比，它具有较高的蒸馏效率，蒸馏液更为纯净，无需复杂的蒸 馏设备。膜蒸馏的弱点是 ：它是一个有相变的膜过程，热能的 利用率较低 ，通常只有 30％~50％，这是阻碍该过程大规模应 用的关键问题之一。而热效率的提高是和水通量的提高同步 维普资讯 http://www.cqvip.com 的，因此，该方面研究的课题就是如何提高膜蒸馏装置的通水 量。膜蒸馏的应用主要有两个方面，制取纯水与浓缩溶液。膜 蒸馏中的主要问题是 ：膜的热转移：膜的质量转移 ；能量回收 ； 溶质影响：传导中热损失；膜的润湿。膜蒸馏是充气膜过程中 的一种，充气膜不仅可以从非挥发性物质水溶液中分离水，它 也可以用于从水溶液中除去其它挥发性的物质，是一种有较 大应用前景的新型膜分离技术。 膜萃取又称固定膜界面萃取，它是膜过程和液一液萃取 过程相结合的新型膜分离过程。与通常的液一液萃取过程相 比，膜萃取过程的传质是在分隔料液和萃取液的微孔膜表面 进行，不存在通常萃取过程中的液滴分散和聚合现象。因此， 该过程的特点是萃取剂选择范围宽 ，在料液中夹带损失小；过 程不受 “返混”的影响和 ”液泛”条件的限制；可实现同级萃 取和反萃取过程，采用萃余物载体促进迁移，提高传质效率； 可以避免膜内溶剂流失。由于这些特点，膜萃取在某些传统分 离方法效率低下或束手无策的场合显示出它的特殊优越性。 近年来在这方面研究的热点是使用膜萃取过程分离发酵产品 ． 或利用膜萃取实现发酵耦合过程。 亲和膜分离是基于在膜分离介质上 (一般为超滤或微 滤膜 )利用其表面及孔内所具有的官能团，将其活化，接上具 有一定大小的间隔臂 (Spacer)。先用一个合适的亲合配基 (Ligang)，在适合条件下使其与间隔臂分子产生共价结合， 生成带有亲和配基的膜，再将样品混合物缓慢地通过膜，使样 品中参与亲和配基产生特异相互作用的分子 (配和物 Lig— ate)产生偶联或结合 ，生成相应的络合物 ，然后通过改变条 件，如洗脱液组成、pH值、离子强度、温度等，将 已和配基产 生亲和作用的配合物分子产生解离，将其接收下来，再将其膜 进行洗涤、再生和平衡，以备下次分离用。亲和膜分离技术刚 出现不久，还有许多理论和实际问题需要研究解决，尤其是制 备技术中的一些关键问题亟待攻克。 膜反应主要包括膜生物反应和膜催化反应两个方面，它 的主要特点是：反应转化率不受化学平衡限制i能提高复杂反 应的选择性 ；反应分离设施的同一化减少了设备投资和能耗。 其他的新型膜分离过程还有膜电极 ，膜分相，膜控制释放，无 机膜 ，双极膜，LB膜等在此不作叙述。 ■ 二、膜分离技术的应用领域 1．在化工及石油化工中的应用 在此领域 已开发应用的主要四大膜分离技术为反渗透、 超滤、微滤、电渗析，这些膜过程的装置设计都较成熟，已有大 规模~-rSk应用和市场。由于各国普遍重视环境保护和治理， 因而微滤和超滤分离在化工生产中的应用尤为常见，广泛用 于水中细小微粒，包括细菌、病毒及各种金属沉淀物的除去 等。例如：目前国内一些磷肥生产企业采用微滤膜分离除去磷 石膏废水中含氟的化合物。气体分离在化工和石油化工方面 的应用也颇具意义，例如：在合成氨工艺中回收 H ；在 3次石 油回采中从甲烷中分离 CO ；由膜分离氧和氨等。电渗析在 化工中的应用也较为广泛，例如 ：自然水的纯化，海水脱盐等。 醇类与水的沸点相差较小，所以醇类与水的分离要想达到理 想的分离效果，若采用传统的精馏分离将十分困难 ，采用电渗 析技术则变得较为方便。在化工生产中甲醛与己醛反应生成 季戊四醇，还生成副产物甲酸，采用电渗析法可有效地对季戊 四醇进行精制和分离。另外很多化工过程废气粉尘的回收以 及染料工业中的染料分级浓缩等也都利用了膜分离技术。在 石油化工生产中，膜技术广泛用于有机废气的处理；脱除天然 气中的水蒸气、酸性气体 ：天然气中氦的提取；合成氨弛放气 中回收氢气 ；制取富氧空气 ；催化裂化干气的氢烃分离等。膜 分离技术在化工、石油天然气工业中具有十分广阔的前景，它 对于生产设备的优化及提高经济效益都有着十分重要的作 用。尽管此项技术还有许多理论与实践问题有待于进一步研 究探讨 ，但作为一门新兴科学在不远的将来终究会在化工及 石油天然气工业中发挥巨大的作用。 2．在食品工业中的应用 至今 ，膜分离技术在食品工业中已得到广泛应用。主要 用于以下几个方面 ：(1)利用膜分离技术对植物蛋白进行浓 缩、提纯和分离。如：采用超滤和反渗透相结合的方法，进行大 豆乳清的分离回收：采用超滤和反渗透技术处理花生，可将花 生蛋白和花生油全部提取且无废料；采用超滤法从菜籽粕中 制取菜籽浓缩蛋白和分离蛋白等。(2)利用膜分离技术加工 乳制品。如农场采用反渗透就地对牛奶进行预浓缩后加工成 炼乳等制品；制造干酪前用超滤对牛奶进行组分分离；电渗析 除乳清灰分i利用膜生物反应器将乳糖转化为产成品 (例如 乳胶 )等。(3)利用膜分离技术对卵蛋白进行浓缩。如：采用 膜分离技术和喷雾干燥组合的生产工艺，可有效除去卵蛋白 中引起变色的葡萄糖和无机盐分子；采用超滤法可浓缩全蛋 等。(4)利用膜分离技术对动物血浆进行浓缩。如 ：采用超滤 技术，以板框式超滤装置来浓缩动物全血，目前 已可将其干物 质含量从 18％0-21％提高到 28％-30％。(5)利用膜分离技术对 明胶进行浓缩和提纯。动物的骨胳和肌肉组织中含有明胶，采 用超滤法目前可将明胶浓缩到固形物含量达 15％。(6)在含 酒精饮料(硬饮料 )加工中的应用。如：采用超滤技术可除去 酒中含有的不溶性蛋白、多糖、胶体和细菌等，从而达到提高 酒的澄清度 ，保持酒的色、香、味，同时达到无热除菌的目的。 (7)在非酒精饮料(软饮料 )加工中的应用。如：采用超滤澄 清法，可将果蔬汁中的蛋白质、淀粉 、果胶以及一些悬浮颗粒 维普资讯 http://www.cqvip.com ≥哪聿筹2 期| ll。_ l_ l1 l 一～艇 晕 -l_ll__ _l--|| L _ ll 全部除去，同时还可除去部分杂菌，而其风味物质、糖和维生 素等可得以保留；采用反渗透浓缩法进行橙汁、蓉茄汁的浓 缩；超滤净化饮料用水和矿泉水 反渗透浓缩生产速溶咖啡 等。(8)膜分离技术在处理淀粉废水中的应用。如：采用超滤 法可从马铃薯淀粉废水中回收蛋白质 ，该方法采用醋酸纤维 素管式膜，在蛋白质的凝固点下进行超滤运转，同时以含酶洗 剂对膜进行清洗。(9)膜分离技术在制糖工业中的应用。如： 采用反渗透法可对甜菜制糖厂的稀糖汁进行浓缩、处理含糖 废水，既可将水回收再利用，又能提高原料利用率 ；采用超滤 法可进行糖汁的净化，得到含糖量很高的清澈透过液及富含 蛋白质和果胶的浓缩液。(10)膜分离技术在食用油加工中的 应用。如 超滤可用于油脂的脱胶精炼和脱色、回收油料种籽 蛋白；反渗透可用于处理油厂锅炉用水、从废水中回收油脂、 回收催化剂；超滤和反渗透相结合可用于回收溶剂。(11)膜 分离技术在食品添加剂生产中的应用。如：采用超滤与反渗 透相结合可生产红曲色素及其他色素 ；采用超滤膜反应器可 连续生产环糊精 ；采用 YM 内压管式超滤装置对甜叶菊苷水 处理液进行净化处理 ；采用 PVC膜管式超滤器进行明胶浓 缩等。 膜分离技术用于食品加工有很多优点 ：与传统方法相 比，不会因加热而产生色、香、营养成分等质量指标的恶化；节 省能源、设备占地面积小：更重要的是由于分离膜性能的提 高，能在很高精度水平下分离各种成分。 3．在医药工业和医疗设备方面的应用 在制药工业中膜技术主要用于：(1)利用微滤技术进行 药物澄清．除去微粒、细菌 、大分子杂质等，或脱色；(2)利用 超滤和反渗透技术进行药液精制和浓缩 ：提取有效成分、有效 部位、有效单体；除去药液水分或小分子 ，尤其适用于热敏成 分药液的浓缩。(3)利用反渗透技术制备灭菌水，除热原水和 注射水等。(4)渗析技术在医药科学中的典型应用是人工模 拟肾脏进行血液的透析分离。(5)利用亲合膜技术，通过在膜 上固载特定的功能配位基。如：氨基酸、酶、抗体等，利用这些 功能配位基选择性地实现了物质的特异性分离 ，目前 已应用 于肝素、尿激酶、单克隆体、胰蛋 白酶等生物大分子的纯化和 分离。在医疗设备方面除了用于药物控制释放的膜技术外，膜 式人工肺，人工肾也都应用了膜分离技术，现在带有膜过滤器 的注射器也广泛被人们所接受。另外，用纳滤膜进行药物的浓 缩和提纯，用渗透汽化技术提取生物医药是两项新近投入使 用的技术。随着新的膜材料的出现以及膜成本的降低，膜技术 将会在医药和医院中起到更重要的作用。 4．在生物技术中的应用 在生物技术方面 ，膜技术也有各种应用，其中应用最广 泛的是微滤和超滤膜技术。例如 ：从植物或动物组织萃取液中 高新技术I_ 0 _ } 进行酶的精致：从发酵液或反应液中进行产物的分离、浓缩 等。另外，把酶或微生物固定于膜表面 ，使其发挥生物活性功 能，同时通过膜分离有用微生物，使过去的间歇式酶反应、分 离过程能连续进行。膜技术应用于蛋白质加水分解或精液生 产，有助于稳定产品质量，提高收率和降低成本。由于应用分 离膜可以在室温下进行物理化学分离，所以它特别适合于热 敏性生物物质的分离。可以想象膜分离技术在生物技术方面 将会得到越来越广泛的应用。但膜技术用于生物技术中也有 一 些问题 ，其中最主要是 与色谱法比较 ，分离精度不高。同时 多组分的分离做不到 膜上面容易形成附着层，使膜的通量显 著下降；操作结束后，膜清洗困难 ；膜的耐用性差。这几点是影 响膜技术在生物工程领域应用的最主要原因。因此，如何改进 和解决上述问题就成为膜分离技术在该领域应用的主要研究 方向。 5．在环境工程中的应用 随着工业的进一步发展，水源和大气被污染更加严重， 这就要求人类提高对它们进行处理净化的能力，因此膜分离 技术在环境工程中的地位越来越突出。应用膜分离技术来处 理工业废水、废气已经被证明是卓有成效的，在不少废水处理 中膜分离技术能实现闭路循环，在消除污染的同时变废为宝 ， 取得了较大的经济效益和社会效益。除了微滤、超滤、反渗透、 电渗析等过程以外 ，渗透汽化等其他膜技术也将在 21世纪的 环境工程中发挥极其重要的作用。需要说明的是膜分离只有 物质分离的功能，若要构成一个完整的环保处理系统 ，常需要 与其它处理技术组合使用。 除了上述几方面的应用外，当前膜分离技术的应用几平 涉及到国民经济的各生产研究部门甚至是国防建设领域中， 在此不一一赘述。 三、结束语 膜分离作为一种新型的分离单元操作过程 ，在技术进 步、产品结构调整、节省能耗及污染治理方面日益显示出其强 大的生命力和竞争能力。但目前，膜技术的发展受到了几个方 面的制约：一是膜产品的价格；二是膜污染 ；再有就是膜分离 性能的提高。如果在这几方面的问题能更好的解决的话，则膜 分离技术将会在国民经济中发挥更为重要的作用。可以预见， 21世纪的膜技术将在同其他各学科交叉结合的基础上，形成 一 门比较完整、系统的学科。它将在人类社会的发展史上起到 不可替代的重要作用。 (摘自《化工科技 》2002年第 4期 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com