1。1。2  超滤膜的应用

(1)在水净化领域的应用

近年来,超滤技术在水净化领域中的研究正飞速发展。超滤膜是阻隔悬浮微粒和胶体物质的有效屏障,它不但可以截留水中绝大部分的细菌、病毒及水生生物等杂质,同时还可以保留人体所必需的一些微量元素,在工业污水和饮用水处理中的应用十分广泛。但由于超滤膜的截留分子量较大使其在滤除可溶性盐、重金属离子及部分小分子不溶性有机物时分离效果较差,因此,将超滤与其他工艺相结合就成为了众多专家学者所研究的新热点。采用PVDF超滤膜和活性炭纤维的组合工艺来净化饮用水,先用活性炭纤维来吸附小分子有机物和金属离子,再以PVDF超滤膜作为终端截留过滤,这样不仅可以有效的防止活性炭纤维吸附漏菌,还能够提高超滤膜的净水效率[5]。Klaus Hagen[6]等将一定量的粉末活性炭(PAC)加入到超滤膜装置中,组成吸附-固液分离工艺流程来净化饮用水,其实验结果表明,将PAC的吸附作用与超滤膜的截留作用组合在一起可以明显改善处理工艺的分离性能,延缓超滤膜通量的下降速率,并从根本上有效减少饮用水中消毒副产物的产生,有益于人体健康。

(2)在蛋白质浓缩领域的应用

目前,超滤正逐步取代空间排阻色谱,成为了蛋白质脱盐、脱醇及浓缩富集的首选方式[7]。近年来,超滤技术已成功的被应用于回收和脱盐干酪乳清和大豆乳清中的高营养价值蛋白[8~10]。Chay Pak Ting等[11]采用截留相对分子质量分别为1×104和3×104的聚醚砜(PES)膜,在压力为0。14 MPa、料液pH为8。0及温度为50 °C的操作条件下对卵高磷蛋白进行了浓缩和脱盐处理,其实验结果显示,卵高磷蛋白分别被浓缩了6。25倍和5。92倍,粗产物产率分别为84。7%和84。4%,提纯效率与传统方法相比有了显著的提高。超滤技术在滤除重组蛋白药物中的内毒素方面也有着极高的研究价值。Jang等[12]采用截留相对分子质量为1×105的超滤膜研究料液中蛋白质量浓度对内毒素滤除效率的影响,其实验结果显示,当蛋白质量浓度为8。8 g/L时,超滤膜对内毒素的滤除率仅为37。9%,而当蛋白质量浓度渐渐降低,内毒素的滤除率反而升高,当蛋白质量浓度降到2 g/L时,此时的内毒素滤除率可高达99。6%。

(3)在其他领域的应用

超滤技术在乳制品生产过程中可以有效的将乳清浓缩并用于再生产,以此来达到节约牛奶的目的,降低乳制品生产的原料成本[12,13];酿酒行业为达到延长酒浆保质期和改善风味的目的,也会采用超滤技术来减少产品中蛋白质、糖类等杂质的含量,避免因采用加热方式杀菌而形成的浑浊成分析出[14]。

超滤膜处理技术在化工生产、分离纯化生物和医药制品、食品和饮料加工、湿法冶金、超纯水和饮用水的制备以及废水的处理等领域均有着非常广阔的应用前景[15]。随着膜制备技术和改性方法的研究开发,超滤膜的使用范围将会越来越广,不断深入人们生活的各个方面。

1。1。3  超滤膜的材料

在分离膜技术的发展中,对于膜材料的研发是非常重要的,其物化性质和结构决定了膜分离的过程。良好的热稳定性和化学稳定性、耐酸碱腐蚀、抗氧化、抗微生物侵蚀及良好的成膜性是对膜材料性能的一般要求[16]。此外,根据膜的不同用途有时还会对膜材料有一些其他特殊的要求,如在进行气体分离实验时会选择对透过组分具有优先溶解性和扩散能力的膜材料等。因此,选择适当的膜材料是制备出具有良好性能的分离膜的首要条件。目前,已经有十多种有机高分子材料和无机材料被证明能够较好的应用于制备超滤膜。其中,有机高分子材料由于具有韧性较好、成本低廉、操作工艺简单及所制膜的结构形态易为控制等优点,成为了制备超滤膜过程中中应用最为广泛的膜材料。较为常用的超滤膜膜材料有醋酸纤维素(CA)、聚砜(PS)、PES、聚乙烯(PF)、聚丙烯(PPS)、PVDF及聚丙烯腈(PAN)等[17]。论文网

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