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滤膜材料及微滤技术的应用

摘要:微滤膜若从1907年Bechhold制得系列化多孔火棉股膜问世算起,至今有近百年历史。微滤是一种精密过滤技术,微滤膜分离技术始于19世中国组织工程研究与临床康复175激2011滤膜材料及微滤技术的应用。
微滤膜若从1907年Bechhold制得系列化多孔火棉股膜问世算起,至今有近百年历史。微滤是一种精密过滤技术,微滤膜分离技术始于19世中国组织工程研究与临床康复175激2011滤膜材料及微滤技术的应用。

滤膜材料及微滤技术的应用

滤膜材料及微滤技术的应用



1背景:近年来,随着生物材料学的发展,微孔滤膜在其应用过程中,己逐步取代或提升了很多传统的过滤工艺,成为现代工业,尤其是高、精、尖端技术产业,如电子、生物制药、科学研究及质量检测等领域中保证产品质量不可缺少的重要手段之一,现代生物技术和制药工业发展的挑战加速了膜技术的进步。

目的:综述微滤技术的分离原理、特点、种类,介绍国内外滤膜材料的研究进展及其在各个领域中的应用。

方法:由第一作者于2011-03进行检索。检索中国全文期刊数据库(http://www.cnki.net/index.htm)及Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez/)1994-01/2010-12有关微滤技术、微滤材料的文章,检索词为“微滤技术,微滤膜,微孔滤膜”,文章语言种类为中文和英文,排除重复性研究。计算机初检得到60篇文章,阅读标题和进行初筛,保留其中的20篇归纳总结,其中中文19篇,英文1篇。

结果与结论:微滤又称微孔过滤,它属于精密过滤,能够过滤微米级或纳米级的微粒和细菌。基本原理是筛分过程,依据膜孔径(或截留分子质量)的不同,可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透膜。目前膜分离技术在各个方面的应用研究很活跃,但膜的污染、堵塞,原料液的黏度高,使膜通量衰减严重,无法继续分离,影响了膜分离在实际操作中迅速应用发展。

要实现生物制品提纯的规模性应用,还要取决于相关方面的发展,如膜污染机制研究,对性能优良、抗污染膜材料的研究。

将来多种类型的膜分离技术在生化产品应用中协同发展,取长补短,超滤、纳滤、微滤技术联用,实行多级分离是其发展趋势。

许亚夫,邹大江,熊俊。滤膜材料及微滤技术的应用。中国组织工程研究与临床康复,2011,15(16):2949-2952.纪中叶,是以静压差为推动力,利用筛网状过滤介质膜的“筛分,作用进行分离的膜过程。它的主要作用是从气相或液相物质中去除(截留)股体、细菌和固体物质,以达到净化、分离和浓缩等目的。

赣南医学院,资产管理处,信息工程学院,江西省赣州许亚夫,男,1958年生,广东省汕头市人,2007年江西广播电视大学毕业,实验师,主要从事生物材料、实验材料、仪器设备保养维护等方面的研究。

实施微孔过滤的膜称为微滤膜。微滤膜是均匀的多孔薄膜,厚度为90150pm,过滤粒径为0.025 10)m,操作压为0.010.2MPa.微滤膜的主要技术优点是:膜孔径均匀、过滤精度高、滤速快、吸附量少、无介质脱落等。它主要应用于食品饮料、医药卫生、电子、化工、环境监测等领域,如科研和环保部门对水和空气的检测分析、电子工业的空气和纯水净化、食品工业食用纯净水制造、医药和制药业用水的除菌和除微粒等。本文主要综述微滤技术的分离原理、特点及种类,介绍国内外滤膜材料的研究进展及其在各个领域中的应用。1资料和方法资料来源:由第一作者于2011-03进行检索。检索文章语言种类为中文和英文。

纳入标准:与微滤技术、微滤材料相关的文章。

排除标准:排除重复性研究。

数据的提取:计算机初检得到60篇文章,阅读标题和进行初筛,排除重复性研究,保留其中的20篇归纳总结,其中中文19篇,英文1篇。

2结果

2.1微滤技术的分离机制膜分离技术是一种以具有选择透过性的膜为分离介质,使用半透膜的分离方法,在常温下当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜,物料依据滤膜孔径的大小而通过或被截留,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。

微滤的过滤原理有3种:筛分、滤饼层过滤、深层过滤。微滤膜的分离机制十分复杂,影响因素较多。基于现已进行的研究,微滤膜的分离机制为筛孔分离过程,膜的物理结构对分离起决定性作用。此外,吸附、膜表面的化学性质和电性能等因素对分离也有影响。

2.2微滤技术的分离特点膜分离技术具有如下特点:①膜分离过程不发生相变化,因此膜分离技术是一种节能技术。②膜分离过程是在压力驱动下,在常温下进行分离,特别适合于对热敏感物质,如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。③膜分离技术适用分离的范围极广,从微粒级到微生物菌体,甚至离子级都有其用武之地,关键在于选择不同的膜类型。④膜分离技术以压力差作为驱动力,因此采用装置简单,操作方便。

2.3滤膜材料的种类及研究进展膜就结构而言可分为对称膜和非对称膜;根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜;依据膜孔径(或截留分子质量)的不同,可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜。微滤膜主要用于截留悬浮固体、细菌,超滤膜主要用于截留大分子有机物、蛋白、多肽等,纳滤膜主要用于截留小分子有机物、染料、重金属离子等,反渗透膜主要用于截留无机盐如氯化钠等。目前已开发的在医药工业中应用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤及反渗透等。

微滤、超滤、纳滤及反渗透4种膜的透过机制基本相同,都是以压力差为推动力的膜过程,当膜两侧存在一定压差时,可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,而微粒、大分子、盐等被膜截留下来,从而达到分离的目的。

其差别主要在于被分离物颗粒或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤、超滤、纳滤、反渗透各有特点,因而各有其特定的场合。微滤可单独使用,进行杀菌、除颗粒,也可作为其他膜过程的前处理;超滤则主要用于截留包括病毒、热原及蛋白质、明胶等大分子,并将其浓缩,此前要使用微滤进行预处理;纳滤和反渗透主要用于处理分子级的物质,但反渗透过程前也需要用微滤进行预处理,以保证膜的寿命。在中药现代研究中,应用较多的是微滤及超滤技术,尤其是超滤技术,而且近年来超滤技术与其他分离技术(如大孔吸附树脂)的联合使用已越来越广泛的被应用。

2.3.1微滤膜的应用微滤膜是膜分离技术的重要组成部分,主要基于筛分原理。微滤介于常规过滤和超滤之间,通常截留粒径大于0.05pm的微粒,多采用对称微孔膜,膜的孔径范围为0.15pm,主要用于药液的澄清,实现固态微粒、股体粒子等与水溶性成分分离,常作超滤的预处理过程。微滤膜材料分有机材料和无机材料两类。有机材料有纤维素酯类、聚矾、聚丙烯等,无机材料包括金属、陶瓷、金属氧化物、玻璃、沸石等。与有机膜相比,无机膜具有化学性质稳定、耐高温、抗污染性强、易清洗、机械强度高等优点,近年来发展迅速。