一、反渗透等膜分离技术进展史
微滤超滤纳滤反渗透等膜分离是在20世纪初显现,20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能,又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤进程简单、易于操纵等特点,因此,目前已普遍应用于食物、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处置、电子、仿生等领域,产生了庞大的经济效益和社会效益,已成为现今分离科学中最重要的手腕之一。 膜能够是固相、液相、乃至是气相的。用各类天然或人工材料制造出来的膜品种繁多,在物理、化学、生物性质上呈现出各类各样的特性。
大多数人会以为,膜离咱们的生活超级遥远。其实不然,膜分离技术超级切近咱们的日常生活。如水、果汁、牛奶、保健品、中药、茶食物、饮料、调味品等咱们随时可能接触到的,都会用到膜分离技术。
二、微滤超滤纳滤反渗透等膜分离原理
膜分离进程是以选择性透过膜为分离介质,当膜双侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差、温度差等)时,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。不同的膜进程利用不同的膜,推动力也不同。目前已经工业化应用的膜分离进程有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等。
三、微滤超滤纳滤反渗透等分离技术
反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大进程在技术上已经相当做熟,已有大规模的工业应用,形成了相当规模的产业,有许多商品化的产品可供不同用途利用。那个地址要紧以反渗透膜和超滤膜为代表介绍一下。
反渗透膜(RO)
反渗透膜利用的材料,最初是醋酸纤维素(CA),1966年开发出聚酰胺膜,后来又开发出各类各样的合成复合膜。CA 膜耐氯性强,但抗菌性较差。合成复合膜具有较高的透水性和有机物截留性能,但对次氯酸等酸性物质抗性较弱。这两种材料耐热性较差,最高温度约是60℃左右,这使其在食物加工领域的应用中受到限制。
超滤膜(UF)
超滤膜最初也是利用CA做材料,后来各类合成高分子材料得以普遍应用。其材料多种多样,一起特点是具有耐热、耐酸碱、耐生物侵蚀等优势。
目前利用最多的UF膜材料是聚芳砜和异丙基聚芳砜。这两种材料的最大优势是耐热性超级强。聚芳砜的机械性能好,有优良的耐氧化性能,通常利历时耐热温度可达8O℃,热杀菌时耐热温度可达90℃,异丙基聚芳砜耐氧化性能更好,较高温度下能够维持良好的机械性能,耐热温度可达90℃ ,热杀菌时可达98℃。进行热杀菌时,高温水急速通过膜装置,因膜装置材料的热膨胀系数不同,有时膜会发生泄漏。此刻,通过对环氧系粘合剂的组成、硬化条件的研究,已能够制造耐50℃温差的急速加热冷却的膜装置。
四、分离膜的优缺点
分离膜一起的优势是:
①节约能源;
②在常温下进行,专门适用于热敏性物质的处置,能够避免食物质量的恶化和营养成份及香味物质的损失;
③食物的泽转变小,能维持食物的自然状态;
④设备体积小且构造简单,费用较低,效率较高;
⑤适用范围广,有机物和无机物都可浓缩,可用于分离、浓缩、纯化、澄清等工艺。
分离膜的缺点是:
①产品被浓缩的程度有限;
②有时其适用范围受到限制,因加工温度、食物成份、pH、膜的耐药性、膜的耐溶剂性等的不同,有时不能利用分离膜;
③ 规模经济的优势较低,一样需与其它工艺相结合。
膜分离技术在食物工业中还普遍用于制取纯净水和生产废水的处置。如最近几年来绝大多
数矿泉水生产厂家均采纳超滤或微滤技术除菌、除胶体、除絮凝物质和颗粒等。广东太阳神集团、海南杏仁露饮料公司、天津武清饮料厂、及各啤酒厂等都应用反渗透或电渗析制备纯水配兑饮料,大大改善了产品质量。等人别离采纳低压纳滤及二级反渗透系统对牛奶工业废水进行处置。纳滤的COD去除率达98% ,电导率可削减98%以上,Cr、Pb、Ni、Cd等有毒重金属离子的去除率均达100%;而二级反渗透系统对COD、电导率和悬浮固体的去除率均在99%以上,成功实现了废水的再生与回用。另外膜技术在原料液中除气、弃液中产品回收方面均有应用价值。
五、膜分离技术的前景
综上所述,膜分离技术在食物加工领域中的应用日趋普遍,利用膜技术生产的食物有其明显的优势。但需要改良的地址还很多,其中最要紧的是膜性能和膜装置的改良。膜性能的改善包括以下四个方面:
①开发透过率高、选择性强的膜;
②开发不易发生污染的膜;
③开发用简单的清洗方式即可清除污染的膜和膜装置和具有全自动反冲洗装置的膜分离系统;
④开发用简单的热蒸汽杀菌即可杀菌的膜和膜装置;
⑤膜清洗和爱惜技术;
⑥ 开发新的超薄膜,乃至是单分子膜,以实现低压下的高透过率。新型的目前大部份处于实验室规模,各国对膜技术的研究和开发投入了大量的人力物力,研究开发所用经费高达产值的6%~9%,1990年全世界制膜工业销售总额已达到40亿美元。膜技术是今世国际上公认的最具有经济效益和社会效益的高新技术之一,尽管分离膜存在一些缺点,但其优势超级明显。为了提高产品附加值及开发新产品而采纳膜分离技术是食物加工的进展方向之一,膜分离技术现已实现大规模的工业应用,因此也引发工业生产的重大革新。