Question

膜分离的原理

Answer 1

膜分离技术原理是依靠膜孔道的大小、形状和化学性质的不同，使溶液中的不同成分经过膜时发生选择性的传输，从而实现分离和纯化。

一、膜的种类

1、超滤膜：该膜一般用于大分子的去除。分离限制约为1000Da以上。超滤膜的分级宽度、截留效率和通量等指标与分子质量、形状、电荷密度和环境有关。

2、微滤膜：该膜一般用于细胞、胶体和悬浮物的去除。分离限制约为0.1-10μm左右。

3、纳滤膜：该膜一般用于小分子的去除。分离限制约为50Da至1000Da之间。

4、反渗透膜：该膜一般用于水、离子和小分子的去除，特别适用于海水淡化和废水处理。分离限制约为0.1-10nm左右。

二、传递机理

1、膜分离技术是一个复杂的传质与反应过程，其主要传递机理包括压力驱动、电势驱动和浓度梯度驱动。

2、压力驱动是利用外部压力差将溶液强制通过膜暴露在膜孔道的两侧，当溶质分子尺寸小于膜孔径时，会通过膜而大分子则被保留在膜层中。

3、电势驱动是利用外界电场的作用，使有电荷的分子或离子带电穿过膜层，实现离子或低电荷物质的分离；浓度梯度驱动是指在膜过程中通过维持膜的两侧溶液的浓度差，从而推动分子向低浓度区域传递。

三、应用领域

1、膜分离技术广泛应用于化工、制药、生物工程、食品加工等各个领域。如：在食品工业中，利用超滤膜去除乳制品中的脂质、细胞和乳清。

2、在化工工业中，使用反渗透膜进行水的淡化和除盐；在生物技术工业中，利用纳滤膜实现分离纯化蛋白质等。