食品分离技术——膜分离技术优秀PPT.ppt
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回顾传质分离过程:包括平衡分离过程和速率控制分离过程。按分离性质分类二、食品分离新技术在食品工业中的重要性第七章膜分离技术一、膜分离技术的发展历程1953年,佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透淡化海水;1960年,Loeb与Sourirtajan发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜,反渗透(RO)首次用于海水及苦咸水淡化。但至20世纪60年代中期,才应用于工业上。1957年中国科学院化学所开始了离子交换膜的研究。1964年海军医学研究所研制出咸水淡化器。1970年北京市环境保护科学研究所建立电渗析淡化水站,淡化水生产量达100m3/d以上;二、膜分离技术的基本概念浸透:仅有溶液中的溶剂透过膜向纯水侧或浓溶液侧移动,而溶质不透过膜的分离现象。从膜功能上来说,膜分离技术主要包括:过程反渗透技术是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而不能透过溶质的选择透过性,对溶液施加压力以克服溶液的渗透压,使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。反渗透的压力差为1~10MPa。2、反渗透的特征参数溶质的透过率(脱除率)与半透膜的特性、压力差、溶质分子大小、分子形状、所带电荷以及此溶质是否为制膜材料的溶剂成分等因素有关。(二〕超滤(Ultrafiltration,简称UF)超滤系统,6t/h超滤过程与反渗透过程非常接近,只不过超滤膜孔径稍大,而反渗透操作压力较高。从半透膜的角度来看,超滤可以看成有较大孔径的反渗透膜。(三)、纳滤〔Nanofiltration,NF)某公司不同膜的截留率比较主要用于饮用水的软化、脱色、脱异味,脱可溶性有机物、农药、合成洗涤剂等。抗生素的浓缩和纯化;肽和氨基酸的分离;果汁的高度浓缩;牛奶及乳清蛋白的浓缩;农产品的综合利用阿鸥纳滤净水机微滤〔MicroFiltration)、超滤〔UltraFiltration)、纳滤(NanoFiltration)、反渗透(ReverseOsmosis)(四)电渗析(Electrodialysis,ED)电渗析过程原理图电渗析器运行注意:防止浓水侧膜面沉淀结垢。实际应用的电渗析器(五〕渗透蒸发的实质是利用高分子膜的选择性透过来分离液体混合物。其原理如图所示。渗透汽化分离示意图(惰性气体吹扫)(六〕各种分离法的适用范围及性质四、膜分离过程中应注意的几个问题2、膜的压实(二〕浓缩极限五、膜分离装置(一〕膜的性质孔道结构膜的孔道结构对膜的透过通量、耐污染能力等操作性能具有重要影响。主要分为对称膜和不对称膜两种。膜的孔道特性孔道特性包括孔径、孔径分布和孔隙率。3.水通量(二)膜的分类及性质2、性质硝酸纤维素膜2.2非多孔性膜〔均质膜)结构较为致密。其特点为分离系数较高,但渗透系数较低。主要有硅橡胶膜,适用于气体分离和渗透蒸发,用于气调保鲜有较好的效果。另一类微孔膜由纤维素的聚合物制成,用于微孔过滤或超滤。板框式(Plate-and-Frame)膜组件膜材料为惰性,不吸附溶质1960年,Loeb与Sourirtajan发明了第一代高性能的非对物理分离法:以被分离对象在物理性质方面的差异三、膜分离的基本方法及其原理从经济上考虑,对操作的压力有最高限→浓缩有最高极限。9、何谓纳滤?与超滤、反渗透之间有何区别?超滤:在一定压力(0·1~0.11、膜浓缩过程中是否可以通过增大压力实现充分浓缩?盐、生理活性物质的分离抗生素的浓缩和纯化;牛奶及乳清蛋白的浓缩;透过,称之为膜的选择透过性。膜分离是对溶液中不同溶质的分离,每一种溶质是由阴离子交换基团为季胺、叔胺和仲胺等。2、膜分离技术在乳品工业中的应用阴离子交换膜:只能吸附阴离子,并通过阴离子而阻止阳离子。阳离子交换膜:只能吸附阳离子,并通过阳离子而阻止阴离子。2.5液膜:几种主要分离膜的分离过程(三)膜组件1.管式(Tubular)膜组件管式膜组件是将膜固定在内径10~25mm,长约3m的圆管状多孔支撑体上构成的,10~20根管式膜并联或用管线串联,收纳在筒状容器内即构成管式膜组件。2.板框式(Plate-and-Frame)膜组件其设计类似于常规的板框过滤装置,膜被放置在可垫有滤纸的多孔的支撑板上,两块多孔的支撑板叠压在一起形成的料液流道空间,组成一个膜单元,单元与单元之间可并联或串联连接。3.螺旋卷式(SpiralWound)膜组件膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通过适当的方式被组合在一起,然后将其装人能承受压力的外壳中制成膜组件。通过改变料液和过滤液流动通道的形式,这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的形式。4.中空纤维(HollowFiber)膜组件将大量的中空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中空