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 为大家介绍陶瓷膜及相关知识
日期:2020.08.27

  说到陶瓷膜可能很多人都是第一次听说,那么今天就让小编来为大家介绍一下究竟什么是陶瓷膜以及相关知识吧!

  陶瓷膜介绍

  一、简介

  陶瓷膜是无机膜中的一种,属于膜分离技术中的固体膜材料,主要以不同规格的氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅等无机陶瓷材料作为支撑体,经表面涂膜、高温烧制而成,多孔支撑层、过渡层及分离层呈非对称分布,过滤精度涵盖微滤、超滤、纳滤级别。

  二、特性

  相较于传统聚合物分离膜材料,陶瓷膜具有化学稳定性好,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂;机械强度大,可反向冲洗;抗微生物能力强;耐高温;孔径分布窄、分离效率高;使用寿命长等优点。

  三、膜分离优点

  1.在常温下进行:有效降低成分损失,特别适用于热敏性物质,如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。

  2.无相态变化:保持原有的风味,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩的3/1-8/1。

  3.无化学变化:典型的物理分离过程,不用化学试剂盒添加剂,产品不受污染。

  4.选择性好:可在分子级内进行物质分离,具有普遍滤材无法取代的卓越性能。

  5.适用性强:处理规模可大可小,可以连续也可以间隙进行,工艺简单,操作方便,易于自动化。

  应用领域

  生物制药

  无机陶瓷膜对发酵液澄清后,配套离子交换,有机纳滤膜浓缩,形成工艺集成化系统。

  无机陶瓷膜因其独特的耐化学腐蚀性、耐高温、分离精度等高性能已成为生物发酵行业优先选择的分离技术,可广泛用于有机酸(如柠檬酸、乳酸、衣康酸等)、抗生素(如红霉素、青霉素等)、维生素(如维生素B2、维生素B12等)、氨基酸等发酵液中菌丝体、大分子蛋白、酵母细菌壁碎片、细胞纤维等脱出。采用陶瓷膜分离技术完全优于板框、转鼓、离心、硅藻土等传统过滤方式。

  植物提取

  陶瓷膜植物提取以天然植物为原料(诸如菊芋洋姜、罗汉果、蓝莓、紫薯、名贵中草药等多类种植物),按对提取的最终产品用途和需要,通过现代化纳米陶瓷膜分离技术,进行高效率除杂、筛分、纯化一系列精细化控制过程,可定向获取到和浓集植物中的某一种或多种有效成分,而不改变提取有效成分结构。根据研究体系中分子的大小和性状,通过陶瓷膜筛分作用,可在分子水平上进行分离,分离相对分子质量为1000Da-30KD区间的广泛物质。

  中成制药

  膜分离技术可以使制药企业提高产品提取效率和品质、简化生产工艺、降低生产成本等。

  国内许多中药企业曾经尝试采用中空纤维膜过滤来取代醇沉工艺,但是限于膜材质的原因,有机超、微滤膜在应用于制药提取时存在着通量衰减快、膜的清洗和再生不彻底。膜的使用寿命短等缺点。

  无机陶瓷膜的出现弥补了传统醇沉法和有机膜分离法的不足。采用无机陶瓷膜分离技术可以滤除制药提取液中的蛋白质、淀粉、果胶等大分子物质以及微生物,而药物有效成分基本无截留;同时针对某些药液处理需求,采用陶瓷膜分离技术与有机膜超滤纳滤分离技术的结合而集成膜分离工艺,行程阶梯式过滤分离精制药液。合理地运用两类膜分离的优点应用于药物提取与精制。

  食品饮料

  在食品饮料的生产中,膜技术有两方面的主要应用:微滤、超滤膜技术用于澄清过滤;反渗透膜技术用于浓缩。

  传统分离提取方法主要采用机械过滤,高速离心及化学法处理等,传统方法澄清效果欠佳,而且容易使茶汁中许多有效成分连带被去除,造成风味的严重损失,产品质量差。

  以无机陶瓷膜分离技术为基础的集成膜分离技术处理红茶汁和绿茶汁可有效去除茶汁中的大部分蛋白质、果胶、淀粉等大分子物质,而茶多酚、氨基酸、儿茶素、咖啡碱等含量损失很少,醇不溶性物质(AIS)可去除38%-70%,使透明度提高92%-95%,茶汁外观清澈透明,口感好,茶汁不易二次浑浊和变质。

  同时对澄清后的茶汁采用反渗透浓缩,取代了传统的蒸发浓缩工艺。反渗透膜浓缩过程是常温无相变过程,避免了传统蒸发浓缩工艺的能耗高、香味损失大、产品粘度高、易返混等缺点。

  造纸废水处理

  无机膜具有能耐过程中高温的优点,这样就避免了为使用有机聚合物这类比较经典的分离技术而降低温度。氧化锆膜是第一个应用于这个领域的无机膜。

  通过酸式硫酸盐制造化学制浆工序中,残留的“黑液”含有木素硫化盐和小的有机物分子。高分子量的木素硫化盐可以通过加入多价盐作为促凝剂将其除去,但促凝剂的处理使得最后处理得到的水不能回用。无机超滤膜能够在过程中较高的温度下(90~140℃)分离和浓缩废水中的木素硫化盐,同时减少小分子有机物,这样就增加了木素硫化盐和糖的比值。而相对较高的错流速度和液体较高的pH值不适合有机膜的使用,无机膜分离处理得到的水可以回用。

  氯碱化工盐水精制

  盐水精制是氯碱生产的第一道工序,陶瓷膜主要任务是去除盐水中的钙镁离子、SO2-4、有机物、水不溶物及其悬浮物等杂质,制成精制盐水供烧碱生产使用。盐水的质量直接关系到后续过程的安全、稳定、高效运行,也影响着产品质量。通常氯碱企业采用化学和物理想结合的方法去除上述杂质。其主要过程为一些化学品与盐水中的钙离子、镁离子、SO2-4等发生反应,生产的沉淀沉降后排出,少量没有沉降的部分和其他悬浮物再利用过滤法去除。

  石油化工催化剂分离

  在石化和化工生产中,催化剂的应用非常广泛,反应后一般需要对产物和催化剂进行分离。无机陶瓷膜具有良好的耐热、耐化学溶剂和较好的机械强度,在石化和化工生产中显现了突出的优势,已经在多个企业得到应用。与传统沉降、板框过滤、离心分离不同,陶瓷膜在催化反应固液分离中采用错流过滤方式,具有耐高温、耐酸碱、耐溶剂等材料优势,与反应器耦合,可充分提高反应器的效率,分离精度高,可分离纳米级催化剂。

  工作原理

  陶瓷膜分离工艺是一种“错流过滤”形式的流体分离过程:原料液在膜管内高速流动,在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜,含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留,从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。

陶瓷膜