超濾(Ultrafiltration)技術(shù)是一種膜濾法,也有錯流過濾(CrossFiltration)之稱。它能從周圍含有微粒的介質(zhì)中分離出10~100A的微粒,這個尺寸范圍內(nèi)的微粒,通常是指液體內(nèi)的溶質(zhì)。其基本原理是在常溫下以一定壓力和流量,利用不對稱微孔結(jié)構(gòu)和半透膜介質(zhì),依靠膜兩側(cè)的壓力差作為推動力,以錯流方式進行過濾,使溶劑及小分子物質(zhì)通過,大分子物質(zhì)和微粒子如蛋白質(zhì)、水溶性高聚物、細菌等被濾膜阻留,從而達到分離、分級、純化、濃縮目的的一種新型膜分離技術(shù)。
與傳統(tǒng)分離方法相比,超濾技術(shù)具有以下特點
1.濾過程是在常溫下進行,條件溫和無成分破壞,因而特別適宜對熱敏感的物質(zhì),如藥物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
2.濾過程不發(fā)生變化,無需加熱,能耗低,無需添加化學(xué)試劑,無污染,是一種節(jié)能環(huán)保的分離技術(shù)。
3.超濾技術(shù)分離效率高,對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。
4.超濾過程僅采用壓力作為膜分離的動力,因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、易于控制和維護。
5.超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制劑。
對于蛋白質(zhì)溶液,一般只能得到10~50%的濃度。超濾裝置是在一個密閉的容器中進行,以壓縮空氣為動力,推動容器內(nèi)的活塞前進,使樣液形成內(nèi)壓,容器底部設(shè)有堅固的膜板。小于膜板孔徑直徑的小分子,受壓力的作用被擠出膜板外,大分子被截留在膜板之上。
超濾開始時,由于溶質(zhì)分子均勻地分布在溶液中,超濾的速度比較快。但是,隨著小分子的不斷排出,大分子被截留堆積在膜表面,濃度越來越高,自下而上形成濃度梯度,這樣超濾速度就會逐漸減慢,這種現(xiàn)象稱為濃度極化現(xiàn)象。
為了克服濃度ji化現(xiàn)象,增加流速,設(shè)計了幾種超濾裝置:
1.無攪拌式超濾這種裝置比較簡單,只是在密閉的容器中施加一定壓力,使小分子和溶劑分子擠壓出膜外,無攪拌裝置濃度極化較為嚴重,只適合于濃度較稀的小量超濾。
2.攪拌式超濾攪拌式超濾是將超濾裝置位于電磁攪拌器之上,超濾容器內(nèi)放入一支磁棒。在超濾時向容器內(nèi)施加壓力的同時開動磁力攪拌器,小分子溶質(zhì)和溶劑分子被排出膜外,大分子向濾膜表面堆積時,被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產(chǎn)生濃度極化現(xiàn)象,提高了超濾的速度。
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