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過濾器中的分離膜特點技術(shù)分拆
人們對膜進行科學(xué)研究則是近幾十年來的事。1950年朱達W.Juda試制出選擇透過性能的離子交換膜，奠定了電滲析的實用化基礎(chǔ)。1960年洛布(Loeb)和索里拉簡(Sourirajan)首次研制成世界上具有歷史意義的非對稱反滲透膜，這在膜分離技術(shù)發(fā)展中是一個重要的突破，使膜分離技術(shù)進入了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的時代。其發(fā)展的歷史大致為：20世紀(jì)30年代微孔高效過濾器；40年代透析；50年代電滲析；60年代反滲透；70年代超濾和液膜；80年代氣體分離；90年代滲透汽化。此外，以膜為基礎(chǔ)的其它新型分離過程，以及膜分離與其它分離過程結(jié)合的集成過程(IntegratedMembraneProcess)也日益得到重視和發(fā)展。
一、膜分離原理
膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動力(如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等)時，原料側(cè)組分選擇性地透過膜，以達到分離、提純的目的。不同的膜過程使用不同的膜，推動力也不同。目前已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用的膜分離過程有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、滲析(D)、電滲析(ED)、氣體分離(GS)、滲透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等。
二、膜分離技術(shù)
反滲透、超濾、微濾、電滲析這四大過程在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，有許多商品化的產(chǎn)品可供不同用途使用。這里主要以反滲透膜和超濾膜為代表介紹一下。
2.1反滲透膜(RO)
反滲透膜使用的材料，最初是醋酸纖維素(CA)，1966年開發(fā)出聚酰胺膜，高效過濾器后來又開發(fā)出各種各樣的合成復(fù)合膜。CA膜耐氯性強，但抗菌性較差。合成復(fù)合膜具有較高的透水性和有機物截留性能，但對次氯酸等酸性物質(zhì)抗性較弱。這兩種材料耐熱性較差，最高溫度大約是60℃左右，這使其在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用中受到限制。
2.2超濾膜(UF)
超濾膜最初也是使用CA做材料，后來各種合成高分子材料得以廣泛應(yīng)用。其材料多種多樣，共同特點是具有耐熱、耐酸堿、耐生物腐蝕等優(yōu)點。
目前使用最多的UF膜材料是聚芳砜和異丙基聚芳砜。這兩種材料的最大優(yōu)點是耐熱性非常強。聚芳砜的機械性能好，有優(yōu)良的耐氧化性能，通常使用時耐熱溫度可達8O℃，熱殺菌時耐熱溫度可達90℃，異丙基聚芳砜耐氧化性能更好，較高溫度下能夠保持良好的機械性能，耐熱溫度可達90℃，熱殺菌時可達98℃。進行熱殺菌時，高溫水急速通過膜裝置，因膜裝置材料的熱膨脹系數(shù)不同，有時膜會發(fā)生泄漏。現(xiàn)在，通過對環(huán)氧系粘合劑的組成、硬化條件的研究，已能夠制造耐50℃溫差的急速加熱冷卻的膜裝置。
三、分離膜的優(yōu)缺點
分離膜共同的優(yōu)點是：①節(jié)約能源；②在常溫下進行，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，高效過濾器能夠防止食品品質(zhì)的惡化和營養(yǎng)成分及香味物質(zhì)的損失；③食品的色澤變化小，能保持食品的自然狀態(tài)；④設(shè)備體積小且構(gòu)造簡單，費用較低，效率較高；⑤適用范圍廣，有機物和無機物都可濃縮，可用于分離、濃縮、純化、澄清等工藝。
分離膜的缺點是：①產(chǎn)品被濃縮的程度有限；②有時其適用范圍受到限制，因加工溫度、食品成分、pH、膜的耐藥性、膜的耐溶劑性等的不同，有時不能使用分離膜；③規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢較低，一般需與其他工藝相結(jié)合
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