膜的应用纸

论文简介:广泛存在于自然界中，因其含量低，早期化学合成率低，成本高，生产中使用危险溶剂，不能用于食品工业。膜分离具有以下特点:操作条件温和、能耗低、无相变、分离选择性好等。应用实例1:日本Asahi Medical公司首次将中空纤维聚丙烯腈膜用于血液透析和血液透析过滤。

关键词:膜，食品，工程，医学

1.在食品工业中的应用

蛋白质是生物体最重要的基本成分之一，氨基酸是蛋白质的基础。γ-氨基丁酸，或称氨基丁酸，是一种天然存在的非蛋白质氨基酸。它广泛存在于自然界中，由于其含量低，早期化学合成率低，成本高，生产中使用危险溶剂，不能用于食品工业。生物合成法生产氨基酸具有成本低、使用安全等优点，广泛应用于食品工业。氨络酸发酵液的分离纯化是实现氨络酸工业化生产的关键环节。膜分离具有以下特点:操作条件温和、能耗低、无相变、分离选择性好等。因此，通过生物合成获得高产的氨基己酸产品具有非常广阔的前景。江南大学食品科学与安全教育部重点实验室通过对乳酸菌的筛选和优化，使发酵液中氨基酸含量最高达到540mg/100ml，属于高水平。论文全集尽管如此，发酵液中氨基己酸的浓度仍然很低，仍然需要通过分离提纯来提高氨基己酸的纯度。研究表明，超滤、稀释过滤和纳滤相结合，可将发酵液中氨基酸络合物的纯度提高到原来的3.75倍，总回收率接近75%。如果用壳聚糖絮凝和活性炭吸附预处理，再用离子交换树脂分离，发酵液中氨基酸络合物的纯度可提高到原来的4倍以上，总回收率可达64.2%。

2.工程应用

丙烯腈是生产ABS/SAN、腈纶和己二腈的主要原料。腈纶占我国丙烯腈消费产品总量的50%以上，其次是ABS/SAN，约占25%。丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺发明于1959。在丙烯氨氧化生产丙烯腈的过程中，主要有以下几种环境污染:一是废气污染，二是废渣污染，三是废水污染。因为丙烯的氨氧化是在流化床中进行的，所以在反应过程中催化剂的损失是不可避免的，并且这些催化剂都由一些重金属组成。此外，丙烯腈生产过程中会产生大量的含氰废水，反应器急冷过程中也会产生大量的含氰废水。其中，反应堆急冷过程中产生的含氰废水比本文处理的废水氰化物含量更高，COD含量超过40000mg/L，最高可达80000mg/L，处理难度也相当大，现在只能焚烧处理。

制药行业率先采用膜分离技术处理含氰废水。一般制药行业产生的废水比较干净，机械杂质少，氰化物含量也比化工行业低，所以相对容易处理。因此，从20世纪70年代开始，国外采用膜分离技术处理制药工业含氰废水，处理后废水中氰化物含量小于1ppm，完全达到排放标准。该领域最早工业化生产的是德国一家制药公司，该公司在上世纪80年代建立了膜分离装置。过程中发现，原水中氰化物含量约为120 ~ 180 ppm，经过反渗透处理后，排放水中氰化物含量仅为0.2ppm左右(欧洲标准排放的废水中CN-浓度必须小于0.2ppm)。基本工艺流程是两级超滤，然后四级反渗透。装置最长运行周期为超滤18个月，反渗透36个月。

3.在医学上的应用

高分子分离膜广泛应用于医疗卫生领域，从医用纯水的制备以及蛋白质、酶、疫苗的分离、纯化和浓缩，到人工肝、人工肺、人工肾等人工器官，分离过程中以高分子膜为核心部件。

人工肾的研发是高分子分离膜在人工器官中应用最广泛的，是人工器官临床应用最成功的范例之一。因为其主要功能是排除血液中对人体有害的物质，所以必须强调该膜具有良好的血液相容性、渗透性和适合临床应用的机械强度。

纤维素膜透水性好，能有效去除肌酐、尿素等对人体有害的小分子物质，并具有一定的机械强度。因为纤维素是天然高分子材料，对人体基本是安全的。因此，纤维素是最早和最广泛使用的重要血液透析膜。事实上，纤维素膜的商业化极大地促进了血液透析成为临床常规治疗手段。

聚丙烯腈是少数已用于临床的合成高分子膜之一。与再生纤维素膜相比，聚丙烯腈膜对中等分子量物质的去除能力强，超滤速率是前者的几倍。同时具有优异的抗菌性和耐有机溶剂性。论文全集应用实例1:日本Asahi医疗公司首先中空化聚丙烯腈膜，并用于血液透析和血液透析过滤。膜为非对称膜，内径200μm，壁厚50微米；应用实例2:中国纺织大学将聚丙烯腈纺成中空纤维，组装成血液透析机，通过临床应用。

随着膜科学和医学的发展，人们对血液净化用膜材料的要求越来越高。据估计，到下世纪初，有可能研制出嵌入式高功能人工肾。这势必对现有血液净化膜的性能提出新的挑战。提高和拓展聚合物膜在血液净化领域的功能有两种途径:开发新的膜系统和对现有膜系统进行改性，以接近或达到生物膜的性能。

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