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以陶瓷膜为代表的无机膜,由于具备良好的化学稳定性、生物稳定性及热稳定性,可耐酸碱及有机溶剂,在分离过程中无二次溶出物、无相变等诸多优点,广泛应用于食品工业,其中在果汁澄清和奶品生产中已占主导地位。在生物工程、医药工业、石油化工、精细化工、环保产业等应用也日趋广泛,其发展速度已初步体现陶瓷膜产业及其应用的经济、社会、生态价值。
陶瓷膜分离技术是根据体系中分子的大小和性状,通过膜筛分作用,在分子水平上进行分离,故可分离相对分子质量为1000-1000000的物质。
●陶瓷膜过滤元件是采用高纯度α-Al2O3在高温条件下烧制而成,具有筛分过滤作用的多孔固体连续介质。陶瓷膜主体可分为多孔膜和致密膜,呈多层不对称结构,主要由三层组成:支撑层、过渡层和分离层。
●支撑层通常由较大颗粒烧结而成,大约数毫米厚,作为膜的载体,主要用于保证膜的机械强度;分离层在膜管表面,一般厚度较薄(微米级),孔径较小,分布较窄,主要起分离作用;在膜分离层和支撑层之间通常可以包含一层或多层中间过渡层。
●根据过滤精度要求,可采用Al2O3、ZrO2或TiO2进行镀膜作为致密膜分离层。
●陶瓷膜厚度均匀,多为多孔膜,孔径通常在0.004~100μm、0.1~10μm及0.001~0.05μm。
●陶瓷膜不会像有机膜那样,由于处在高温、高压状态下或酸、碱体系下而发生膜本体或膜孔的溶胀。同时,陶瓷膜耐高温性能好,可在350℃稳定操作处理高温液体,并可用蒸汽反冲再生和高温原位消毒灭菌。
●通常在食品、医药、化工等生产过程中过滤介质的清洗是个难题,由于陶瓷膜分离装置通常采用错流过滤操作方式,以增加能耗来减少膜的表面沉积和浓差极化的影响。所以陶瓷膜膜面不易形成污染,可有效减轻膜领域的浓差极化这一普遍存在现象,有效地保持系统稳定的高处理通量,运行截留性能无变化。只要通过简便的清洗,即可在短时间内恢复膜性能,膜再生性能,且清洗成本低。
陶瓷膜使用寿命长,是有机膜材质的膜元件使用寿命的几倍甚至几十倍。陶瓷膜的机械强度大,其爆破强度大于107Pa,pH=0~14适用范围广,耐酸、耐碱、耐有机溶剂及强氧化剂性能好,而其他有些无机膜材质(如不锈钢)在酸体系内则很难工业化使用。
二、陶瓷膜技术参数
孔径 | 长度mm | 通道 | 工艺应用及项目例举阐述 |
2nm | 1020 | 19/37/61 | 精细化除杂、浓缩。研究院 |
5nm | 1020 | 19/37/61 | 精细化除杂、浓缩。发酵液,植物提取 |
10nm | 1020/1200 | 19/37/61 | 精细化除杂。发酵液,植物提取 |
12nm | 1020/1200 | 19 | 精细化除杂。发酵液、植物提取 |
20nm | 1020/1200 | 19/37/61 | 精细化预除杂、深除杂。发酵液、植物提取 |
35nm | 1020/1200 | 19/37/61 | 精细化除杂。发酵液、植物提取 |
50nm | 1020/1200 | 19/37/61 | 预除杂。发酵液、植物提取 |
200nm | 1020/1200 | 19/37/61 | 预除杂。发酵液、植物提取 |
陶瓷膜过滤分离系统在处理过程中,始终无相变、能耗低。相比传统的工艺方法,可有效降低成本,减轻后续工段操作压力,也为本段及后续工段设备的稳定运行打下良好基础,具有系统过滤分离、浓缩工艺集成化程度高,以及操作与维护简便等优点。
● 抗生素、氨基酸、核糖类、有机酸、维生素等澄清过滤;
● 钢体冷轧、金属切割含油乳化液废水、碱液废水、印钞等废水处理;
● 大豆深加工(大豆蛋白、大豆低聚糖、大豆)、中药提取、动植物提取;
● 牛奶的除菌、乳清蛋白的浓缩;
● 果蔬汁澄清和浓缩、啤酒葡萄酒除菌过滤;
● 催化剂、超细粉体的洗涤回收;
● 茶叶深加工、茶叶浸提液澄清过滤、茶叶类需要高温的澄清过滤过程;
● 用于酱油、醋等调味料的除菌澄清过滤。