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1、+膜分离技术与现代油水分离技术的简介摘要膜分离技术是一项新兴的高效分离浓缩技术，分离纯化产品效果较好。随着现代工业技术的不断发展，油水分离技术也得到广泛应用。本文对膜分离技术和油水分离技术的分离机理、特点、种类进行了综述，并对分离技术的研究进展及其在各个方面分离纯化的应用现状进行了归纳，同时指出了该技术目前存在的问题并对其前景进行了展望。关键词：膜分离技术，油水分离技术AbstractMembrane separation technology was a new and highly efficient separation, concentration technology of sepa
2、ration and purification of products，good effect. With the continuous development of modern industrial technology, oil and water separation technology has been widely used. In this paper, the mechanism of membrane separation technology and oil-water separation technology, characteristics, types were
3、reviewed, the separation and its research progress in various aspects of the application of separation and purification were summarized，and the existing problems and prospect were pointed outKey word：membrane separation technology，oil and water separation一、膜分离技术简介1. 原理膜分离技术是一种使用半透膜分离方法，其分离原理是依据物质分子尺
4、度的大小，借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集，从而达到分离、提纯和浓缩的目的。现已应用的膜过程有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等，其中在食品工业中常用的有微滤、超滤和反渗透三种。2. 特点膜分离技术具有如下特点：(1) 膜分离技术是一种节能技术，膜分离过程不发生相变化。(2) 膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离过程，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品分离、浓缩、精制等。(3)膜分离技术适用分离范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级等
5、都有其用武之地，其关键在于选择不同的膜类型。(4)膜分离技术由于只是以压力差作为驱动力。因此，该项技术所采用装置简单，操作方便。3.膜分离技术在微生物制药中的应用多数抗生素的分子量在3001200范围，存在于胞外，从发酵液中提取。传统提取方法主要有：吸附法、溶剂萃取法、离子交换法和沉淀法。各种方法各有特点，但工艺往往都十分繁杂，所需时间长，易变性失活，需消耗大量的原料、 能耗高、回收率低、废水污染严重且处理难度大1。膜分离过程作为一门新型的分离、浓缩、提纯及净化技术，具有节能， 不破坏产品结构、少污染、操作简单、可在常温下连续操作、可直接放大、可专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同分离机制，
6、适于不同对象和要求。由于其特别适合用于热敏性物质的分离 ， 在食品加工、医药等领域有其独特的实用性。用于微生物药物分离和纯化中的膜分离技术主要涉及微滤、超滤、纳滤、液膜分离和反渗透等。4. 膜分离技术在现代中药提取制剂工艺中的应用微滤技术在中药提取工艺中的应用中，用孔径为0.21 mm的无机陶瓷膜对多种根及根茎类中药提取液进行微滤，证明无机陶瓷膜对中药水提液具有较好的澄清除杂作用2。用陶瓷微滤膜与醇沉法对照处理两种水提液，除杂率及有效成分得滤与醇沉法接近3。用陶瓷微滤膜与大孔吸附树脂联用精制苫苫卞抒液，其总黄酮吸附率与除杂率均优于醇沉大孔树脂法4-5。5.膜分离在其他方面的应用 膜分离技术在其
7、他各个方面都有广泛的应用。在食品机械方面，用牛奶制干酪，分离后得到乳清，其中含不少可溶蛋白质、矿物质等营养物质，但也含大量的难消化的乳糖6。用超滤法回收其中的蛋白质，可使蛋白质含量从3增加到50 以上，甚至高达80。膜分离技术在无水乙醇生产中也有应用7。6. 结语膜分离是一种应用很广泛的技术，为了使工业大生产提高产品质量，降低成本，缩短处理时间，今后的研究趋势将是分离技术的高效集成化。目前膜分离技术在各个方面的应用研究很活跃。影响膜分离在实际操作中迅速应用发展的主要障碍是膜的污染、堵塞。原料液的粘度很高，使膜通量衰减严重，无法继续分离， 更不用说投入工业化大生产。要实现生物制品提纯的规模性应用
8、，还要取决于相关方面的发展，如膜污染机制研究，性能优良、抗污染膜材料的研究。多种类型 的膜分离技术在生化产品应用中协同发展，超滤、纳滤、微滤技术联用，取长补短，实行多级分离是发展的趋势。2、 现代油水分离技术简介进人新世纪以来，油水分离技术已在石油化工、污水处理、食品工程等多个领域得到广泛应用。而由于油水混合状态、油水含量、油水混合液中所含的有机物种类、油水分离对象等多种因素的不同，导致油水分离难度变得越来越大，单一油水分离技术已不能满足现代工业发展和环境保护的需求，基于不同工作原理的多种油水分离技术随之而生，且为满足不同环境、目的以及处理效果的需求，应针对不同的对象采用不同的油水分离技术。1
9、. 物理分离法物理分离法是最早的油水分离法，应用领域较广，其优点是不会给油水混合液带来新的污染和杂质，不足之处在于油水分离效果不够彻底，油水分离时间长，设备占地面积大。(1)重力法分离原理重力分离法是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现水珠、悬浮物与油分离8。该方法是一种传统的实现油水分离的物理方法。对游离水有效，脱除乳化水的效果取决于油品的破乳化性能，不能脱除溶解水。重力法油水分离技术的工作原理是建立在“浅池原理”和 Stokes定律基础上开发而来的9。浅池原理为粒径一定的分散相液滴在连续相中的浮升或沉降的分离效率与两相流体的密度差、连续相流体的粘度、浮升面积以及单位
10、时间的处理量有关，而与浮升高度无关10。同时，对一定粒径的液滴而言，在层流条件下， 液滴浮升符合斯托克斯定律，则有油滴的理论脱除效率可表示为：分析得出，能够提高油水重力分离效率的方法有：增大油水两相间的密度差；增大浮升液滴的直径；增大油滴的浮升面积；降低水相粘度等。(2) 应用实例重力分离法 的典型实例是重力分油槽，重力分油槽多用于含水润滑油 的油水分离处理，其工作原理如图l所示。缓慢地从a口向槽内注油水混合液，混合液从隔墙的开口处b进入油槽。在流动过程中，由于重力的作用，油中的杂质和水分将自行沉淀被分离出来，我们就可以连续的从右边隔墙的上口C得到洁净的滑油，而从下口d不断流出分离出来的水分。
11、图1 重力分油槽工作原理图(3)研究现状重力分离法是最早出现的油水分离技术，其虽然受到设备占地面积大及分油时间长等不利因素的影响，但因分离过程无需外加动力，不消耗药剂，无二次污染，运行维护费用低等诸多优点，使得该技术的研究还在不断的深入拓展。孙治谦等11-12在研究油水重力分离过程油滴浮升规律中发现，重力沉降区域内流场相对平稳，油相相对浓度多集中于0.4 0.6，浮油和大粒径的分散油已基本浮升至顶部油层得到分离，而小粒径的乳化油滴在浮力作用下平稳缓慢浮升。张继坦等13研制了重力分离装置与冷却水循环散热水池匹配系统，并将该系统用于分离柴油机产生的油水混合液，实现了油水自动分离。现代油水分离技术中
12、研发和应用单一重力分离技术的科研机构或领域越来越少，重点是将重力分离法与其他分离技术相结合而形成的复合分离技术。2.化学分离法(1)原理现代油水分离技术中除了物理分离法，还有化学分离法也起到非常关键的作用。化学分离法是通过向油水乳状液中加入能够破坏稳定乳状液的化学剂（破乳化剂），以打破油滴在水相中或水滴在油相中稳定悬浮的状态，实现油滴或水滴的快速聚结，最终完成油水分离的方法。对W/O型的油水分散体系进行油品净化，其实质是乳化油破乳化的过程，对乳状液进行破坏的化学剂统称为破乳剂。(2) W/O型乳状液 W/O型乳状液主要是油（如石油、汽轮机油、液压油、齿轮油等）在开发、 运输或使用过程中混入水份
13、而形成的乳化油。目前，国内外通常用于润滑油的破乳化剂有环氧丙烷二胺缩聚物 国内代号T1001）或高分子聚醚（DL32，KR12） 等。吕崖等14在研究DL32破乳剂对船用油油水界面的影响中指出，含大量添加剂的船用油分水性能差的主要原因是添加剂分子吸附于油水界面，形成坚固的界面膜，阻碍了液滴的聚结；加入新型破乳剂DL32后，船用油分水性能得到明显的改善，破乳剂分子能强烈吸附于界面，形成不坚固的破乳剂界面膜，易于破碎， 实现乳化油破乳化。王建华等15将T1001和DL32作为破乳剂，研究汽轮机油乳化与破乳机制，结果表明，加入破乳剂后，体系的表界面张力进一步降低，破乳剂具有比防锈剂更强的表面活性，将
14、乳化剂从油水界面顶替下来，形成新的界面膜， 且新形成的界面膜强度较低，碰撞过程中液滴发生破裂，油水分离，发生破乳。该科研团队又采用含氢双封头与烯炳基聚氧乙烯聚氧丙烯醚合成一种新型聚醚与硅氧烷共聚物类汽轮机油破乳剂16-17，分别用搅拌法和蒸汽法评价其破乳化性能， 结果表明，合成的新型破乳剂在较低添加量时就显示出非常优异的破乳化性能， 其破乳化性能明显优于其他同类产品，且空气释放值和抗泡沫性也能满足标准要求。Wanli Kang18等将酚醛树脂聚氧乙烯、聚环氧丙烷、聚环氧丙烷聚合物作为破乳化剂，通过表征油水界面性质，研究合成水与原油的乳状液的破乳化性，结果表明，当加入破乳化剂后，界面弹性降低了油
15、膜的厚度和油膜存在时间以及强度； 当油膜厚度达到临界值，油膜发生破裂；界面弹性随破乳化剂用量增加而降低， 当破乳化剂到达一定剂量后，界面弹性将不再下降； 脱水率与界面弹性有关， 当不同破乳化剂混合后，界面弹性越低，脱水率越高。Hikmeat19也认为随着破乳化剂用量增加，水的分离率也增加，且分水率与破乳化剂的组成关系密切。(3) 结语无论是物理分离法，还是化学分离法都有其优点和局限性，适用范围各不相同，如果只采用一种分离方法，很多时候难以达到理想效果。实际使用过程中应针对不同的情况进行复配使用，以确定合适的油水分离方法。我国的油水分离技术与西欧和北美还存在一定差距，导致这种差距的原因复杂而繁多
16、，分离方法单一、化学试剂种类稀少是重要原因。以物理分离法和化学分离法为基础，有机整合， 深入研发新技术、新产品、新设备，可显著改善油水分离效果，提升油水分离率，降低经济损耗，推动油水分离技术的突破与创新，起到节能减排的作用。总之，正确运用油水分离技术，可提高油水分离率，降低成本、提升处理量。随着科技不断发展，人类对低碳经济、循环经济、绿色经济要求的不断提高，合理运用油水分离技术将会在石油、化工等多个领域显示出举足轻重的地位。参考文献：1 李十中，王淀佐，胡永平膜分离法回收土霉素结晶母液中的土霉素J 中国抗生素杂志，2002，27(1)：25 272 刘陶世，郭立纬，金万勤等无机陶瓷微滤技术精制
17、部分单昧及复方水提液 的研究J南京中医药大学学报：自然科学版，2001，17(5 )：30 1 3033 金万勤，高红宁，郭立纬，等陶瓷微滤膜微滤法与醇沉法澄清2种中药水提液的比较研究J中草药，2002，33(4 )：309-3114 高红宁，金万勤，郭立纬陶瓷微滤膜与大孔树脂联用精制苦参水提液中总黄酮J中成药，2001，23(9)：629-6315 于涛，钱和膜分离技术在提取银杏叶黄酮类化合物中的应用J无锡轻工大学学报，2004，23(6)：55-586 王戬，宋人楷膜分离技术及其在食品机械中的应用J吉林特产高等专科学校学报，2004，13(1)：12-14.7 刘继泉，胡存，秦娟妮膜分离技
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