啤酒過濾技術(shù)3-膜過濾

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1、膜過濾發(fā)展史◎1907年，德國人Bechhold發(fā)表第一篇關(guān)于微孔膜性質(zhì)的論文?！?925年，世界上第一個膜過濾公司成立：德國Sartorius公司?！?963年，美國四家公司首先用微孔膜進(jìn)行啤酒低溫過濾。膜過濾的類型1、按分離過程的不同來分類：微濾（MF）超濾（UF）反滲透過濾（ROF）滲析過濾（DF）電滲析過濾（EDF）氣體分離過濾（GPF）滲透氣體過濾（PVF）液膜過濾（LF）微濾、超濾和反滲透過濾是工業(yè)最為成熟的膜過濾技術(shù)；啤酒膜過濾主要使用微濾和超濾技術(shù)，尤其是微濾技術(shù)。微濾微濾使用的膜孔徑：一般在0.02-10um之間過濾推動力（壓差）：1-2bar具有膜孔不易

2、堵塞的優(yōu)點(diǎn)超濾超濾膜孔徑：一般在2nm-1um之間（截留分子量5×102－5×105）超濾介于納濾和微濾之間超濾和微濾之間無絕對分離界限超濾設(shè)備圖反滲透膜過濾圖納濾圖膜過濾的分類2、按成膜材料的不同來分：有機(jī)合成膜陶膜天然膜在啤酒廠運(yùn)用的膜主要是有機(jī)合成膜和陶膜，尤其是有機(jī)合成膜使用最多。有機(jī)合成膜的特性1、膜材特性制作有機(jī)膜的材料很多：尼龍66、聚丙烯、聚砜、聚四氟乙烯…。用于啤酒過濾的主要是前三種。1)聚砜聚砜類膜材有：雙酚A型聚砜（PSF）、聚芳醚砜（PES）、酚酞型聚醚砜（PES-C）、酚酞型聚醚酮（PEK-C）、聚醚醚酮（PEEK）。尤其是經(jīng)磺化處理的磺化聚砜膜，

3、膜表面帶正電荷，在啤酒過濾時(shí)，帶正電荷的大分子蛋白質(zhì)在被截留的同時(shí)，不會堵塞膜孔，有利于膜的清洗。聚砜類膜材的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)越的抗蠕變性能耐高溫（≤135℃）良好的耐強(qiáng)酸、耐強(qiáng)堿能力較強(qiáng)的抗氯能力（≤50ppm）缺點(diǎn)：耐壓性不高（≤4bar）有疏水性（不利于清洗劑的清洗）尼龍66的特點(diǎn)2)尼龍66優(yōu)點(diǎn)：耐壓性較好（≤6bar）良好的親水性（有利于清洗劑的清洗）耐熱性較好耐強(qiáng)堿能力中等缺點(diǎn)：不耐酸聚丙烯膜材的特點(diǎn)3)聚丙烯優(yōu)點(diǎn)：耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿的能力很強(qiáng)耐熱性很強(qiáng)耐壓性很高缺點(diǎn)：膜孔的形狀為狹縫狀：在使用的過程中可能會變形、撕裂，致使過濾性能變差。有機(jī)合成膜的分類1)按成膜材料

4、的不同來分：聚丙烯膜、尼龍66膜、聚砜膜等等。2)按膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)的不同來分：對稱膜：它僅由一層很厚的膜所組成。目前主要使用的是“對稱致密膜”。此類膜易堵塞，過濾速度慢。非對稱膜：它由一層很薄的多孔致密皮層和一層相對較厚的多孔支撐層所組成。此類膜不易堵塞，過濾速度快。在啤酒過濾中此類膜使用最多。有機(jī)膜的分類3)按濾膜在濾芯中的形狀不同來分：中空纖維膜（或稱“毛細(xì)管膜”）管狀膜（多為褶皺形狀）螺旋卷式膜膜過濾的分類3、按被濾液和濾清液在膜面兩側(cè)上的流動方向的不同來分：靜態(tài)膜過濾（又稱死端式膜過濾或傳統(tǒng)膜過濾）錯流膜過濾（又稱動態(tài)膜過濾或切線膜過濾）死端式膜過濾是指被濾液的流動方

5、向和濾清液的流動方向都與膜面呈垂直方向的過濾方式。隨著過濾的進(jìn)行，膜孔的表面和膜濾孔的納污空間會很快被填塞和覆蓋，過濾速度會越來越慢直至停止。這種方式僅適合于被濾液中固體物質(zhì)、膠體物質(zhì)及微生物等可截留物質(zhì)含量很低的膜過濾。錯流過濾被濾液的流動方向與膜面相切，濾清液的流動方向與膜面垂直的過濾方式。由于被濾液的流動方向與膜面相切，所以膜面上暫時(shí)性的覆蓋物會被不斷流入的液體所帶走，這樣膜濾孔就會恢復(fù)其過濾功能，因此過濾效率較高。錯流過濾的結(jié)果是：得到濾清液和被截留的濃縮物。有機(jī)濾膜的性能參數(shù)起泡點(diǎn)壓力：在泡壓法試驗(yàn)中，當(dāng)膜面上出現(xiàn)第一個氣泡時(shí)所對應(yīng)的壓力?？紫堵剩涸礁?，則過濾速度

6、越快。微孔膜的孔隙率很高，達(dá)80%。最大孔徑：利用起泡點(diǎn)壓力而計(jì)算出。平均孔徑：在泡壓法試驗(yàn)中，利用氣泡出現(xiàn)最多時(shí)的壓力來計(jì)算最小孔徑；最大孔徑和最小孔徑的平均值，即為平均孔徑?？讖椒植记闆r：膜中各一定大小的孔的容積占整個孔容積的百分比?？讖椒植荚骄鶆?，過濾技術(shù)越有保障。微孔膜的孔徑分布很均勻，如：平均孔徑為0.45um的膜，其波動范圍僅為±0.02um有機(jī)膜的性能參數(shù)垂直耐壓強(qiáng)度：膜單位面積上所能承受的垂直最高壓力，即：膜允許使用的最高壓力。水平拉伸強(qiáng)度：膜單位面積上所能承受的水平方向的最高拉力。耐溫性。耐酸堿性（適宜pH值范圍）疏水性或親水性純水透過能力（hl/h/m2

7、），耐氯能力、厚度、可萃取率、含水量、毒性、截留率…膜過濾功能元件的完整性檢驗(yàn)要求：既能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室個體過濾元件的完整性檢驗(yàn)，又能進(jìn)行在線集束過濾單元的完整性檢驗(yàn)。常規(guī)完整性檢驗(yàn)項(xiàng)目：保壓試驗(yàn)和泡點(diǎn)試驗(yàn)。保壓試驗(yàn)（壓力衰減試驗(yàn)）：當(dāng)用水或其它液體潤濕膜面后，由于液體的表面張力作用，液體會充滿濾孔，這時(shí)如果在膜的上游（進(jìn)入面）充入一定壓力的氣體（空氣或氮?dú)猓?，少量氣體就會在液體中溶解、并隨液體擴(kuò)散到膜的下游（出口面），這樣進(jìn)氣壓力就會衰減。如果膜濾元件完好，則壓力衰減值只能在一定的允許范圍內(nèi)，否則說明膜過濾功能元件已破