CN107376651A - 一种超滤膜分离方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超滤膜分离方法，包括以下步骤：S1、原料液通过增加泵进入初处理管，后进入超滤装置，一部分透过液通过冷凝管流入到透过液池，未透过超滤膜的浓缩液经电热交换器经过电热后与原料液汇流，进行循环浓缩，每次浓缩循环结束后，采用分光光度计进行检测浓缩液的浓度，达到所需浓度要求时，进行膜蒸馏，浓缩分离，得到浓缩液，且浓缩液的浓度高，操作简单；S2、超滤装置需要清洗时，利用加入保护液的透过液，经过增压泵进入超滤装置进行冲洗，料液接入特定的管路，流回透过液池，通过加入保护液的透过液，经过增压泵进入超滤装置进行清洗，节约，效果明显。

Description

一种超滤膜分离方法及装置
技术领域
本发明涉及膜分离领域，具体是一种超滤膜分离方法及装置。
背景技术
膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
随着我国膜科学技术的发展，相应的学术、技术团体也相继成立。他们的成立为规范膜行业的标准，在促进膜行业的发展中起着举足轻重的作用。半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新型分离技术。1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。由于膜分离技术本身具有的优越性能，故膜过程已经得到世界各国的普遍重视。在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。80年代以来我国膜技术跨入应用阶段，同时也是新膜过程的开发阶段，在这阶段，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来。在这一时期，膜技术在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、生物、环保等领域得到了较大规模的开发和应用。并且，在这一时期，国家重点科技攻关项目和自然科学基金中也都有了膜的课题。
其中超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶，但是其浓缩生物大分子时，得到的浓缩液低，比如，蛋白质溶液，一般只能得到10～50%的浓度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超滤膜分离方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超滤膜分离方法，包括以下步骤：
S1、原料液通过增加泵进入初处理管，后进入超滤装置，一部分透过液通过冷凝管流入到透过液池，未透过超滤膜的浓缩液经电热交换器经过电热后与原料液汇流，进行循环浓缩，每次浓缩循环结束后，采用分光光度计进行检测浓缩液的浓度，达到所需浓度要求时，进行膜蒸馏，浓缩分离，得到浓缩液；
S2、超滤装置需要清洗时，利用加入保护液的透过液，经过增压泵进入超滤装置进行冲洗，料液接入特定的管路，流回透过液池。
作为本发明进一步的方案：初处理管中设置有纸带过滤。
作为本发明进一步的方案：超滤装置采用中空纤维过滤新技术的超滤膜组件，且超滤膜的截留分子量范围是1000－200,000，超滤膜可截留大分子杂质（如蛋白、色素、多糖、提取物等），透过目标产物；也可截留目标产物，透过小分子杂质（无机盐、小分子色素、单糖、灰份等）和水。
作为本发明进一步的方案：电热交换器采用金属管壁电热，进行热交换。
作为本发明进一步的方案：分光光度计优选为721分光光度计。
作为本发明进一步的方案：保护液成分优选为配制1～5％的甲醛作为保护液。
一种超滤膜分离的装置，包括：电磁球阀、增压泵、压力计、电磁球阀、初处理管、超滤膜组件、电磁球阀、电热交换器、压力计、温度计、电磁球阀、分光光度计、电磁球阀、电磁球阀、电磁球阀、电磁球阀、增压泵、料液管路、透过液池、透过液池、膜蒸馏组件、浓缩液池，所述电磁球阀设置在原料液与增压泵之间，压力计设置在增压泵管路后，压力计用于检测原料液经过增压泵后料液的压力，电磁球阀设置在压力计后，电磁球阀与电磁球阀同时关闭时用于增压泵的检修，所述初处理管设置有纸带过滤组件，初处理管通过电磁球阀连接超滤膜组件，所述超滤膜组件上设置透过出口与浓缩出口，透过出口通过电磁球阀连接透过池，浓缩出口通过电磁球阀连接原料液，且在两者之间依次设置有电热交换器、压力计、温度计，浓缩液流动依次经过电热交换器、压力计、温度计最后到达原料液，原料液与膜蒸馏组件之间依次设置有分光光度计、电磁球阀，电磁球阀连接膜蒸馏组件，浓缩液经浓缩分离进入浓缩液池，所述透过液池通过增压泵连接超滤膜组件，且增加泵与超滤膜组件之间设置一个电磁球阀，超滤膜组件经过电磁球阀连接透过液池。
作为本发明进一步的方案：透过液池与透过液池底部经由管道连接，互通。
作为本发明进一步的方案：装置中设置电磁控制器，且任一电磁球阀都是由电磁控制器根据工作过程控制其打开或关闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种超滤膜分离方法采用分光光度计进行检测浓缩液的浓度，浓缩液到达所需浓度前进行浓缩循环，得到的浓缩液浓度高，操作简单；通过加入保护液的透过液，经过增压泵进入超滤装置进行清洗，节约，效果明显；一种超滤膜分离的装置可作为一个整体单元，相互并联或串联组合成大型浓缩分离装置，进行大规模的生产，浓缩分离高效。
附图说明
图1为一种超滤膜分离的装置组成示意图。
图中：1-电磁球阀、2-增压泵、3-压力计、4-电磁球阀、5-初处理管、6-超滤膜组件、7-电磁球阀、8-电热交换器、9-压力计、10-温度计、11-电磁球阀、12-分光光度计、13-电磁球阀、14-电磁球阀、15-电磁球阀、16-电磁球阀、17-增压泵、18-料液管路、19-透过液池、20-透过液池、21-膜蒸馏组件、22-浓缩液池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种超滤膜分离方法，包括以下步骤：
S1、原料液通过增加泵进入初处理管，后进入超滤装置，一部分透过液通过冷凝管流入到透过液池，未透过超滤膜的浓缩液经电热交换器经过电热后与原料液汇流，进行循环浓缩，每次浓缩循环结束后，采用分光光度计进行检测浓缩液的浓度，达到所需浓度要求时，进行膜蒸馏，浓缩分离，得到浓缩液；
S2、超滤装置需要清洗时，利用加入保护液的透过液，经过增压泵进入超滤装置进行冲洗，料液接入特定的管路，流回透过液池。
初处理管中设置有纸带过滤。
超滤装置采用中空纤维过滤新技术的超滤膜组件，且超滤膜的截留分子量范围是1000－200,000，超滤膜可截留大分子杂质（如蛋白、色素、多糖、提取物等），透过目标产物；也可截留目标产物，透过小分子杂质（无机盐、小分子色素、单糖、灰份等）和水，从而替代传统活性炭脱色、树脂除杂、结晶萃取等纯化过程，达到脱色、除杂及产品分级的目的。
电热交换器采用金属管壁电热，进行热交换。
分光光度计优选为721分光光度计。
保护液成分优选为配制1～5％的甲醛作为保护液，从而保护中空纤维膜组件不被微生物侵蚀而损伤。
请参阅图1，一种超滤膜分离的装置，包括：电磁球阀1、增压泵2、压力计3、电磁球阀4、初处理管5、超滤膜组件6、电磁球阀7、电热交换器8、压力计9、温度计10、电磁球阀11、分光光度计12、电磁球阀13、电磁球阀14、电磁球阀15、电磁球阀16、增压泵17、料液管路18、透过液池19、透过液池20、膜蒸馏组件21、浓缩液池22，所述电磁球阀1设置在原料液与增压泵2之间，压力计3设置在增压泵2管路后，压力计3用于检测原料液经过增压泵后料液的压力，电磁球阀4设置在压力计3后，电磁球阀4与电磁球阀1同时关闭时用于增压泵的检修，所述初处理管5设置有纸带过滤组件，初处理管5通过电磁球阀13连接超滤膜组件6，所述超滤膜组件6上设置透过出口与浓缩出口，透过出口通过电磁球阀15连接透过池20，浓缩出口通过电磁球阀17连接原料液，且在两者之间依次设置有电热交换器8、压力计9、温度计10，浓缩液流动依次经过电热交换器8、压力计9、温度计10最后到达原料液，原料液与膜蒸馏组件21之间依次设置有分光光度计12、电磁球阀11，电磁球阀11连接膜蒸馏组件21，浓缩液经浓缩分离进入浓缩液池，所述透过液池20通过增压泵17连接超滤膜组件6，且增加泵17与超滤膜组件6之间设置一个电磁球阀16，超滤膜组件6经过电磁球阀14连接透过液池19。
透过液池19与透过液池20底部经由管道连接，互通。
装置中设置电磁控制器，且任一电磁球阀都是由电磁控制器根据工作过程控制其打开或关闭。
一种超滤膜分离的装置的工作原理：
a、原料液的浓缩过程：（a1）电磁球阀1接收信号打开，原料液通过经由增加泵2，电磁球阀4打开，料液引入初处理管5，进行纸带过滤；（a2）电磁球阀13打开，料液进行超滤膜分离；（a3）透过液经由电磁球阀15，流入透过液池20；（a4）浓缩液通过电磁球阀7，进入电热交换器8，浓缩液热交换后进行温度检测与压力检测，汇入原料液；（a5）分光光度计12对原料液的浓度进行检测，未达到所需浓度标准时，进行上述浓缩循环；（a6）当达到浓缩液所需浓度标准时，电磁球阀11打开，浓缩液进入膜蒸馏组件，进一步浓缩分离，最后到达浓缩液池，且在浓缩分离过程中，电磁球阀14、电磁球阀16关闭不通；
b、超滤膜组件6清洗过程：（b1）添加过保护液的透过液由透过液池20通过增压泵17，电磁球阀16工作打开，透过液对超滤膜组件6进行清洗，（b2）透过液经由电磁球阀14流入透过液池19，且在超滤膜组件6清洗过程中电磁球阀13、电磁球阀15关闭不通。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种超滤膜分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料液通过增加泵进入初处理管，后进入超滤装置，一部分透过液通过冷凝管流入到透过液池，未透过超滤膜的浓缩液经电热交换器经过电热后与原料液汇流，进行循环浓缩，每次浓缩循环结束后，采用分光光度计进行测试浓缩液的浓度，达到所需浓度要求时，进行膜蒸馏，浓缩分离，得到浓缩液；
S2、超滤装置需要清洗时，利用加入保护液的透过液，经过增压泵进入超滤装置进行冲洗，料液接入特定的管路，流回透过液池。
2.根据权利要求1所述的一种超滤膜分离方法，其特征在于，初处理管中设置有纸带过滤。
3.根据权利要求1所述的一种超滤膜分离方法，其特征在于，超滤装置采用中空纤维过滤新技术的超滤膜组件，且超滤膜的截留分子量范围是1000－200000。
4.根据权利要求1所述的一种超滤膜分离方法，其特征在于，电热交换器采用金属管壁电热，进行热交换。
5.根据权利要求1所述的一种超滤膜分离方法，其特征在于，分光光度计优选为721分光光度计。
6.根据权利要求1所述的一种超滤膜分离方法，其特征在于，保护液成分优选为配制1～5％的甲醛作为保护液。
7.一种超滤膜分离的装置，其特征在于，包括：电磁球阀（1）、增压泵（2）、压力计（3）、电磁球阀（4）、初处理管（5）、超滤膜组件（6）、电磁球阀（7）、电热交换器（8）、压力计（9）、温度计（10）、电磁球阀（11）、分光光度计（12）、电磁球阀（13）、电磁球阀（14）、电磁球阀（15）、电磁球阀（16）、增压泵（17）、料液管路（18）、透过液池（19）、透过液池（20）、膜蒸馏组件（21）、浓缩液池（22），所述电磁球阀（1）设置在原料液与增压泵（2）之间，压力计（3）设置在增压泵（2）管路后，压力计（3）用于检测原料液经过增压泵后料液的压力，电磁球阀（4）设置在压力计（3）后，电磁球阀（4）与电磁球阀（1）同时关闭时用于增压泵的检修，所述初处理管（5）设置有纸带过滤组件，初处理管（5）通过电磁球阀（13）连接超滤膜组件（6），所述超滤膜组件（6）上设置透过出口与浓缩出口，透过出口通过电磁球阀（15）连接透过池（20），浓缩出口通过电磁球阀（17）连接原料液，且在两者之间依次设置有电热交换器（8）、压力计（9）、温度计（10），浓缩液流动依次经过电热交换器（8）、压力计（9）、温度计（10）最后到达原料液，原料液与膜蒸馏组件（21）之间依次设置有分光光度计（12）、电磁球阀（11），电磁球阀（11）连接膜蒸馏组件（21），浓缩液经浓缩分离进入浓缩液池，所述透过液池（20）通过增压泵（17）连接超滤膜组件（6），且增加泵（17）与超滤膜组件（6）之间设置一个电磁球阀（16），超滤膜组件（6）经过电磁球阀（14）连接透过液池（19）。
8.根据权利要求7所述的一种超滤膜分离的装置，其特征在于，透过液池（19）与透过液池（20）底部经由管道连接，互通。
9.根据权利要求7或8所述的一种超滤膜分离的装置，其特征在于，装置中设置电磁控制器，且任一电磁球阀都是由电磁控制器根据工作过程控制其打开或关闭。
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