膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)等，膜分離采用錯(cuò)流過(guò)濾或死端過(guò)濾方式。

一、膜分離類型

常規(guī)膜分離技術(shù)有微濾、超濾、納濾、反滲析，以及結(jié)合電化學(xué)技術(shù)的電滲析、連續(xù)電除鹽等。

1、微濾技術(shù)微濾(MF)

又稱微孔過(guò)濾，根據(jù)篩分原理以壓力差作為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程。膜的孔徑范圍通常在0.1～20μm，能從氣相或液相中截留大直徑的菌體、懸浮固體及其他污染物。微濾膜一般由陶瓷、金屬等無(wú)機(jī)材料，或醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等有機(jī)材料制造。

2、超濾技術(shù)

超濾分離技術(shù)(UF)也是由壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離過(guò)程，膜的孔徑在0.0015～0.02μm之間，推動(dòng)壓力在100～1000kPa。通常截留相對(duì)分子質(zhì)量在1000～300000，股超濾膜能對(duì)大分子有機(jī)物(蛋白質(zhì)、細(xì)菌)、膠體、懸浮固體等進(jìn)行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機(jī)物的分離純化、除熱源，是替代活性炭過(guò)濾器和多介質(zhì)過(guò)濾器的優(yōu)良產(chǎn)品。

3、納濾技術(shù)

納濾(NF)是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)，其截留相對(duì)分子質(zhì)量在100～1000，孔徑為幾納米，故稱為納濾。納濾膜的截留特征是以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NaCl、MgS0₄、CaCl₂溶液的截留率來(lái)表征，對(duì)小分子有機(jī)物等與水、無(wú)機(jī)元素進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行。

4、反滲透技術(shù)

反滲透膜(RO)的截留對(duì)象是除水以外的所有離子、小分子，如可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)等。以膜兩側(cè)靜壓為推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)對(duì)水的凈化提純，獲得高質(zhì)量純水。廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)純凈水、軟化水、無(wú)離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

5、電滲析與連續(xù)電除鹽技術(shù)

電滲析分離技術(shù)(ED)是一種利用電能的膜分離技術(shù)，在直流電場(chǎng)的作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)水中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，使某種離子通過(guò)膜轉(zhuǎn)移到另一側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純。

將電滲析技術(shù)與離子交換技術(shù)有機(jī)結(jié)合而成的連續(xù)電除鹽(EDI)技術(shù)是在電場(chǎng)的作用下進(jìn)行水的電解，通過(guò)離子交換膜的離子選擇通過(guò)功能，結(jié)合陰陽(yáng)樹(shù)脂的加速離子遷移能力，去除進(jìn)水中大部分的離子，以使產(chǎn)水達(dá)到電導(dǎo)率低于0.2μs／cm，符合鍋爐補(bǔ)給水的要求。既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點(diǎn)，又彌補(bǔ)了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足。

6、新型膜分離技術(shù)

在傳統(tǒng)膜分離技術(shù)廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，越來(lái)越多的新工藝對(duì)膜分離技術(shù)提出更高的要求：一方面要提高膜的工作性能，增加膜通量、減輕膜污染、降低壓力驅(qū)動(dòng)消耗等；另一方面力求盡力降低成本，簡(jiǎn)化膜的制造技術(shù)，延長(zhǎng)單膜使用時(shí)間。由此誕生了滲透汽化膜、液膜和動(dòng)態(tài)膜等新型膜分離技術(shù)。

二、材料與儀器

1、材料

實(shí)驗(yàn)原料購(gòu)自黃海海域新鮮馬尾藻，其余試劑為分析純，95％乙醇，無(wú)水乙醇，氯化鈣，純水，GB／T6682規(guī)定的二級(jí)水。SE酶液，F(xiàn)E酶液，北京雷力海洋生物新產(chǎn)業(yè)股份有限公司自制。

2、儀器

磁力攪拌水浴鍋(金壇市良友儀器有限公司)，鼓風(fēng)干燥箱(北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司)，離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)，超濾膜組件(天津膜天膜科技有限公司)，微濾膜組件(四川久潤(rùn)環(huán)保有限公司)，納濾膜組件(通用電氣)，原子吸收儀(三利光譜儀器)，凱氏定氮儀(杭州匯爾儀器)，氯離子濃度儀(上海圣科儀器設(shè)備有限公司)。

三、試驗(yàn)方法

1、原料預(yù)處理

采用預(yù)先清洗并干燥的馬尾藻粉末，設(shè)置料液比(1:10)，加入相當(dāng)于原料10％的氯化鈣，在65～75℃溫度條件下，充分?jǐn)嚢杼崛?h，放出料液，離心操作處理后，蒸發(fā)濃縮至料液的70％，停止，降溫至41±3℃，分別加入SE酶及FE酶，分別處理3h與2h，停止酶解，迅速升溫至90℃，滅酶10min，離心處理后，向料液中加入相當(dāng)于三倍體積的95％乙醇，沉降靜置lh，離心得到沉降物，干燥備用。

2、相關(guān)含量的檢測(cè)

（1）設(shè)置指標(biāo)

通過(guò)文獻(xiàn)查閱得知，針對(duì)馬尾藻寡糖，影響其純度的指標(biāo)主要為蛋白含量，鹽分，以及重金屬含量。作為一種表征，設(shè)置蛋白含量，氯離子，砷含量三指標(biāo)為主要衡量指標(biāo)。

（2）蛋白質(zhì)含量檢測(cè)

參照GB5009.5—2016。

（3）氯離子含量檢測(cè)參照GB／T5750.5—2006。

（4）砷含量檢測(cè)參照GB／T5009.11—2003。

（5）原料測(cè)量值蛋白含量13.55％，氯離子1678mg／L，砷含量23.61ppm。

3、膜處理試驗(yàn)

（1）超濾試驗(yàn)

將上述的樣品稱取一定的量，配置成5％溶液，導(dǎo)入超濾裝置，進(jìn)行超濾濃縮操作，當(dāng)液體體積濃縮至初始體積的70％時(shí)，加入10％的水，持續(xù)濃縮，加水5次，至最終濃縮體積至初始體積的40％，停止超濾操作，放出料液，備用。

（2）超濾微濾試驗(yàn)

取預(yù)處理樣品(同超濾試驗(yàn))，保證所取物料量一致，仍配置成5％溶液，先導(dǎo)入微濾裝置，開(kāi)始微濾操作，濃縮至初始體積的80％時(shí)，加水量10％，繼續(xù)濃縮，加水3次，最終濃縮至初始體積的70％，停止微濾操作，將料液轉(zhuǎn)移至超濾裝置，繼續(xù)濃縮，加水量10％，加水5次，至最終濃縮體積為初始體積的40％，停止超濾操作，放出料液，備用。

（3）超濾微濾納濾試驗(yàn)

取同樣質(zhì)量的樣品，配置成5％濃度的溶液，先導(dǎo)入微濾裝置，開(kāi)始微濾操作，濃縮至初始體積的80％時(shí)，加水量10％，繼續(xù)濃縮，加水3次，最終濃縮至初始體積的70％，停止微濾操作，將料液轉(zhuǎn)移至超濾裝置，繼續(xù)濃縮，加水量10％，加水5次，至最終濃縮體積為初始體積的40％，停止超濾操作，將料液轉(zhuǎn)入納濾裝置，加水20％，控制壓力0.2mPa，濃縮至料液為初始料液的20％，停止納濾操作，放出料液，備用。

四、結(jié)果與討論

1、超濾試驗(yàn)結(jié)果與討論

從表1可以看到，處理前后，蛋白的含量略有減少，氯離子和砷含量的含量無(wú)明顯變化。

2、超濾微濾結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果與討論

從表2中可以看到在采用微濾和超濾結(jié)合分離之后，砷含量及蛋白含量的去除非常明顯，分別達(dá)到了50％與70％以上的去除率。

3、超濾微濾結(jié)合納濾試驗(yàn)結(jié)果與討論

從表3中，可以看到在設(shè)置納濾操作后，砷含量及氯離子含量的減少較為明顯，在超濾微濾結(jié)合試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，砷含量仍有20％的去除率。

4、三種不同的試驗(yàn)方式對(duì)于除鹽除砷除雜蛋白的綜合比較

五、結(jié)論

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用膜處理的合理搭配使用后，可以有效去除巖藻寡糖中的雜質(zhì)蛋白分子，也能較好的控制鹽分含量，以及去除不必要的重金屬離子含量，對(duì)于多糖的分離純化有顯著的作用。

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