Ультрафильтрация и обратный осмос

Ультрафильтрация и обратный осмос это процессы разделения растворов с помощью мелкопористых полупроницаемых мембран. Мембранные методы разделения позволяют значительно эффективнее других известных способов, концентрировать и очищать целевые продукты с малыми потерями, сохраняя при этом биологическую активность и качество препарата.

На рис 51 приведена схема выбора метода разделения растворов в зависимости от величины находящихся в них частиц.

Примером использования метода ультрафильтрации является процесс концентрирования ферментов из КЖ в дрожжерастильных производствах, позволяющий отделить от целевого продукта значительное количество сопутствующих низкомолекулярных компонентов. При этом ферменты сгущаются в 50-100 раз и получается сироп с содержанием до 45% сухих веществ.

Обратным осмосом (ОО) называют процессы, связанные с разделением растворов средне- и низкомолекулярных органических веществ, размеры молекул которых соизмеримы с размером молекул растворителя. Принцип метода ОО рассматривается на рис.52.

Если в сосуд, разделенный полупроницаемой мембраной, через поры которой способны диффундировать только молекулы воды и не проходят более крупные молекулы, по одну сторону налить чистую воду, а по другую - раствор низкомолекулярного вещества, то при одинаковом давлении в обеих частях сосуда, вода будет диффундировать через мембрану в раствор. Это явление самопроизвольного переноса молекул растворителя в раствор через мембрану называется осмосом и прекращается при определенной разности уровней раствора и растворителя, а давление этого столба жидкости называется осмотическим.

При создании над раствором давления Р, превышающего осмотическое, растворитель переходит в обратном направлении через мембрану. Это явление носит название ОО.

Применение метода ОО позволяет сконцентрировать растворенные компоненты. Осмотическое давление повышается с увеличением концентрации растворенных веществ и для низкомолекулярных веществ может составлять десятки мПа. Поэтому процессы ОО проводятся обычно при Р>5 мПа. При обратном осмосе используют мембраны, пропускающие в основном воду.

Ультрафильтрация (УФ) - процесс разделения коллоидных частиц и растворенных веществ, размер молекул которых превышает размер молекул растворителя более чем в 10 раз. При УФ используют мембраны, пропускающие воду и низкомолекулярные вещества. Этот метод наиболее эффективен при концентрировании и очистке высокомолекулярных соединений, например ферментов. Растворы ВМС имеют низкое осмотическое давление и поэтому процессы УФ протекают при давлениях ниже 0,6 мПа.

Общим для методов ОО и УФ является разделение растворов под давлением с помощью полупроницаемых мембран. Различия же состоят в свойствах мембран и в рабочих давлениях, при которых протекают эти процессы.

Дата добавления: 2014-01-14