物料调整:针对高浓度多肽溶液(如发酵液、酶解液),先进行 pH 值调节、过滤除杂(如离心、粗滤),避免大颗粒杂质堵塞膜孔。
温度控制:根据多肽稳定性,将物料温度控制在适宜范围(如 20-50℃),防止高温导致多肽变性。
循环浓缩:物料从料罐进入旋转膜组件,透过液(水及小分子杂质)排出,截留液(高浓度多肽)回流至料罐,不断循环直至达到目标浓度。
错流速率调节:通过调节旋转轴转速(通常 1000-3000 转 / 分钟)和错流流量,控制膜面剪切力,确保高浓度下膜通量稳定(如维持 10-30 L/(m²・h))。
对于分子量较小的多肽(如寡肽,分子量 < 1000 Da),选用 50-100 nm 孔径的陶瓷膜;
对于较大分子多肽或蛋白质,选用 100-500 nm 孔径膜,实现准确截留。
浓缩后的多肽溶液可进一步通过层析、电泳等技术纯化,或直接进行喷雾干燥、冷冻干燥制备多肽产品。 自主研发流速可调式旋转膜设备,通过动态剪切使通量提升至传统膜 2-3 倍。氧化锆制备中动态错流旋转陶瓷膜设备图片
传统工艺:减压蒸馏浓缩,温度 60-80℃,有效成分黄连素损失率 15%,能耗 200kWh / 吨。
陶瓷膜工艺:常温错流浓缩,黄连素保留率 98%,能耗 120kWh / 吨,生产周期缩短 50%。
原工艺:板框过滤 + 离心,收率 85%,滤渣含水率 70%,需频繁更换滤布。
陶瓷膜工艺:直接膜分离,收率 96%,滤渣含水率降至 40%,设备连续运行 30 天无需停机清洗。
动态错流旋转陶瓷膜分离浓缩设备凭借技术优势,正逐步替代传统分离工艺,成为医药化工行业提质增效、绿色生产的重要工具,尤其适用于高附加值产物的分离与资源回收场景。 氧化锆制备中动态错流旋转陶瓷膜设备图片离心力分段处理料液,外圈高剪切应对高浓度。
1. 生物发酵液的菌体浓缩与产物分离
某医药企业处理含菌体 12 g/L、黏度 80 mPa・s 的发酵液,采用 φ19 mm 旋转陶瓷膜组件(孔径 0.2μm),在转速 1500 r/min、温度 50℃条件下,连续运行 72 小时,通量稳定在 80 L/(m²・h),菌体截留率>99%,浓缩倍数达 10 倍,相比传统板框压滤效率提升 5 倍,能耗降低 30%。
2. 化工高黏废液处理与资源回收
某油墨厂处理含颜料颗粒 5%、黏度 300 mPa・s 的废水,传统袋式过滤需每 2 小时更换滤袋,且颜料回收率<60%;改用旋转陶瓷膜(孔径 0.5μm),在转速 2000 r/min 下,通量稳定在 40 L/(m²・h),颜料截留率>98%,浓缩液可直接回用于油墨配制,每年减少危废处理费用 80 万元。
3. 石油石化高黏体系分离
某油田处理含油 5000 mg/L、黏度 120 mPa・s 的稠油污水,传统气浮 - 砂滤工艺出水含油>50 mg/L,无法回用;采用碳化硅旋转陶瓷膜(孔径 0.05μm),在线速度 18 m/s 条件下,出水含油<5 mg/L,通量 50 L/(m²・h),可直接回注地层,替代传统 “三级处理 + 反渗透” 工艺,投资成本降低 40%。
动态错流旋转陶瓷膜的工作原理基于以下技术优势:
陶瓷膜组件高速旋转(转速通常1000~3000转/分钟),在膜表面形成强剪切流,明显降低浓差极化和滤饼层厚度,避免膜孔堵塞。
乳化油流体在离心力和剪切力作用下,油滴与杂质的运动轨迹被破坏,促进油滴聚结和杂质分离。
根据乳化油滴粒径(通常0.1~10μm)选择膜孔径:
微滤(MF)膜(孔径0.1~10μm):分离较大油滴及悬浮物。
超滤(UF)膜(孔径0.01~0.1μm):截留胶体态油滴、表面活性剂及大分子杂质。
陶瓷膜因耐污染、耐高温、化学稳定性强,更适合乳化油的复杂工况。
旋转产生的离心力场与压力场叠加,加速油滴向膜表面迁移,同时水相透过膜孔形成滤液,实现油相浓缩与水相净化。 该技术正从工业领域向生物医药、新能源等领域渗透,有望在资源循环利用、绿色制造等方面发挥更大作用。
工况:乳酸杆菌发酵液(菌体浓度 15g/L,活菌数 10⁹CFU/mL,适合温度 30℃)。
工艺参数:
膜组件:50nm 孔径 α-Al₂O₃陶瓷膜(面积 20m²),转速 200rpm,错流速度 0.8m/s,温控 28±1℃。预处理:离心除杂(3000rpm),pH 调至 5.0(乳酸杆菌等电点 pH 4.8)。
效果:
浓缩至 80g/L,活菌数保留率>95%(传统离心法活菌损失 30%);透过液浊度<1NTU,可回用至培养基配制。
与传统板框过滤相比,操作时间缩短 60%,人工成本降低 70%,且避免板框压滤时的高剪切破坏(压滤过程剪切力可达 1000Pa)。
果汁生产中保留天然色泽和营养,提升产品附加值。旋转陶瓷膜错流技术
离心力与剪切力清理膜面杂质,延长膜使用寿命 2-5 年。氧化锆制备中动态错流旋转陶瓷膜设备图片
膜类型:100 nm 孔径陶瓷微滤膜;
转速:2000 rpm,错流流速 1.2 m/s;
浓缩倍数:从固含量 5% 浓缩至 30%,通量维持 20 L/(m²・h);
洗滤工艺:通过添加去离子水进行错流洗滤,去除 95% 以上的 SO₄²⁻离子。
母液预处理:LiPF₆合成母液(含 LiPF₆ 100 g/L、HF 5 g/L、碳酸酯溶剂)经静置分层,去除不溶物;
旋转纳滤浓缩:使用截留分子量 500 Da 的有机纳滤膜,在 0.5-1.0 MPa 压力下,截留 LiPF₆(纯度提升至 99.5%),透过液为含 HF 的溶剂(可回收处理);
结晶与干燥:浓缩后的 LiPF₆溶液经冷却结晶、离心分离,得到电池级 LiPF₆晶体(纯度≥99.9%)。
关键优势:纳滤过程中旋转剪切力抑制 LiPF₆晶体在膜面的析出,膜通量比传统静态纳滤提高 40%,HF 去除率达 99%。
初始分散液固含量 10%,目标浓缩至 50%;
采用 0.2 μm 陶瓷微滤膜,转速 2500 rpm,配合反向冲洗(每 30 分钟一次);
浓缩后粉体粒径分布更均匀(D50 从 5 μm 降至 3 μm),分散剂残留量 < 0.1%,满足锂电池隔膜填料的高纯度要求。 氧化锆制备中动态错流旋转陶瓷膜设备图片