旋轉陶瓷膜動態錯流技術作為一種新型高效分離技術,與傳統過濾分離技術(如砂濾、板框過濾、靜態膜過濾等)在工作原理、分離性能、應用場景等方面存在明顯差異。以下從多個維度對比分析兩者的特點:
1. 旋轉陶瓷膜動態錯流技術關鍵機制:利用陶瓷膜(無機材料,如 Al?O?、TiO?等)作為過濾介質,通過電機驅動膜組件旋轉(或料液高速切向流動),形成動態錯流場。料液以切線方向流過膜表面,產生強剪切力,抑制顆粒在膜面的沉積,減少濃差極化和膜污染。錯流優勢:動態流動使固體顆粒隨流體排出,而非堆積在膜表面,維持高通量過濾狀態。
2. 傳統過濾分離技術典型方式:死端過濾(如砂濾、袋式過濾):料液垂直流向膜 / 濾材表面,固體顆粒直接沉積,易堵塞濾孔,需頻繁更換濾材。靜態錯流膜過濾(如傳統管式膜、平板膜):料液以一定流速橫向流過膜表面,但無主動旋轉動力,剪切力較弱,長期運行仍易污染。離心分離 / 板框壓濾:依賴離心力或壓力差推動分離,固體顆粒堆積后需停機清洗,屬于間歇操作。原理局限:以 “攔截” 為主,缺乏動態抗污染機制,分離效率隨污染加劇而下降。
發酵過濾中替代板框,高倍數濃縮發酵液,減少細胞破壞。河南動態錯流旋轉陶瓷膜聯系方式
在發酵過濾領域,旋轉陶瓷膜動態錯流過濾技術有著廣泛的應用。在發酵生產流程中,需要將懸浮在發酵液中的固體顆粒與液體進行分離,且要求濾速快、收率高,得到澄清濾液或純凈固體。傳統板框過濾在處理發酵液時,常面臨膜污染嚴重、處理效率低等問題。而飛潮的 Dycera 旋轉陶瓷膜過濾系統通過動態錯流過濾原理,讓膜片高速旋轉,濾液以切線通過方式濾出,未濾液形成的湍流不斷沖洗膜表面,不僅防止濾膜阻塞,還提升了膜通量,延長了膜壽命,非常適合高粘度發酵液的過濾,對細胞顆粒破壞力小。在酶制劑生產過程中,發酵液的澄清處理極為關鍵。采用 Membralox^{®} 陶瓷錯流技術,能夠實現與培養基特性無關的可靠和高質量濾液。膜分離法不受細胞尺寸、密度以及介質粘度影響,可提供完全的物理屏障,確保比較好分離效率,同時減少了下游工藝成本,提高了整體生產效率。油田采出水回用處理中動態錯流旋轉陶瓷膜設備簡介耐受 7000mPa?s 高粘度物料,跨膜壓差穩定在 0.15-0.66bar,通量波動小于 10%。
應用場景:黃連、三七等中藥材提取液濃縮,去除多糖、蛋白質等雜質,保留有效成分(如黃連素、皂苷)。
優勢:常溫操作避免熱敏性成分降解,藥效成分保留率提升 10%-15%。替代傳統醇沉工藝,減少乙醇用量,降低成本與安全風險。濃縮倍數可達 10-20 倍,濾液澄清度高,利于后續精制。
應用場景:青霉素、紅霉素等發酵液的菌體分離與濃縮。
優勢:直接截留菌體(直徑≥1μm),濾液透過率穩定,收率提升至 95% 以上。替代板框過濾,減少濾渣處理量,降低勞動強度。陶瓷膜可高溫滅菌(121℃蒸汽),滿足無菌生產要求。
應用場景:重組蛋白、疫苗等生物制品的脫鹽、換液及濃縮。
優勢:精確控制分子量截留(10-100kDa),實現產物與培養基成分分離。連續切向流操作(TFF)減少產物降解,活性保留率超 90%。設備可在線清洗(CIP),符合 FDA 對生物制藥的嚴格要求。
應用場景:有機溶劑中間體、類固醇***的溶劑回收與產物濃縮。
優勢:耐有機溶劑,可直接處理有機相體系。溶劑透過膜后可冷凝回收,回收率≥90%,降低生產成本。減少蒸餾過程中的高溫分解,提升產物純度(純度≥99%)。
膜類型:100 nm 孔徑陶瓷微濾膜;
轉速:2000 rpm,錯流流速 1.2 m/s;
濃縮倍數:從固含量 5% 濃縮至 30%,通量維持 20 L/(m2?h);
洗濾工藝:通過添加去離子水進行錯流洗濾,去除 95% 以上的 SO?2?離子。
母液預處理:LiPF?合成母液(含 LiPF? 100 g/L、HF 5 g/L、碳酸酯溶劑)經靜置分層,去除不溶物;
旋轉納濾濃縮:使用截留分子量 500 Da 的有機納濾膜,在 0.5-1.0 MPa 壓力下,截留 LiPF?(純度提升至 99.5%),透過液為含 HF 的溶劑(可回收處理);
結晶與干燥:濃縮后的 LiPF?溶液經冷卻結晶、離心分離,得到電池級 LiPF?晶體(純度≥99.9%)。
關鍵優勢:納濾過程中旋轉剪切力抑制 LiPF?晶體在膜面的析出,膜通量比傳統靜態納濾提高 40%,HF 去除率達 99%。
初始分散液固含量 10%,目標濃縮至 50%;
采用 0.2 μm 陶瓷微濾膜,轉速 2500 rpm,配合反向沖洗(每 30 分鐘一次);
濃縮后粉體粒徑分布更均勻(D50 從 5 μm 降至 3 μm),分散劑殘留量 < 0.1%,滿足鋰電池隔膜填料的高純度要求。 智能化系統融合數字孿生技術,預測膜污染并優化參數,能耗降 12%。
材料類型:磷酸鐵鋰(LiFePO?)前驅體、三元材料(NCM/NCA)前驅體(如氫氧化物 / 碳酸鹽微球)。
需求:去除前驅體溶液中的雜質離子(如 Na?、SO?2?),濃縮高純度金屬離子溶液(如 Ni2?、Co2?、Fe3?)。
材料類型:六氟磷酸鋰(LiPF?)、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)等電解質晶體的母液回收與純化。
需求:分離溶劑(碳酸酯類)與溶質,去除游離酸(HF)、金屬離子等雜質,提高溶質純度至電池級(≥99.9%)。
材料類型:碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)等溶劑的脫水與脫雜。
需求:去除溶劑中的水分(≤20 ppm)、有機酸、顆粒物等,滿足鋰電池電解液對溶劑純度的嚴苛要求。
材料類型:氧化鋁(Al?O?)、氧化鋯(ZrO?)等陶瓷填料的水基 / 有機分散液。
需求:濃縮填料顆粒(提高固含量至 50% 以上),去除分散劑殘留、金屬離子等雜質,優化粉體粒徑分布。 開放式流道設計容納濃粘物質,避免堵塞,實現粗濾精濾一體化。河南動態錯流旋轉陶瓷膜聯系方式
動態錯流避免濾餅堆積,無需預過濾設備,粗濾精濾一次完成。河南動態錯流旋轉陶瓷膜聯系方式
物料調整:針對高濃度多肽溶液(如發酵液、酶解液),先進行 pH 值調節、過濾除雜(如離心、粗濾),避免大顆粒雜質堵塞膜孔。
溫度控制:根據多肽穩定性,將物料溫度控制在適宜范圍(如 20-50℃),防止高溫導致多肽變性。
循環濃縮:物料從料罐進入旋轉膜組件,透過液(水及小分子雜質)排出,截留液(高濃度多肽)回流至料罐,不斷循環直至達到目標濃度。
錯流速率調節:通過調節旋轉軸轉速(通常 1000-3000 轉 / 分鐘)和錯流流量,控制膜面剪切力,確保高濃度下膜通量穩定(如維持 10-30 L/(m2?h))。
對于分子量較小的多肽(如寡肽,分子量 < 1000 Da),選用 50-100 nm 孔徑的陶瓷膜;
對于較大分子多肽或蛋白質,選用 100-500 nm 孔徑膜,實現準確截留。
濃縮后的多肽溶液可進一步通過層析、電泳等技術純化,或直接進行噴霧干燥、冷凍干燥制備多肽產品。 河南動態錯流旋轉陶瓷膜聯系方式