旋轉(zhuǎn)陶瓷膜動態(tài)錯流技術(shù)作為一種新型高效分離技術(shù),與傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)(如砂濾、板框過濾、靜態(tài)膜過濾等)在工作原理、分離性能、應(yīng)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(diǎn):
1. 旋轉(zhuǎn)陶瓷膜動態(tài)錯流技術(shù)關(guān)鍵機(jī)制:利用陶瓷膜(無機(jī)材料,如 Al?O?、TiO?等)作為過濾介質(zhì),通過電機(jī)驅(qū)動膜組件旋轉(zhuǎn)(或料液高速切向流動),形成動態(tài)錯流場。料液以切線方向流過膜表面,產(chǎn)生強(qiáng)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(yōu)勢:動態(tài)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(tài)。
2. 傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)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(tài)錯流膜過濾(如傳統(tǒng)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(zhuǎn)動力,剪切力較弱,長期運(yùn)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(jī)清洗,屬于間歇操作。原理局限:以 “攔截” 為主,缺乏動態(tài)抗污染機(jī)制,分離效率隨污染加劇而下降。
發(fā)酵過濾中替代板框,高倍數(shù)濃縮發(fā)酵液,減少細(xì)胞破壞。河南動態(tài)錯流旋轉(zhuǎn)陶瓷膜聯(lián)系方式
在發(fā)酵過濾領(lǐng)域,旋轉(zhuǎn)陶瓷膜動態(tài)錯流過濾技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用。在發(fā)酵生產(chǎn)流程中,需要將懸浮在發(fā)酵液中的固體顆粒與液體進(jìn)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(tǒng)板框過濾在處理發(fā)酵液時,常面臨膜污染嚴(yán)重、處理效率低等問題。而飛潮的 Dycera 旋轉(zhuǎn)陶瓷膜過濾系統(tǒng)通過動態(tài)錯流過濾原理,讓膜片高速旋轉(zhuǎn),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(fā)酵液的過濾,對細(xì)胞顆粒破壞力小。在酶制劑生產(chǎn)過程中,發(fā)酵液的澄清處理極為關(guān)鍵。采用 Membralox^{®} 陶瓷錯流技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)與培養(yǎng)基特性無關(guān)的可靠和高質(zhì)量濾液。膜分離法不受細(xì)胞尺寸、密度以及介質(zhì)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(chǎn)效率。油田采出水回用處理中動態(tài)錯流旋轉(zhuǎn)陶瓷膜設(shè)備簡介耐受 7000mPa?s 高粘度物料,跨膜壓差穩(wěn)定在 0.15-0.66bar,通量波動小于 10%。
應(yīng)用場景:黃連、三七等中藥材提取液濃縮,去除多糖、蛋白質(zhì)等雜質(zhì),保留有效成分(如黃連素、皂苷)。
優(yōu)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(tǒng)醇沉工藝,減少乙醇用量,降低成本與安全風(fēng)險。濃縮倍數(shù)可達(dá) 10-20 倍,濾液澄清度高,利于后續(xù)精制。
應(yīng)用場景:青霉素、紅霉素等發(fā)酵液的菌體分離與濃縮。
優(yōu)勢:直接截留菌體(直徑≥1μm),濾液透過率穩(wěn)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(qiáng)度。陶瓷膜可高溫滅菌(121℃蒸汽),滿足無菌生產(chǎn)要求。
應(yīng)用場景:重組蛋白、疫苗等生物制品的脫鹽、換液及濃縮。
優(yōu)勢:精確控制分子量截留(10-100kDa),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物與培養(yǎng)基成分分離。連續(xù)切向流操作(TFF)減少產(chǎn)物降解,活性保留率超 90%。設(shè)備可在線清洗(CIP),符合 FDA 對生物制藥的嚴(yán)格要求。
應(yīng)用場景:有機(jī)溶劑中間體、類固醇***的溶劑回收與產(chǎn)物濃縮。
優(yōu)勢:耐有機(jī)溶劑,可直接處理有機(jī)相體系。溶劑透過膜后可冷凝回收,回收率≥90%,降低生產(chǎn)成本。減少蒸餾過程中的高溫分解,提升產(chǎn)物純度(純度≥99%)。
膜類型:100 nm 孔徑陶瓷微濾膜;
轉(zhuǎn)速:2000 rpm,錯流流速 1.2 m/s;
濃縮倍數(shù):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(jìn)行錯流洗濾,去除 95% 以上的 SO?2?離子。
母液預(yù)處理:LiPF?合成母液(含 LiPF? 100 g/L、HF 5 g/L、碳酸酯溶劑)經(jīng)靜置分層,去除不溶物;
旋轉(zhuǎn)納濾濃縮:使用截留分子量 500 Da 的有機(jī)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(jié)晶與干燥:濃縮后的 LiPF?溶液經(jīng)冷卻結(jié)晶、離心分離,得到電池級 LiPF?晶體(純度≥99.9%)。
關(guān)鍵優(yōu)勢:納濾過程中旋轉(zhuǎn)剪切力抑制 LiPF?晶體在膜面的析出,膜通量比傳統(tǒng)靜態(tài)納濾提高 40%,HF 去除率達(dá) 99%。
初始分散液固含量 10%,目標(biāo)濃縮至 50%;
采用 0.2 μm 陶瓷微濾膜,轉(zhuǎn)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(tǒng)融合數(shù)字孿生技術(shù),預(yù)測膜污染并優(yōu)化參數(shù),能耗降 12%。
材料類型:磷酸鐵鋰(LiFePO?)前驅(qū)體、三元材料(NCM/NCA)前驅(qū)體(如氫氧化物 / 碳酸鹽微球)。
需求:去除前驅(qū)體溶液中的雜質(zhì)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(zhì)晶體的母液回收與純化。
需求:分離溶劑(碳酸酯類)與溶質(zhì),去除游離酸(HF)、金屬離子等雜質(zhì),提高溶質(zhì)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(jī)酸、顆粒物等,滿足鋰電池電解液對溶劑純度的嚴(yán)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(jī)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(zhì),優(yōu)化粉體粒徑分布。 開放式流道設(shè)計(jì)容納濃粘物質(zhì),避免堵塞,實(shí)現(xiàn)粗濾精濾一體化。河南動態(tài)錯流旋轉(zhuǎn)陶瓷膜聯(lián)系方式
動態(tài)錯流避免濾餅堆積,無需預(yù)過濾設(shè)備,粗濾精濾一次完成。河南動態(tài)錯流旋轉(zhuǎn)陶瓷膜聯(lián)系方式
物料調(diào)整:針對高濃度多肽溶液(如發(fā)酵液、酶解液),先進(jìn)行 pH 值調(diào)節(jié)、過濾除雜(如離心、粗濾),避免大顆粒雜質(zhì)堵塞膜孔。
溫度控制:根據(jù)多肽穩(wěn)定性,將物料溫度控制在適宜范圍(如 20-50℃),防止高溫導(dǎo)致多肽變性。
循環(huán)濃縮:物料從料罐進(jìn)入旋轉(zhuǎn)膜組件,透過液(水及小分子雜質(zhì))排出,截留液(高濃度多肽)回流至料罐,不斷循環(huán)直至達(dá)到目標(biāo)濃度。
錯流速率調(diào)節(jié):通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速(通常 1000-3000 轉(zhuǎn) / 分鐘)和錯流流量,控制膜面剪切力,確保高濃度下膜通量穩(wěn)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(zhì),選用 100-500 nm 孔徑膜,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確截留。
濃縮后的多肽溶液可進(jìn)一步通過層析、電泳等技術(shù)純化,或直接進(jìn)行噴霧干燥、冷凍干燥制備多肽產(chǎn)品。 河南動態(tài)錯流旋轉(zhuǎn)陶瓷膜聯(lián)系方式