生物化工及膜分離技術分析

羅明剛 李航

摘要：科學技術的發展能夠提高生產力，隨著社會經濟的發展，各行業都嚴重依賴高新技術以提高工作效能，在生物化工行業內的膜分離技術使用極廣，這是一種發展起來不久的高新產業技術，可顯著提升生物產品的最終質量。在生物化工行業中，膜分離技術的地位不可或缺，膜分離技術會隨生物科學技術的發展而擴大其應用范圍，提高工作質量，但是現在膜分離技術的工作效率和提純精度仍有很大的提高空間，需要對其進行進一步的研究，推動生物化工行業的平穩發展。

關鍵詞：生物化工;膜分離技術;分析

前言：生物化工是一種交叉學科，它包含了生物學和化學等多個學科的內容，主要研究生物活性物質等對象，包含了理論的內容，也包含了一些技術問題。生物化工技術甚至涉及到了重組DNA技術和細胞技術等高端技術，能夠有力推動基因工程等技術的發展。當前生物化工技術已經成為生物技術中重要組成部分，但其具有較為特殊的特點，其中膜分離技術對產品的純度要求較高，同時要保證生物活性，但在具體操作時影響因素較多，因此要對生物化工及膜分離技術的技術特點進行深入了解，結合具體情況選擇比較實用的膜分離技術，從而提高分離質量。

一、生物化工技術的研究

生物化工的研究以實驗為根基，囊括了理論研究，也離不開工程研究，例如細胞工程和酶工程等，通過對工程和控制進行設計和操作，產生想得到的生物產物。生物化工產出價值高、生產成本低，可用于環境、能源、食品等方面的研究。以青霉素為代表的抗生素是生物化工技術研究領域在近現代最杰出的成果，二戰時期，從青霉素的研究和生產開始，生物化工技術得到了快速發展，二戰后已經滲透到轉基因領域，新型生物技術不斷出現，與生產生活的聯系越來越密切，酒精等產品的生產都離不開生物化工技術，生物化工技術成為促進農業、工業、醫學發展的重要技術，甚至在化妝品方面也可以利用生物化工技術進行轉化。

二、膜分離技術的原理和發展前景

膜分離技術，顧名思義就是發半透膜作為過濾介質，形成不同大小分子中間的隔離屏障，通過膜的選擇性、滲透壓、濃度差等作用因素使不同組分能夠被分離甚至提純。半透膜中膜的孔洞大小差異較單純的目的。在生物化工行業中膜分離技術的優勢明顯，設備比較簡單，一般不產生次生污染物，因此，其在生物化工行業得到了較大的普及應用機會，例如在生產蛋白質和酶的時候，就可以充分利用膜分離技術。當前膜分離技術應該向著更好的方向發展，包括向開發多元化的原材料和低成本、高環保性能的技術方向進行研究，還要對膜分離系統的操作工藝進行優化，從而提升分離效果，對于特定膜分離材料進行開發，研究能夠對膜進行高效清洗的藥劑和方法，降低生產成本，還要注重傳統技術與膜分離技術的有機融合，從而推動膜分離行業的市場化進展，應該擴大膜分離應用深度并加強普及。

三、膜分離技術的分類

1.微濾膜分離

微濾膜分離技術顧是采用孔隙非常細微而且孔距非常密集的濾膜來進行分離純化，這種分離技術選擇壓力為主要動力源來進行過篩形式的分離，大分子和鹽類等物質可直接通過濾膜，但是體積較大的分子甚至微細的顆粒反而會被微濾膜攔截在反面，通過這種過濾分離技術讓溶液得以凈化，微濾膜分離在當前的膜分離系統中具有較大的應用意義，能產生較多的經濟效益。

2.超濾膜分離

超濾膜分離技術比微濾膜技術更先進一些，它同樣使用篩分原理，就是在進行具體的分離的時候，以壓力差為動力使溶液的成分得以實現分離的目的，其分離效能優于比微濾膜分離技術，僅可容納一部分小分子物質和溶劑穿過超濾膜的濾孔，大分子物質和微細顆粒沒有機會通過這種不對稱膜，膜的表面性質、孔徑的大小和攔截的能力的大小有直接關系，超濾膜適用于大分子溶液的分離過濾，因此在生物化工領域的使用相當普遍。

3.反滲透膜分離

雖然原理同樣是基于擴散和溶解，但自然滲透過程和同樣利用壓力差進行物質分離的反滲透膜分離的原理不同，兩者原理正好相反。將大于自然滲透壓的壓力施加于濃度較高的溶液一側之后，濃度偏高的溶液中的一部分溶劑沿濾膜向反方向滲透，從而完成了物質的分離，這就是半透膜的分離原理，反滲透膜分離技術多用于低分子量溶液的濃縮，反滲透的滲透壓受溶液的性質影響，不受膜的種類的影響。

4.納濾膜分離

納濾膜分離技術也是根據擴散吸附的原理進行分離，與壓力差有一定的關系，以反滲透為主主要形式的納濾膜分離隸屬于低壓分離技術，作為相當先進的一種分離技術，其分離原理還涉及超濾和反滲透原理技術，納濾膜分離比反滲透和超濾的滲透效果要好，納米膜為人工合成的一種復合膜可用于200～2 000的分子量的阻斷。一些無機鹽和溶劑可以穿透納米膜，使用納濾膜分離可以節約動力，納濾膜分離不需要施加太高的壓力，超濾膜無法截斷的物質可用納濾膜的反滲透能力來分離和攔截，納濾膜的功能比反滲透和超濾膜都好，性能相當穩定，應用極其廣泛，除了化生物化工領域，還可以應用醫藥行業。

5.液膜分離技術

液膜分離技術與其他固態膜分離技術形態差別顯著，它以液態形式的膜對不同性質的溶液形成分離效果，其原理同樣依據擴散和溶解原理，其提純原理則以滲透原理為核心。相較于固態膜分離技術，液態膜分離技術的選擇方向更精準，表面活性劑和溶劑構成的夜膜可使萃取和反萃取在分離期間同時發生，具有分離和濃縮雙重功能。

結束語

生物化工技術已經隨著科學的進步成為一種新興核心產業，它的主要工作內容是以生物化學和生物學理論為基礎，分離技術是生物化工的重要部分，其中膜分離技術又是分離技術中的核心內容。膜分離技術隨著科學的發展而不斷更新，應用范圍在逐漸擴大、效果更好，不同地膜分離技術適用于不同的化工產品，這樣才能夠實現理想的分離效果，我國在膜分離技術方面取得了不少的成就，但是有一些膜分離技術問題與其他國家中有較大差別，需要加強研究。

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