渗析和超滤各有什么用途

1. 透析，微滤，超滤，纳滤，反渗透，电渗析，渗透气化等膜分离技术各自的特点

1.透析（dialysis）是通过小分来子经过半源透膜扩散到水（或缓冲液）的原理；
2.微滤适用于细胞、细菌和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm，一般用于预处理；
3.超滤技术的优点是没有相的转变，无需添加任何强烈的化学物质，可以在低温下操作，过滤速度较快，便于无菌处理等，一般用于预处理；
4.纳滤 特点是能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析于一体；
操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，所以纳米过滤所需的外加压力比反渗透低得多；
5.反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量及能量消耗少等优点；
6.电渗析的特点时可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高；
7.渗透气化对共沸物系和近沸物系等难分物系的分离, 显示特有的优越性。

2. 反渗透、超滤、微滤和透析在应用范围上有何区别

反渗透-----小于1nm;（金属离子、盐分、糖）
透析----1nm-10nm（微溶质）
超滤------1nm-100nm；（病毒、蛋白质）
微滤------50nm--10微米（细菌）

3. 透析袋和超滤膜有什么不同

透析是生物化学实验室最简便最常用的分离纯化技术之一。在生物大分子的制备过程中，除盐、除少量有机溶剂、除去生物小分子杂质和浓缩样品等都要用到透析的技术。
透析只需要使用专用的半透膜即可完成。通常是将半透膜制成袋状，将生物大分子样品溶液置入袋内，将此透析袋浸入水或缓冲液中，样品溶液中的大分子量的生物大分子被截留在袋内，而盐和小分子物质不断扩散透析到袋外，直到袋内外两边的浓度达到平衡为止。保留在透析袋内未透析出的样品溶液称为“保留液”，袋（膜）外的溶液称为“渗出液”或“透析液”。

透析膜可用动物膜和玻璃纸等，但用的最多的还是用纤维素制成的透析膜， 商品透析袋制成管状，其扁平宽度为23 mm～50 mm不等。为防干裂，出厂时都用10％的甘油处理过，并含有极微量的硫化物、重金属和一些具有紫外吸收的杂质，它们对蛋白质和其它生物活性物质有害，用前必须除去。洗净凉干的透析袋弯折时易裂口，用时必须仔细检查，不漏时方可重复使用。

超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1000分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、与浓缩的目的。

超滤膜一般分为板框式（板式）、中空纤维、管式、卷式等多种结构。

4. 微滤膜、超滤膜、反渗膜和透析膜分别是什么

从总的过滤观点看，微滤和超滤都被证实对下游膜系统具有相同的保护作用。不同出水水质主要是由膜的完整性失败造成的。微滤膜的耐久力比几乎所有的超滤膜的耐久力强，这是对反渗透膜保护出众性能的一个重要部分。
主要不同就是膜的孔径依次减小，通过膜后截留的尺寸依次减小，阻力损失依次增大。当然膜的材料也有不同，运用范围不相同，前面2种是预处理用，反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。

微滤膜：能截留0.1-1 微米之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体?无机盐?等通过?但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为0.07-0.7兆帕。

超滤膜：能截留0.002-0.1 微米之间的大分子物质和蛋白质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体、无机盐、等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。超滤膜的运行压力一般0.1-0.7兆帕。

反渗透膜：能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜的运行压力一般介于苦咸水的1.2兆帕 到海水的7.0兆帕。

5. 透析技术与超滤技术在生物制品中去除杂质的优缺点对比

透析和超滤基本原理差不多，都是利用半透膜分离大小不同的分子。但是也有一些区别，主要是应用范围不同。具体介绍如下：
透析
自Thomas Graham 1861年发明透析方法至今已有一百多年。透析已成为生物化学实验室最简便最常用的分离纯化技术之一。在生物大分子的制备过程中，除盐、除少量有机溶剂、除去生物小分子杂质和浓缩样品等都要用到透析的技术。
透析只需要使用专用的半透膜即可完成。通常是将半透膜制成袋状，将生物大分子样品溶液置入袋内，将此透析袋浸入水或缓冲液中，样品溶液中的大分子量的生物大分子被截留在袋内，而盐和小分子物质不断扩散透析到袋外，直到袋内外两边的浓度达到平衡为止。保留在透析袋内未透析出的样品溶液称为"保留液"，袋（膜）外的溶液称为"渗出液"或"透析液"。
透析的动力是扩散压，扩散压是由横跨膜两边的浓度梯度形成的。透析的速度反比于膜的厚度，正比于欲透析的小分子溶质在膜内外两边的浓度梯度，还正比于膜的面积和温度，通常是4℃透析，升高温度可加快透析速度。
透析膜可用动物膜和玻璃纸等，但用的最多的还是用纤维素制成的透析膜，目前常用的是美国Union Carbide （联合碳化物公司）和美国光谱医学公司生产的各种尺寸的透析管，截留分子量MwCO（即留在透析袋内的生物大分子的最小分子量，缩写为MwCO）通常为1万左右。商品透析袋制成管状，其扁平宽度为23 mm～50 mm不等。为防干裂，出厂时都用10％的甘油处理过，并含有极微量的硫化物、重金属和一些具有紫外吸收的杂质，它们对蛋白质和其它生物活物质有害，用前必须除去。可先用50％乙醇煮沸1小时，再依次用50％乙醇、0.01 mol/L碳酸氢钠和0.001 mol/L EDTA溶液洗涤，最后用蒸馏水冲洗即可使用。实验证明，50％乙醇处理对除去具有紫外吸收的杂质特别有效。使用后的透析袋洗净后可存于4℃蒸馏水中，若长时间不用，可加少量NaN2，以防长菌。洗净凉干的透析袋弯折时易裂口，用时必须仔细检查，不漏时方可重复使用。
新透析袋如不作如上地殊处理，则可用沸水煮五至十分钟，再用蒸馏水洗净，即可使用。使用时，一端用橡皮筋或线绳扎紧，也可以使用特制的透析袋夹夹紧，由另一端灌满水，用手指稍加压，检查不漏，方可装入待透析液，通常要留三分之一至一半的空间，以防透析过程中，透析的小分子量较大时，袋外的水和缓冲液过量进入袋内将袋涨破。含盐量很高的蛋白质溶液透析过夜时，体积增加50％是正常的。为了加快透析速度，除多次更换透析液外，还可使用磁子搅拌。透析的容器要大一些，可以使用大烧杯、大量筒和塑料桶。小量体积溶液的透析，可在袋内放一截两头烧园的玻璃棒或两端封口的玻璃管，以使透析袋沉入液面以下。
检查透析效果的方法是：用1％ BaCl2检查(NH4)2SO4，用1％ AgNO3 检查NaCl、KCl等。
为了提高透析效率，还可以使用各种透析装置。使用者也可以自行设计与制作各种简易的透析装置。美国生物医学公司（Biomed Instruments Inc.）生产的各种型号的Zeineh 透析器，由于使用对流透析的原理，使透析速度和效率大大提高。

超滤
超过滤即超滤，自20年代问世后，直至60年代以来发展迅速，很快由实验室规模的分离手段发展成重要的工业单元操作技术。超滤现已成为一种重要的生化实验技术，广泛用于含有各种小分子溶质的各种生物大分子（如蛋白质、酶、核酸等）的浓缩、分离和纯化。
超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径地制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤根据所加的操作压力和所用膜的平均孔径的不同，可分为微孔过滤、超滤和反渗透三种。微孔过滤所用的操作压通常小于4×104 Pa，膜的平均孔径为500埃～14微米（1微米＝104埃），用于分离较大的微粒、细菌和污染物等。超滤所用操作压为4×104 Pa～7×105 Pa，膜的平均孔径为10-100埃，用于分离大分子溶质。反渗透所用的操作压比超滤更大，常达到35×105 Pa～140×105 Pa，膜的平均孔径最小，一般为10埃以下，用于分离小分子溶质，如海水脱盐，制高纯水等。
超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冰冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变、失活和自溶。
在生物大分子的制备技术中，超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。
超滤法也有一定的局限，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50％的浓度。
超滤技术的关键是膜。膜有各种不同的类型和规格，可根据工作的需要来选用。早期的膜是各向同的均匀膜，即现在常用的微孔薄膜，其孔径通常是0.05mm 和0.025mm。近几年来生产了一些各向异的不对称超滤膜，其中一种各向异扩散膜是由一层非常薄的、具有一定孔径的多孔"皮肤层"（厚约0.1mm ～1.0mm ），和一层相对厚得多的（约1mm ）更易通渗的、作为支撑用的"海绵层"组成。皮肤层决定了膜的选择，而海绵层增加了机械强度。由于皮肤层非常薄，因此高效、通透好、流量大，且不易被溶质阻塞而导致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纤维或硝酸纤维或此二者的混合物制成。近年来为适应制药和食品工业上灭菌的需要，发展了非纤维型的各向异膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。这种膜在pH 1～14都是稳定的，且能在90℃下正常工作。超滤膜通常是比较稳定的，若使用恰当，能连续用1～2年。暂时不用，可浸在1％甲醛溶液或0.2％ 叠氮化钠NaN3中保存。
超滤膜的基本能指标主要有：水通量（cm3/(cm2·h)）；截留率（以百分率％表示）；化学物理稳定（包括机械强度）等。
超滤装置一般由若干超滤组件构成。通常可分为板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式四种主要类型。由于超滤法处理的液体多数是含有水溶生物大分子、有机胶体、多糖及微生物等。这些物质极易粘附和沉积于膜表面上，造成严重的浓差极化和堵塞，这是超滤法最关键的问题，要克服浓差极化，通常可加大液体流量，加强湍流和加强搅拌。
国外生产超滤膜和超滤装置最有名的厂家是美国的Milipore公司和德国的Sartorius公司。国内主要的研究机构和生产厂家是：中科院生态环境研究中心、杭州淡化和水处理开发中心、兰州膜科学技术研究所、无锡化工研究所、上海医药工业研究所、天津膜分离工程研究所、北京化工厂、常熟膜分离实验厂、无锡市超滤设备厂、无锡纯水设备厂、天津超滤设备厂、湖北沙市水处理设备厂等。从膜的品种，以及从某些研究工作的深度方面看，我国与世畀先进国家的差距不很大，但在膜的质量能及商品化方面尚有较大差距。
在生物制品中应用超滤法有很高的经济效益，例如供静脉注射的25％人胎盘血白蛋白（即胎白）通常是用硫酸铵盐析法、透析脱盐、真空浓缩等工艺制备的，该工艺流程硫酸铵耗量大，能源消耗多，操诈时间长，透析过程易产生污染。改用超滤工艺后，平均回收率可达97.18％；吸附损失为1.69％；透过损失为1.23％；截留率为98.77％。大幅度提高了白蛋白的产量和质量，每年可节省硫酸铵6.2吨，自来水16000吨。
超滤技术的应用有很好的前景，应引起足够的重视。

6. 反渗透，超滤，微滤和透析在应用范围上有何区别

科氏微滤：能截留0.1-1 微米之间的颗粒。科氏超滤能截留0.002-0.1 微米之间的大分子物质和蛋白回质。 科氏答反渗透最精细的一种膜分离，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，在应用范围上反渗透更广

7. 透化的原理和应用是什么

血液透析(Hemodialysis，HD)通过其生物物理机制，完成对溶质及水的清除和转运，其基本原理是通过弥散(Diffusion)、对流(Convection)及吸附(Absorption)清除血液中各种内源性和外源性“毒素”；通过超滤(Ultrafiltration)和渗透(Osmosis)清除体内潴留的水分，同时纠正电解质和酸碱失衡，使机体内环境接近正常从而达到治疗的目的。

1. 溶质转运

a. 弥散转运

溶质依靠浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧转运，称此现象为弥散。溶质的弥散转运能源来自溶质的分子或微粒自身的不规则运动(布朗运动)。在两种溶液之间放置半透膜，溶质通过半透膜从高浓度溶液向低浓度溶液中运动，称为透析。这种运动的动力是浓度梯度。HD的溶质交换主要是通过弥散转运来完成的。血液中的代谢废物向透析液侧移动，从而减轻尿毒症症状；透析液中钙离子和碱基移入血液中，以补充血液的不足。为叙述方便，一般提到的是净物质转运，实际上通过膜的溶质交换是双向性的。

b. 对流转运

溶质伴随含有该溶质的溶剂一起通过半透膜的移动，称对流。溶质和溶剂一起移动是磨擦力作用的结果。不受溶质分子量和其浓度梯度差的影响。跨膜的动力是膜两侧的水压差，即所谓溶质牵引作用(Solvent Drag)。HD和血液过滤(Hemofiltration，HF)时，水分从血液侧向透析侧或滤液侧移动(超滤)时，同时携带水分中的溶质通过透析膜。超滤液中的溶质转运，就是通过对流的原理进行的。反映溶质在超滤时可被滤过膜清除的指标是筛选系数，它是超滤液中某溶质的浓度除以其血中浓度。因此，利用对流清除溶质的效果主要由超滤率和膜对此溶质筛选系数决定。

c. 吸附

吸附是通过正负电荷的相互作用或范德华(Van der Wassls)力和透析膜表面的亲水性基团选择性吸附某些蛋白质、毒物及药物(如b2-M、补体、炎症介质、内毒素等)。膜吸附蛋白质后可使溶质的扩散清除率降低。在血液透析过程中，血液中某些异常升高的蛋白质、毒物和药物等选择性地吸附于透析膜表面，使这些致病物质被清除，从而达到治疗目的。

2. 水的转运

液体在水力学压力梯度或渗透压梯度作用下通过半透膜的运动，称超滤。临床透析时，超滤是指水分从血液侧向透析液侧移动；反之，如果水分从透析液侧向血液侧移动，则称反超滤。

3. 酸碱平衡紊乱的纠正

透析患者每天因食物代谢产生50~100mEq的非挥发性酸，由于患者的肾功能障碍，这些酸性物质不能排出体外，只能由体内的碱基中和。体内中和酸性产物的主要物质是碳酸氢盐，因此尿毒症患者血浆中的H2CO3浓度常降低，平均为20~ 22mEq/L左右。透析时常利用透析液中较血液浓度高的碱基弥散入血来中和体内的酸性产物。

二 影响透析效率的因素

1. 透析器类型

目前各种类型透析器对中、小分子物质的清除以及对水分超滤的效率较大程度上取决于透析膜性能。如聚砜膜、聚甲基丙烯酸甲脂膜和聚丙烯膜等对中分子物资和水分清除效果优于铜仿膜透析器。此外，透析效率尚与透析器有效透析面积成正比。一般应选用透析面积为1.2~1.5m2的透析器为宜。

2. 透析时间

透析时间与透析效率呈正比。使用中空纤维透析器，一般每周透析时间为12~15h。

3. 血液和透析液的流量

每分钟流入透析器内的血液和透析液流量与透析效果密切相关。HD过程中，体内某些代谢产物如肌酐或尿素氮的清除率，一般可由简化的清除率公式计算：

清除率＝

Ci＝某溶质流入透析器浓度；

Co＝某容质流出透析器的浓度；

QB＝入透析器的血流量(ml/min )。

从公式中可以看出：(1)血流量越大，清除率越高；(2)在透析过程中，血液内某一溶质的清除与该物质在血液侧与透析液侧的浓度的梯度差呈正比，为保持最大的浓度梯度差，可以增加透析液流量。此外，清除效果尚与透析液通过透析器时接触透析膜的量、面积、时间有关。血流与透析液在透析器内反向流动，可增加接触时间。故透析液流量亦直接影响溶质的清除。常规HD要求血流量为200~ 300ml/min，透析液流量为500ml/min。若能提高血流量至300ml/min，或必要时提高透析液流量至600~ 800ml/min，则更可提高透析效率。

4. 跨膜压力

HD过程中体内水分的清除，主要靠超滤作用。超滤率与跨膜压(TMP)密切相关。TMP越大，超滤作用越强。在常规HD时为扩大TMP，一般在透析液侧加上负压，通常为20~ 26.6kPa(150~200mmHg)，使水分从血液侧迅速向透析液侧流动。因此，在透析过程中，及时调节TMP甚为重要。血压正常患者，在血流量为200ml/min时，入口端平均动脉压(MAP)小于10.6~12kPa(80~ 90mmHg)。而出口端MAP小于6.6~ 8kPa(50~60mmHg)。

8. 超滤与透析的区别

一、原理不同

超滤：超滤是血液通过机器泵或者血压流经体外滤器，在人工肾小球跨膜压的作用下，液体从压力高的一侧向压力低的一侧移动，通过对流的方式获得超滤液。

透析：透析依靠半透膜进行弥散和渗透。半透膜两侧的溶质浓度差就是驱动溶质移动的原动力，溶质从浓度高的一侧通过平衡膜向浓度低的一侧（弥散作用），水分子移向渗透浓度高的一侧（渗透作用）。

二、使用的膜不同

超滤：超滤膜的孔径在0.05 um–1 nm之间，主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。

透析：透析所使用的半透膜厚度为10－20微米，膜上的孔径平均为3纳米，所以只允许分子量为1.5万以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于3.5万的大分子物质不能通过。

三、装置不同

超滤：超滤装置一般由若干超滤组件构成。

透析：透析所使用的装置是血液透析器。

(8)渗析和超滤各有什么用途扩展阅读

超滤的操作影响因素：料液流速、操作压力、温度、运行周期、进料浓度、料液的与处理、膜的清洗。

操作温度主要取决于所处理的物料的化学、物理性质。由于高温可降低料液的黏度，增加传质效率，提高透过通量，因此应在允许的最高温度下进行操作。

超滤膜透过通量与操作压力的关系取决于膜和凝胶层的性质。超滤过程为凝胶化模型，膜透过通量与压力无关，这时的通量称为临界透过通量。

9. 比较扩散渗析 电渗析 反渗透 超滤 微滤以及液膜分离技术各自的特点

扩散渗析利用半透膜或选择透过性离子交换膜使溶液中的溶质由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧迁移的过程。这种过程是以浓度差为动力，所以也称为浓差渗析或自然渗析。它主要用于有机和无机电解质的分离和纯化。在环境工程方面目前主要用于酸、碱废液的处理和回收。

电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子(如离子)的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子(如离子)通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，它是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。

反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20-1000A°之间。中空纤维超滤器(膜)具有单位容器内充填密度高，占地面积小等优点。

微滤又称微孔过滤，属于精密过滤。微滤能够过滤掉溶液中的微米级或纳米级的微粒和细菌。微滤广泛应用于微电子行业超纯水的终端过滤，各种工业给水的预处理和饮用水的处理等，也是在生物医学、尖端科技中检测微细杂质、进行科学实验的一个重要工具

10. 比较电渗析和超滤工艺中浓差极化的异同点是什么

比较电渗析和超滤工艺中浓差极化的异同点是什么
1.超滤过程中内的浓差极化

在膜分离过程中，大分子溶质容被膜所截留并不断累积在膜表面上，使溶质在膜面处的浓度Cm高于主体溶液中的浓度Cb，从而形成浓度差Cm-Cb，并促使溶质的反向扩散。这种现象称为浓差极化。

2.电渗析
电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。