生物化工及膜分离技术分析

罗明刚 李航

摘要：科学技术的发展能够提高生产力，随着社会经济的发展，各行业都严重依赖高新技术以提高工作效能，在生物化工行业内的膜分离技术使用极广，这是一种发展起来不久的高新产业技术，可显著提升生物产品的最终质量。在生物化工行业中，膜分离技术的地位不可或缺，膜分离技术会随生物科学技术的发展而扩大其应用范围，提高工作质量，但是现在膜分离技术的工作效率和提纯精度仍有很大的提高空间，需要对其进行进一步的研究，推动生物化工行业的平稳发展。

关键词：生物化工;膜分离技术;分析

前言：生物化工是一种交叉学科，它包含了生物学和化学等多个学科的内容，主要研究生物活性物质等对象，包含了理论的内容，也包含了一些技术问题。生物化工技术甚至涉及到了重组DNA技术和细胞技术等高端技术，能够有力推动基因工程等技术的发展。当前生物化工技术已经成为生物技术中重要组成部分，但其具有较为特殊的特点，其中膜分离技术对产品的纯度要求较高，同时要保证生物活性，但在具体操作时影响因素较多，因此要对生物化工及膜分离技术的技术特点进行深入了解，结合具体情况选择比较实用的膜分离技术，从而提高分离质量。

一、生物化工技术的研究

生物化工的研究以实验为根基，囊括了理论研究，也离不开工程研究，例如细胞工程和酶工程等，通过对工程和控制进行设计和操作，产生想得到的生物产物。生物化工产出价值高、生产成本低，可用于环境、能源、食品等方面的研究。以青霉素为代表的抗生素是生物化工技术研究领域在近现代最杰出的成果，二战时期，从青霉素的研究和生产开始，生物化工技术得到了快速发展，二战后已经渗透到转基因领域，新型生物技术不断出现，与生产生活的联系越来越密切，酒精等产品的生产都离不开生物化工技术，生物化工技术成为促进农业、工业、医学发展的重要技术，甚至在化妆品方面也可以利用生物化工技术进行转化。

二、膜分离技术的原理和发展前景

膜分离技术，顾名思义就是发半透膜作为过滤介质，形成不同大小分子中间的隔离屏障，通过膜的选择性、渗透压、浓度差等作用因素使不同组分能够被分离甚至提纯。半透膜中膜的孔洞大小差异较单纯的目的。在生物化工行业中膜分离技术的优势明显，设备比较简单，一般不产生次生污染物，因此，其在生物化工行业得到了较大的普及应用机会，例如在生产蛋白质和酶的时候，就可以充分利用膜分离技术。当前膜分离技术应该向着更好的方向发展，包括向开发多元化的原材料和低成本、高环保性能的技术方向进行研究，还要对膜分离系统的操作工艺进行优化，从而提升分离效果，对于特定膜分离材料进行开发，研究能够对膜进行高效清洗的药剂和方法，降低生产成本，还要注重传统技术与膜分离技术的有机融合，从而推动膜分离行业的市场化进展，应该扩大膜分离应用深度并加强普及。

三、膜分离技术的分类

1.微滤膜分离

微滤膜分离技术顾是采用孔隙非常细微而且孔距非常密集的滤膜来进行分离纯化，这种分离技术选择压力为主要动力源来进行过筛形式的分离，大分子和盐类等物质可直接通过滤膜，但是体积较大的分子甚至微细的颗粒反而会被微滤膜拦截在反面，通过这种过滤分离技术让溶液得以净化，微滤膜分离在当前的膜分离系统中具有较大的应用意义，能产生较多的经济效益。

2.超滤膜分离

超滤膜分离技术比微滤膜技术更先进一些，它同样使用筛分原理，就是在进行具体的分离的时候，以压力差为动力使溶液的成分得以实现分离的目的，其分离效能优于比微滤膜分离技术，仅可容纳一部分小分子物质和溶剂穿过超滤膜的滤孔，大分子物质和微细颗粒没有机会通过这种不对称膜，膜的表面性质、孔径的大小和拦截的能力的大小有直接关系，超滤膜适用于大分子溶液的分离过滤，因此在生物化工领域的使用相当普遍。

3.反渗透膜分离

虽然原理同样是基于扩散和溶解，但自然渗透过程和同样利用压力差进行物质分离的反渗透膜分离的原理不同，两者原理正好相反。将大于自然渗透压的压力施加于浓度较高的溶液一侧之后，浓度偏高的溶液中的一部分溶剂沿滤膜向反方向渗透，从而完成了物质的分离，这就是半透膜的分离原理，反渗透膜分离技术多用于低分子量溶液的浓缩，反渗透的渗透压受溶液的性质影响，不受膜的种类的影响。

4.纳滤膜分离

纳滤膜分离技术也是根据扩散吸附的原理进行分离，与压力差有一定的关系，以反渗透为主主要形式的纳滤膜分离隶属于低压分离技术，作为相当先进的一种分离技术，其分离原理还涉及超滤和反渗透原理技术，纳滤膜分离比反渗透和超滤的渗透效果要好，纳米膜为人工合成的一种复合膜可用于200～2 000的分子量的阻断。一些无机盐和溶剂可以穿透纳米膜，使用纳滤膜分离可以节约动力，纳滤膜分离不需要施加太高的压力，超滤膜无法截断的物质可用纳滤膜的反渗透能力来分离和拦截，纳滤膜的功能比反渗透和超滤膜都好，性能相当稳定，应用极其广泛，除了化生物化工领域，还可以应用医药行业。

5.液膜分离技术

液膜分离技术与其他固态膜分离技术形态差别显著，它以液态形式的膜对不同性质的溶液形成分离效果，其原理同样依据扩散和溶解原理，其提纯原理则以渗透原理为核心。相较于固态膜分离技术，液态膜分离技术的选择方向更精准，表面活性剂和溶剂构成的夜膜可使萃取和反萃取在分离期间同时发生，具有分离和浓缩双重功能。

结束语

生物化工技术已经随着科学的进步成为一种新兴核心产业，它的主要工作内容是以生物化学和生物学理论为基础，分离技术是生物化工的重要部分，其中膜分离技术又是分离技术中的核心内容。膜分离技术随着科学的发展而不断更新，应用范围在逐渐扩大、效果更好，不同地膜分离技术适用于不同的化工产品，这样才能够实现理想的分离效果，我国在膜分离技术方面取得了不少的成就，但是有一些膜分离技术问题与其他国家中有较大差别，需要加强研究。

参考文献：

[1]郝励.基于生物化工及膜分离技术探究[J].化学工程与装备，2019（08）：263-265.

[2]羅芳.生物化工及膜分离技术分析[J].云南化工，2019，46（05）：87-88.

[3]李元媛.生物化工及膜分离技术研究[J].生物化工，2019，5（02）：124-126.

[4]唐芸芸，赵晓明.生物化工及膜分离技术研究进展[J].化工管理，2016（05）：160.

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