摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，各行各業(yè)對于高新技術的依賴程度與日俱增。在生物化工領域，膜分離技術是一種新興的高科技產(chǎn)業(yè)而被廣泛使用，其目的是有效提升生物產(chǎn)品的純度和質量。因此，對生物化工和膜分離技術進行概述，分析膜分離技術在生物化工中的應用，并探究膜分離技術的發(fā)展方向和應用前景，為相關人士提供一定參考。

關鍵詞：生物化工;膜分離技術;研究進展

0 前言

作為一種交叉學科，生物化工包含了生物學、工程學、化學等多個學科，主要研究生物體、生物活性物質等相關的理論和技術。生物技術融合了分子學、生物學、細胞學等內容，涉及細胞技術、重組DNA技術等，對于基因工程、細胞工程等創(chuàng)新技術有極大地推動作用。生物化工技術作為生物技術中非常重要的內容，其本身存在較大的特殊性。其中，膜分離技術對于產(chǎn)品純度有較高要求，同時需要較強的生物活性，實際操作時容易受到外界因素的影響。因此，在生物化工及膜分離技術應用過程中，要對技術特點有明確的了解，結合實際情況選擇恰當?shù)哪し蛛x技術，提升技術使用的針對性和實效性，為生物化工及膜分離技術的發(fā)展奠定基礎。

1 生物化工及膜分離技術概述

1.1 生物化工技術

生物化工技術涉及的內容相對廣泛，如遺傳工程、細胞工程和酶工程等都與生物化工存在一定關聯(lián)。生物化工開展階段，技術人員要做好實驗環(huán)節(jié)以及操作流程的控制，以保證后期生物產(chǎn)量達到實際要求。從當前發(fā)展情況來看，生物化工在我國生物科技領域具有較高的地位，自身具有成本低、價格高等優(yōu)勢，對于生物科技的發(fā)展起到推動作用。此外，生物化工技術能夠有效減少污染物的排放，具有環(huán)保性、安全性，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

1.2 膜分離技術

膜分離技術主要根據(jù)混合物的粒徑不同，使其在透過半透膜時可以自動分離。從當前發(fā)展情況來看，膜分離技術在生物化工行業(yè)應用十分廣泛。因此，要加大膜分離技術研究力度，明確相關技術特點，充分考慮其特性，從而保障膜分離技術使用更加靈活，以達到快速分離的效果。膜分離技術應用過程中對于半透膜有一定要求，依靠半透膜將混合物進行分離和提純。半透膜上的孔洞大小不一致，可以對不同組分的混合物進行分離。

2 膜分離技術在生物化工中的應用

2.1 微濾膜分離

從濾膜自身的特點來看，由于空隙較多，同時膜孔偏小，濾膜能夠起到過濾作用，通過篩分的方法，過濾效果更為顯著。微濾膜在壓力的作用下，一些分子較小的溶劑、鹽類化合物可以通過，但是分子較大的混合物和顆粒會被攔截，這樣能夠達到對溶液凈化的效果，起到膜分離。在膜分離技術中，微濾膜分離是非常重要的內容，具有較強的經(jīng)濟價值和較大的應用范圍，廣泛應用于制藥領域，得到了人們肯定和認可。

2.2 超濾膜分離

在超濾膜分離技術應用時，主要基于篩分原理，在膜分離階段利用壓力差的方式，將溶劑從溶液中快速分離出來。與微濾膜分離相比，超濾膜分離時膜孔收化學影響較大，在壓力施加過程中，一些小分子物質和溶劑可以快速通過膜孔，微細顆粒和大分子混合物被阻擋，從而達到快速分離的目的。通常情況下，超濾膜分離時主要采用不對稱膜，由于膜的表面性質和孔徑大小存在差異，都能起到較強的攔截效果，從過濾對象來看，超濾膜主要針對大分子溶液，因此在生物化工行業(yè)應用較為廣泛。

2.3 反滲透膜分離

在反滲透膜分離技術應用時，主要在擴散和溶液原理的基礎上，在壓力差的作用下實現(xiàn)膜分離。與自然滲透方式完全相反，反滲透主要在半透膜的作用實現(xiàn)分離。通過在溶液濃度較高的一側施加壓力，確保壓力超過自然滲透，使?jié)舛雀呷芤褐械牟糠秩軇┠軌蚍聪驖B透，達到物質分離的效果。從應用范圍來看，反滲透膜主要應用在低分子濃縮溶液中，比如氨基酸濃縮。在滲透壓力方面，與溶液的性質關系密切，和膜的種類關系不大，在實際應用時需要注意這一點。

2.4 納濾膜分離

在納濾膜分離時，主要依托吸附和擴散的原理開展，對于壓力差也需要相關的應用。此外，納濾膜還涉及反滲透、超濾等工作原理?？梢哉f，納濾是一種低壓反滲透的方法，在膜分離技術中最為先進，其分離性能和效果也較好，主要用于截斷分子量在200-2000的物質。納米膜在人工合成原理的基礎上，通過該膜的物質主要有溶劑和無機鹽，和反滲透方式相比，納濾膜壓力相對較小，在一定程度上達到節(jié)約動力的效果。和超濾膜相比，納濾膜的作用更加明顯，可以截斷更多溶質，同時在反滲透階段容易被截斷的物質，納濾膜能夠通過。在實際應用時，納濾膜的優(yōu)勢更加明顯。整體來說，納濾膜穩(wěn)定性良好，應用范圍也較大，在醫(yī)藥、生物化工等領域得到了廣泛應用，是未來重要的發(fā)展趨勢。

2.5 液膜分離技術

與其他膜分離方式相比，液膜形態(tài)變化較大，這種膜主要由乳液微粒組成，是一種液態(tài)形式結構。根據(jù)擴散和溶解的原理，通過液相膜將不同性質的溶液進行分離，同時根據(jù)滲透的原理進行提純。而液膜分離過程的萃取與反萃取分別發(fā)生在液膜界面的兩側，萃取和反萃取同時進行，溶質從料液相萃入膜相，并擴散到膜相另一側，再被反萃入接收相，萃取和反萃取在一級內完成，由此實現(xiàn)萃取與反萃取的“內耦合”。液膜分離方式在很大程度上彌補了其他膜分離方式的不足，比如選擇性低、膜通量小等，這是一種非平衡傳質的方式，具有分離和濃縮雙重功能。

3 膜分離技術的發(fā)展方向和應用前景

由于膜分離技術在生物化工行業(yè)具有明顯的優(yōu)勢，比如設備簡單可行，不會產(chǎn)生二次污染，可低溫操作、無相變、回收率高等特點，在生物化工行業(yè)得到了普及，比如蛋白質、酶等生產(chǎn)。為了提升膜分離技術的實際應用，在后續(xù)研究中主要從以下幾點來進行：①開展多樣化的原材料，材料特點體現(xiàn)低成本、環(huán)保性能好，從經(jīng)濟效益方面，膜分離技術成本偏高，且種類較少，需要在以后的研究中持續(xù)改進;②加大膜分離系統(tǒng)操作和工藝方面的優(yōu)化，從而不斷提升膜分離操作效果;③針對特定物料體系的膜材料、膜組件和膜系統(tǒng)的開發(fā);④膜清洗方式和高效清洗藥劑，這樣能夠提升膜分離技術的回收效率，從而降低生產(chǎn)成本;⑤注重膜分離技術與傳統(tǒng)技術的融合，開發(fā)出符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的標準技術，推動膜分離行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化、市場化進程;⑥開發(fā)膜分離--生物反應耦合技術，在膜分離技術不斷普及的過程中，其應用深度進一步擴展，可以預見，膜分離技術的應用會進一步深化，在生物化工生產(chǎn)中占據(jù)的分量越來越高，在使用前景上更加廣闊，研究人員要對此有明確的認識。

4 結語

綜上所述，在生物化工行業(yè)，膜分離技術是不可或缺的一部分，隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，膜分離技術在應用范圍上會更大，同時分離、提純的質量會更高。由于化工產(chǎn)品在膜分離技術需求上存在較大差異性，實際應用時要考慮應用范圍及行業(yè)特點，為生物化工技術的發(fā)展創(chuàng)造有利條件。我國在膜分離技術在取得了一定成績，但是也面臨不少問題，比如分離效率、提純精度等方面仍有待提高，需要在以后得工作中加大研究力度，推動生物化工行業(yè)健康、平穩(wěn)發(fā)展。

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作者簡介：

林棟材（1983- ），男，浙江松陽人，本科，助理工程師，研究方向：化學工程與工藝。