Introducción al papel: se encuentra ampliamente en la naturaleza debido a su bajo contenido, baja tasa de síntesis química temprana, alto costo y solventes peligrosos utilizados en la producción, no se puede usar en el. industria alimentaria. La separación por membrana tiene las siguientes características: condiciones de funcionamiento suaves, bajo consumo de energía, sin cambio de fase y buena selectividad de separación. Ejemplo de aplicación 1: Asahi Medical Company de Japón utilizó por primera vez membranas de poliacrilonitrilo de fibra hueca para hemodiálisis y hemodiafiltración.
Palabras clave: membrana, alimentos, ingeniería, medicina
1. Aplicación en la industria alimentaria
La proteína es uno de los componentes básicos más importantes de los organismos, los aminoácidos. son la base de las proteínas. El ácido gamma-aminobutírico, o GABA, es un aminoácido no proteico de origen natural. Existe ampliamente en la naturaleza debido a su bajo contenido, baja tasa de síntesis química temprana, alto costo y el uso de solventes peligrosos en la producción, no puede usarse en la industria alimentaria. La producción biosintética de aminoácidos tiene las ventajas de un bajo costo y un uso seguro, y se utiliza ampliamente en la industria alimentaria. La separación y purificación del caldo de fermentación de ácido amoniacal es un vínculo clave para realizar la producción industrial de ácido amoniacal. La separación por membrana tiene las siguientes características: condiciones de funcionamiento suaves, bajo consumo de energía, sin cambio de fase y buena selectividad de separación. Por tanto, la obtención de productos de ácido aminocaproico de alto rendimiento mediante biosíntesis tiene perspectivas muy amplias. Mediante la detección y optimización de las bacterias del ácido láctico, el Laboratorio Clave de Ciencia y Seguridad de los Alimentos del Ministerio de Educación de la Universidad de Jiangnan ha logrado que el contenido de aminoácidos en el caldo de fermentación alcance un máximo de 540 mg/100 ml, que es un nivel alto. Colección completa de artículos A pesar de esto, la concentración de ácido aminocaproico en el caldo de fermentación sigue siendo muy baja y todavía es necesario mejorar la pureza del ácido aminocaproico mediante separación y purificación. Los estudios han demostrado que la combinación de ultrafiltración, filtración por dilución y nanofiltración puede aumentar la pureza de los complejos de aminoácidos en el caldo de fermentación a 3,75 veces el original, y la tasa de recuperación total es cercana a 75. Si se usa floculación de quitosano y adsorción de carbón activado para el pretratamiento, y luego se usa resina de intercambio iónico para la separación, la pureza del complejo de aminoácidos en el caldo de fermentación se puede aumentar a más de 4 veces el original, y la tasa de recuperación total puede llegar a 64,2.
2. Aplicación en ingeniería
El acrilonitrilo es la principal materia prima para la producción de ABS/SAN, fibra acrílica y adiponitrilo. La fibra acrílica representa más del 50% del total de productos de consumo de acrilonitrilo en mi país, seguida por el ABS/SAN, que representa alrededor del 25%. El proceso de amoxidación del propileno para producir acrilonitrilo se inventó en 1959. En el proceso de oxidación del propileno con amoníaco para producir acrilonitrilo, existen principalmente las siguientes contaminaciones ambientales: primero, contaminación por gases residuales, segundo, contaminación por residuos y tercero, contaminación por aguas residuales. Debido a que la amoxidación del propileno se lleva a cabo en un lecho fluidizado, la pérdida de catalizadores durante la reacción es inevitable y estos catalizadores están compuestos de algunos metales pesados. Además, se generará una gran cantidad de aguas residuales que contienen cianuro durante la producción de acrilonitrilo, y también se generará una gran cantidad de aguas residuales que contienen cianuro durante el proceso de enfriamiento del reactor. Entre ellos, las aguas residuales que contienen cianuro producidas durante el proceso de enfriamiento del reactor tienen un contenido de cianuro más alto que las aguas residuales tratadas en este artículo. El contenido de DQO supera los 40.000 mg/L y puede alcanzar hasta 80.000 mg/L. difícil, ahora sólo se puede incinerar.
La industria farmacéutica tomó la iniciativa en el uso de tecnología de separación por membranas para tratar aguas residuales que contienen cianuro. Generalmente, las aguas residuales producidas por la industria farmacéutica son relativamente limpias, tienen menos impurezas mecánicas y un menor contenido de cianuro que las de la industria química, por lo que son relativamente fáciles de manejar. Por lo tanto, desde la década de 1970, la tecnología de separación por membrana se ha utilizado en el extranjero para tratar aguas residuales que contienen cianuro de la industria farmacéutica. El contenido de cianuro en las aguas residuales tratadas es inferior a 1 ppm, lo que cumple plenamente con los estándares de descarga. La primera empresa industrial en este campo fue una empresa farmacéutica alemana, que construyó en los años 80 un dispositivo de separación por membrana. Durante el proceso, se descubrió que el contenido de cianuro en el agua cruda era de aproximadamente 120 ~ 180 ppm. Después del tratamiento de ósmosis inversa, el contenido de cianuro en el agua descargada fue solo de aproximadamente 0,2 ppm (la concentración de CN en las aguas residuales descargadas por los europeos). los estándares deben ser inferiores a 0,2 ppm). El flujo del proceso básico es la ultrafiltración de dos etapas y luego la ósmosis inversa de cuatro etapas. El período de funcionamiento más largo del dispositivo es de 18 meses para ultrafiltración y 36 meses para ósmosis inversa.
3. Aplicación en medicina
Las membranas de separación de polímeros se utilizan ampliamente en el campo médico y de la salud, desde la preparación de agua pura medicinal hasta la separación, purificación y concentración de proteínas y enzimas. y vacunas, hasta hígados artificiales, pulmones artificiales, riñones artificiales y otros órganos artificiales, el proceso de separación utiliza membranas poliméricas como componente central.
La investigación y desarrollo del riñón artificial es la membrana de separación polimérica más utilizada en órganos artificiales y es uno de los ejemplos más exitosos de aplicación clínica de órganos artificiales. Debido a que su función principal es excluir de la sangre sustancias nocivas para el cuerpo humano, se debe enfatizar que la membrana tiene buena compatibilidad sanguínea, permeabilidad y resistencia mecánica adecuadas para aplicaciones clínicas.
La membrana de celulosa tiene buena permeabilidad al agua, puede eliminar eficazmente la creatinina, la urea y otras sustancias moleculares pequeñas que son dañinas para el cuerpo humano y tiene cierta resistencia mecánica. Debido a que la celulosa es un material polimérico natural, es básicamente segura para el cuerpo humano. Por lo tanto, la celulosa es la membrana importante para hemodiálisis más antigua y más utilizada. De hecho, la comercialización de membranas de celulosa ha promovido en gran medida que la hemodiálisis se convierta en un tratamiento clínico de rutina.
El poliacrilonitrilo es una de las pocas membranas de polímero sintético que se ha utilizado clínicamente. En comparación con las membranas de celulosa regenerada, las membranas de poliacrilonitrilo tienen una gran capacidad de eliminación de sustancias de peso molecular medio y sus tasas de ultrafiltración son varias veces superiores a las de las primeras. También tiene excelentes propiedades antibacterianas y resistencia a disolventes orgánicos. Ejemplo de aplicación 1 de la colección completa de artículos: la empresa japonesa Asahi Medical Company ahuecó por primera vez membranas de poliacrilonitrilo y las utilizó para hemodiálisis y filtración de hemodiálisis. La membrana es una membrana asimétrica con un diámetro interior de 200 µm y un espesor de pared de 50 µm; Ejemplo de aplicación 2: la Universidad Textil de China hiló poliacrilonitrilo en fibras huecas y las ensambló en una máquina de hemodiálisis para aplicación clínica.
Con el desarrollo de la ciencia y la medicina de las membranas, las personas tienen requisitos cada vez mayores de materiales de membranas para la purificación de la sangre. Se estima que a principios del próximo siglo será posible desarrollar un riñón artificial integrado de alta función. Esto planteará inevitablemente nuevos desafíos para el rendimiento de las membranas de purificación de sangre existentes. Hay dos formas de mejorar y ampliar la función de las membranas poliméricas en el campo de la purificación de la sangre: desarrollar nuevos sistemas de membranas y modificar los sistemas de membranas existentes para acercarse o lograr el rendimiento de las membranas biológicas.
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