透析與超濾原理

① 透析，微濾，超濾，納濾，反滲透，電滲析，滲透氣化等膜分離技術各自的特點

1.透析（dialysis）是通過小分子經過半透膜擴散到水（或緩沖液）的原理；
2.微濾適用於細胞、細菌和微粒子的分離，在生物分離中，廣泛用於菌體的分離和濃縮，目標物質的大小范圍為0.01-10 μm，一般用於預處理；
3.超濾技術的優點是沒有相的轉變，無需添加任何強烈的化學物質，可以在低溫下操作，過濾速度較快，便於無菌處理等，一般用於預處理；
4.納濾 特點是能截留小分子的有機物並可同時透析出鹽，集濃縮與透析於一體；
操作壓力低，因為無機鹽能通過納米濾膜而透析，使得納米過濾的滲透壓遠比反滲透為低，所以納米過濾所需的外加壓力比反滲透低得多；
5.反滲透法具有設備構型緊湊，佔地面積小、單位體積產水量及能量消耗少等優點；
6.電滲析的特點時可以同時對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用、可以用於蔗糖等非電解質的提純，以除去其中的電解質、在原理上，電滲析器是一個帶有隔膜的電解池，可以利用電極上的氧化還原效率高；
7.滲透氣化對共沸物系和近沸物系等難分物系的分離, 顯示特有的優越性。

② 血透機上超凈濾器的工作原理

血透機上超凈濾器的工作原理是通過正負電荷的相互作用或范德華力和透析膜表面的親水性基團選擇性吸附某些蛋白質、毒物及葯物（如β2-微球蛋白、補體、炎性介質、內毒素等）。所有透析膜表面均帶負電荷，膜表面負電荷量決定了吸附帶有異種電荷蛋白的量。在血透過程中血液中某些異常升高的蛋白質、毒物和葯物等選擇性地吸附於透析膜表面，使這些致病物質被清除，從而達到治療的目的。

血液透析是急慢性腎功能衰竭患者腎臟替代治療方式之一。它通過將體內血液引流至體外，經一個由無數根空心纖維組成的透析器中，血液與含機體濃度相似的電解質溶液（透析液）在一根根空心纖維內外，通過彌散/對流進行物質交換，清除體內的代謝廢物、維持電解質和酸鹼平衡；同時清除體內過多的水分，並將經過凈化的血液回輸的整個過程稱為血液透析。

溶質轉運：
1、彌散：是血液透析時清除溶質的主要機制。溶質依靠濃度梯度從高濃度一側向低濃度一側轉運，此現象稱為彌散。溶質的彌散轉運能源來自溶質的分子或微粒自身的不規則運動（布朗運動）。
2、對流：溶質伴隨溶劑一起通過半透膜的移動，稱為對流。溶質和溶劑一起移動，是摩擦力作用的結果。不受溶質分子量和其濃度梯度差的影響，跨膜的動力是膜兩側的靜水壓差，即所謂溶質牽引作用。
3、吸附：是通過正負電荷的相互作用或范德華力和透析膜表面的親水性基團選擇性吸附某些蛋白質、毒物及葯物（如β2-微球蛋白、補體、炎性介質、內毒素等）。所有透析膜表面均帶負電荷，膜表面負電荷量決定了吸附帶有異種電荷蛋白的量。在血透過程中，血液中某些異常升高的蛋白質、毒物和葯物等選擇性地吸附於透析膜表面，使這些致病物質被清除，從而達到治療的目的。

③ 血液透析機的工作原理是什麼

血液透析機的工作原理是透析用濃縮液和透析用水經過透析液供給系統配製成合格的透析液，通過血液透析器，與血液監護警報系統引出的病人血液進行溶質彌散、滲透和超濾作用；作用後的病人血液通過血液監護警報系統返回病人體內，同時透析用後的液體作為廢液由透析液供給系統排出；不斷循環往復，完成整個透析過程。

結構原理

血液透析機大致可以分為血液監護警報系統和透析液供給系統兩部分。血液監護警報系統包括血泵、肝素泵、動靜脈壓監測和空氣監測等；透析液供給系統包括溫度控制系統、配液系統、除氣系統、電導率監測系統、超濾監測和漏血監測等部分組成。

其工作原理是：透析用濃縮液和透析用水經過透析液供給系統配製成合格的透析液，通過血液透析器，與血液監護警報系統引出的病人血液進行溶質彌散、滲透和超濾作用；作用後的病人血液通過血液監護警報系統返回病人體內，同時透析用後的液體作為廢液由透析液供給系統排出；

不斷循環往復，從而達到治療的目的，完成整個透析過程。如圖1所示：1-2代表的是血路；3-5-7表示透析液在配置好後准備透析或者透析液不正確時，透析液處於旁路未通過透析器的情況；3-6-7表示正常透析時，透析液流經透析器的路線；6表示進行單超時的情況。

④ 不同膜分離技術存在哪些不同的原理

在生物化工過程中常用的膜分離技術有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)、電滲析(ED)、液膜(LM)等。
微濾
微濾是以多孔細小的薄膜作為過濾的介質，以篩分原理為根據的薄膜過濾。在壓力作為推動力的作用下，溶劑、水、鹽類及大分子物質均能透過薄膜，而微細顆粒和超大分子等顆粒直徑大於膜孔徑的物質均被滯留下來，以達到分離的目的，進一步使溶液凈化。微濾是目前膜分離技術中應用最廣且經濟價值最大的技術，主要應用於生物化工中的制葯行業。
超濾
超濾是根據篩分原理，以一定的壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的操作。同微濾過程相比，超濾過程受膜表面孔的化學性質影響較大，在一定的壓力差下溶劑或小分子量的物質可以透過膜孔，而大分子物質及微細顆粒卻被截留，以達到分離目的。超濾膜通常為不對稱膜，膜孔徑的大小和膜表面的性質分別起著不同的截留作用。超濾主要應用於濃縮大分子溶液的凈化等.在生物化工過程中應用最廣。
反滲透
反滲透過程主要是根據溶液的溶解、擴散原理，以壓力差為推動力的膜分離過程。它與自然的滲透過程剛好相反。滲透和反滲透均是通過半透膜來完成的。在濃溶液一側，當施加壓力高於自然滲透壓力時，就會迫使溶液中溶劑反向透過膜層，流向稀溶液一側，從而達到分離提純的目的。反滲透過程主要應用於低分子量組分的濃縮，如氨基酸濃縮(甘氨酸HGB
3075—79)、乙醇濃縮(GB 679-65)等。其滲透壓的大小與膜的種類無關，而與溶液的性質有關。
納濾
納濾也是根據吸附、擴散原理，以壓力差為推動力的膜分離過程。它除了有本身的工作原理外，還具有反滲透和超濾的工作原理。納濾又可以稱為低壓反滲透，是一種新型的膜分離技術，這種膜過程，拓寬了液相膜分離的應用，分離性能介於超濾和反滲透之間，其截斷分子量約為200～2000。納米膜屬於復合膜，允許一些無機鹽和某些溶劑透過膜。納濾過程所需壓力比反滲透低得多，具有節約動力的優點。它能截斷易透過超濾膜的那部分溶質，同時又可能被反滲透膜所截斷的溶質透過，其特有功能是反滲透和超濾無法取代的。納濾膜具有良好的熱穩定性、pH
穩定性和對有機溶劑的穩定性，因此現已廣泛應用於各個工業領域，尤其是醫葯、生物化工行業的分離提純過程。納濾膜是現今最先進的膜分離技術。微濾、超濾、反滲透、納濾4種分離技術沒有太明顯的分界線，均是以壓力作為推動力，被截斷的溶質的直徑大小在某些范圍內相互重疊。
電滲析
電滲析是以電位差為推動力，在直流電作用下利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質從溶液中分離出來，從而實現溶液的淡化、精製或純化目的。
液膜
液膜是懸浮在液體中的一層乳液微粒，形成液相膜。依據溶解、擴散原理，通過這層液相膜可以將兩個組成不同而又互溶的溶液分開，並通過滲透的現象起到分離、提純的效果，它克服了固體膜存在的選擇性低和通量小的特點。液膜一般由溶劑、表面活性劑和添加劑構成。

⑤ 血液透析室的原理指南

血液透析的目的在於替代腎衰竭所丟失的部分功能，如清除代謝廢物，調節水、電解質和酸鹼平衡。其基本原理有彌散、滲透、對流和超濾。透析時溶質、水分的交換，從而構成血透時清除毒素，清除水分，補充必要物質的理論基礎。尿毒症病人血中的小分子物質如肌酐、尿素氮、鉀等向透析液內擴散，透析液內的離子鈉、氯等離子和血中濃度相同，所以，膜內外仍保持平衡，透析液內的鹼基、鈣離子等則向血中擴散，從而達到清除毒素，糾正電解質紊亂和酸中毒的目的。
血液透析用超純水原理是利用透析膜，它是一種半透膜，通過血液和透析液在透析膜內外兩側的相對流動，其溶質按濃度梯度差從高濃度一側向低濃度一側轉運過程，稱為彌散;彌散的結果使半透膜兩側溶質濃度達到平衡。若在半透膜一側加負壓從而增加跨膜壓，則可使水分從壓力高的一側向壓力低的一側移動，這稱為超濾。與此同時也有部分溶質隨水一起移動，這稱之為對流。
醫葯血液透析水處理設備介紹
血液透析設備採用反滲透膜元件選用進口低壓、超低壓卷式復合膜，它不僅可去除水中的帶電離子、無機物、膠硅，還可以去除水中幾乎全部有機物，無機物和熱源等，進口不銹鋼高壓泵可使反滲透進水壓力穩定，工作周期更長。另外裝置還配置可編程序控制器(PLC)，實行自動檢測及清洗等，目前在醫葯、制劑、飲料食品、冶金、電子、化工等行業得到極廣的應用。 單支膜元件脫鹽率達99.6%以上，單套反滲透裝置常規產水量0.2-60T/h。
血液透析純水制備工藝流程
· 原水-原水加壓泵-多介質過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-第一級反滲透 -PH調節-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器- 微孔過濾器-用水點推薦新工藝
· 原水-原水加壓泵-多介質過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透設備-中間水箱-中間水泵-離子交換器-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-用水點傳統工藝
· 原水-原水加壓泵-多介質過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透機-中間水箱-中間水泵-EDI系統-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-用水點新工藝

⑥ 血液透析的原理是什麼

透析是指溶質從半透膜的一側透過膜至另一側的過程，任何天然的（如腹膜）內或人造的半透容膜，只要該膜含有使一定大小的溶質通過的孔徑，那麼這些溶質就可以通過彌散和對流從膜的一側移動到膜的另一側。人體內的「毒物」包括代謝產物、葯物、外源性毒物，只要其原子量或分子量大小適當，就能夠通過透析清除出體外。

其基本原理是彌散和對流。彌散就是半透膜兩側液體各自所含溶質濃度梯度及它所形成的不同滲透濃度，溶質從濃度高的一側通過半透膜向濃度低的一側移動。對流也稱超濾，是指溶質和溶劑因透析膜兩側的靜水壓和滲透壓梯度的不同而跨膜轉運的過程。

⑦ 透化的原理和應用是什麼

血液透析(Hemodialysis，HD)通過其生物物理機制，完成對溶質及水的清除和轉運，其基本原理是通過彌散(Diffusion)、對流(Convection)及吸附(Absorption)清除血液中各種內源性和外源性「毒素」；通過超濾(Ultrafiltration)和滲透(Osmosis)清除體內瀦留的水分，同時糾正電解質和酸鹼失衡，使機體內環境接近正常從而達到治療的目的。

1. 溶質轉運

a. 彌散轉運

溶質依靠濃度梯度從高濃度一側向低濃度一側轉運，稱此現象為彌散。溶質的彌散轉運能源來自溶質的分子或微粒自身的不規則運動(布朗運動)。在兩種溶液之間放置半透膜，溶質通過半透膜從高濃度溶液向低濃度溶液中運動，稱為透析。這種運動的動力是濃度梯度。HD的溶質交換主要是通過彌散轉運來完成的。血液中的代謝廢物向透析液側移動，從而減輕尿毒症症狀；透析液中鈣離子和鹼基移入血液中，以補充血液的不足。為敘述方便，一般提到的是凈物質轉運，實際上通過膜的溶質交換是雙向性的。

b. 對流轉運

溶質伴隨含有該溶質的溶劑一起通過半透膜的移動，稱對流。溶質和溶劑一起移動是磨擦力作用的結果。不受溶質分子量和其濃度梯度差的影響。跨膜的動力是膜兩側的水壓差，即所謂溶質牽引作用(Solvent Drag)。HD和血液過濾(Hemofiltration，HF)時，水分從血液側向透析側或濾液側移動(超濾)時，同時攜帶水分中的溶質通過透析膜。超濾液中的溶質轉運，就是通過對流的原理進行的。反映溶質在超濾時可被濾過膜清除的指標是篩選系數，它是超濾液中某溶質的濃度除以其血中濃度。因此，利用對流清除溶質的效果主要由超濾率和膜對此溶質篩選系數決定。

c. 吸附

吸附是通過正負電荷的相互作用或范德華(Van der Wassls)力和透析膜表面的親水性基團選擇性吸附某些蛋白質、毒物及葯物(如b2-M、補體、炎症介質、內毒素等)。膜吸附蛋白質後可使溶質的擴散清除率降低。在血液透析過程中，血液中某些異常升高的蛋白質、毒物和葯物等選擇性地吸附於透析膜表面，使這些致病物質被清除，從而達到治療目的。

2. 水的轉運

液體在水力學壓力梯度或滲透壓梯度作用下通過半透膜的運動，稱超濾。臨床透析時，超濾是指水分從血液側向透析液側移動；反之，如果水分從透析液側向血液側移動，則稱反超濾。

3. 酸鹼平衡紊亂的糾正

透析患者每天因食物代謝產生50~100mEq的非揮發性酸，由於患者的腎功能障礙，這些酸性物質不能排出體外，只能由體內的鹼基中和。體內中和酸性產物的主要物質是碳酸氫鹽，因此尿毒症患者血漿中的H2CO3濃度常降低，平均為20~ 22mEq/L左右。透析時常利用透析液中較血液濃度高的鹼基彌散入血來中和體內的酸性產物。

二 影響透析效率的因素

1. 透析器類型

目前各種類型透析器對中、小分子物質的清除以及對水分超濾的效率較大程度上取決於透析膜性能。如聚碸膜、聚甲基丙烯酸甲脂膜和聚丙烯膜等對中分子物資和水分清除效果優於銅仿膜透析器。此外，透析效率尚與透析器有效透析面積成正比。一般應選用透析面積為1.2~1.5m2的透析器為宜。

2. 透析時間

透析時間與透析效率呈正比。使用中空纖維透析器，一般每周透析時間為12~15h。

3. 血液和透析液的流量

每分鍾流入透析器內的血液和透析液流量與透析效果密切相關。HD過程中，體內某些代謝產物如肌酐或尿素氮的清除率，一般可由簡化的清除率公式計算：

清除率＝

Ci＝某溶質流入透析器濃度；

Co＝某容質流出透析器的濃度；

QB＝入透析器的血流量(ml/min )。

從公式中可以看出：(1)血流量越大，清除率越高；(2)在透析過程中，血液內某一溶質的清除與該物質在血液側與透析液側的濃度的梯度差呈正比，為保持最大的濃度梯度差，可以增加透析液流量。此外，清除效果尚與透析液通過透析器時接觸透析膜的量、面積、時間有關。血流與透析液在透析器內反向流動，可增加接觸時間。故透析液流量亦直接影響溶質的清除。常規HD要求血流量為200~ 300ml/min，透析液流量為500ml/min。若能提高血流量至300ml/min，或必要時提高透析液流量至600~ 800ml/min，則更可提高透析效率。

4. 跨膜壓力

HD過程中體內水分的清除，主要靠超濾作用。超濾率與跨膜壓(TMP)密切相關。TMP越大，超濾作用越強。在常規HD時為擴大TMP，一般在透析液側加上負壓，通常為20~ 26.6kPa(150~200mmHg)，使水分從血液側迅速向透析液側流動。因此，在透析過程中，及時調節TMP甚為重要。血壓正常患者，在血流量為200ml/min時，入口端平均動脈壓(MAP)小於10.6~12kPa(80~ 90mmHg)。而出口端MAP小於6.6~ 8kPa(50~60mmHg)。