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L-乳酸作为一种重要的绿色平台化合物,具有极大的应用前景。研究解决L-乳酸分离中的关键技术,对于加强可再生资源综合利用、增强环境保护具有重大的意义。鉴于膜分离技术所具有的无相变、低能耗、不破坏生物活性及操作简便的特点,本文采用膜组合工艺处理L-乳酸发酵液。针对膜分离过程中的膜通量衰减和膜污染问题,研究了L-乳酸发酵液絮凝-沉降、活性炭脱色等预处理工艺,优化了超滤及反渗透膜的操作工艺条件,建立了膜通量与操作工艺参数的数学模型,初步探索了膜污染的机理,并确立了膜的最佳清洗条件。(1)通过单因素及正交试验,优化确立了L-乳酸发酵液的絮凝-沉降工艺：氢氧化钙添加量4.5‰,活性炭添加量7.5‰,硫酸镁添加量3‰,絮凝温度70℃,絮凝时间45 min。在此条件下,菌体去除率为99.48%,蛋白质去除率为84.42%,残糖去除率为39.80%,乳酸损失率为1.88%。(2)对比粉末状和颗粒状活性炭的脱色效果,优选出粉末状活性炭作为脱色剂。以粉末状活性炭对酸解液脱色,在单因素基础上采用三元二次正交旋转组合设计对活性炭脱色工艺进行优化并建立数学模型,最优条件如下：活性炭添加量0.318%,脱色温度43.18℃,脱色时间18.83 min,脱色总效率达80.23%；通过频数分析得到具有95%概率保证的脱色总效率大于70%的参数范围,即活性炭添加量0.395-0.695%,脱色温度56.88-69.84℃,脱色时间15.68-22.58min。通过验证知所建立的数学模型有效。(3)通过单因素及正交试验,优化确立最佳超滤工艺条件：操作压力0.9MPa,进料浓度50 g/L,操作温度35℃。此时,膜通量为7.913 L·m-2·h-1,蛋白质截留率为98.93%,乳酸透过率为97.52%；通过单因素实验,确定反渗透工艺条件：操作压力1.0 MPa,进料浓度40 g/L,操作温度30℃。(4)膜通量衰减的经验公式能较好的模拟超滤及反渗透过程中膜通量随时间衰减的定量关系；分别以阻力叠加模型和优先吸附-毛细孔流模型为原型,探索超滤及反渗透过程中膜通量与操作工艺参数的数学模型,如下所示：反渗透过程:J=42.136·exp(-0.1455·P-0.0305·Cf)·[P-0.0043RCf]验证结果表明,它们能较好的描述超滤及反渗透过程。(5)经单因素得超滤膜及反渗透膜清洗条件：EDTA·2Na浓度0.75%、多聚磷酸钠浓度0.75%,清洗时间50 min,清洗剂pH值11,清洗温度35℃。