2018-06-20 02:45:15admin 177161

超濾原理

一、基本內(nèi)容
超濾原理也是一種膜分離過(guò)程原理，超濾利用一種壓力活性膜，在外界推動(dòng)力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對(duì)較高的物質(zhì),而水和小的溶質(zhì)顆粒透過(guò)膜的分離過(guò)程。通過(guò)膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質(zhì)。當(dāng)被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過(guò)膜表面時(shí)，水分子和分子量小于300—500的溶質(zhì)透過(guò)膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留，從而使水得到凈化。也就是說(shuō)，當(dāng)水通過(guò)超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體硅除去，同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等。

二、超濾膜凈水工藝對(duì)進(jìn)水水質(zhì)技術(shù)要素

如今海德能超濾膜在凈水工業(yè)應(yīng)用十分廣泛，以成為預(yù)處理工藝工程中單元操作之一?？梢?yàn)樗羞€有微生物雜志進(jìn)行凈化、分離、濃縮等深度處理，而且根據(jù)中空纖維超濾膜特性提供前處理要求。

在采用超濾膜處理時(shí)，其中精密的微結(jié)構(gòu)，截留分子級(jí)甚至離子級(jí)的微粒，用濁度來(lái)反映水質(zhì)明顯是不精確的?？捎行コ泻袘腋∥?、膠體、微生物所還有的雜質(zhì)。而水中SDI值主要用于檢測(cè)水中膠體和懸浮物等微粒的多少，是表征系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)。而SDI的值的大小大致可反映膠體污染程度，即需進(jìn)行預(yù)處理。

海德能超濾膜技術(shù)對(duì)SDI值的降低最為有效，特別是較大顆粒對(duì)海德能中空纖維超濾膜有嚴(yán)重的污染，在超濾工藝中必須進(jìn)行預(yù)處理，至于采取何種處理工藝尚無(wú)固定的模式，這是因?yàn)楣┧畞?lái)源不同，因而預(yù)處理方法也各異。

對(duì)于水質(zhì)中含有5μm以上粒徑雜質(zhì)，濾器必須選用5μm過(guò)濾精度去除，雖然上述常規(guī)過(guò)濾技術(shù)很難去除超濾對(duì)這些微粒和膠體有絕對(duì)的去除作用，但對(duì)海德能中空纖維超濾膜的危害是極為嚴(yán)重的。特別是膠體粒子帶有電荷，是水中物質(zhì)分子和離子的聚合體，主要是同性電荷的膠體粒子相互排斥的結(jié)果，所以膠體能穩(wěn)定在水中存在。

因此證明，超濾膜在凈水工藝處理中發(fā)展速度，為了超濾膜技術(shù)能開(kāi)辟工業(yè)凈水的廣闊市場(chǎng)空間，國(guó)內(nèi)水質(zhì)污染采用超濾技術(shù)也越來(lái)越多，是解決未來(lái)城市水資源危機(jī)的有效途徑之一。

超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類(lèi)似的高分子材料制得。最適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，也常用于其他分離技術(shù)難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。以壓力差為推動(dòng)力的膜過(guò)濾可區(qū)分為超濾膜過(guò)濾、微孔膜過(guò)濾和逆滲透膜過(guò)濾三類(lèi)。它們的區(qū)分是根據(jù)膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。采用超濾膜以壓力差為推動(dòng)力的膜過(guò)濾方法為超濾膜過(guò)濾。

超濾膜最適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，或采用其他分離技術(shù)所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。

東麗超濾膜的結(jié)構(gòu)有對(duì)稱和非對(duì)稱之分。前者是各向同性的，沒(méi)有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬于深層過(guò)濾;后者具有較致密的表層和以指狀結(jié)構(gòu)為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬于表層過(guò)濾。工業(yè)使用的超濾膜一般為非對(duì)稱膜。

超濾處理過(guò)程無(wú)相變，對(duì)物料中組成成分無(wú)任何不良影響，且分離、純化、濃縮過(guò)程中始終處于常溫狀態(tài)，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，完全避免了高溫對(duì)生物活性物質(zhì)破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分。

超濾設(shè)備系統(tǒng)回收率高，可實(shí)現(xiàn)物料的高效分離、純化及高倍數(shù)濃縮。系統(tǒng)制作材質(zhì)采用衛(wèi)生級(jí)管閥，現(xiàn)場(chǎng)清潔衛(wèi)生，滿足GMP或FDA生產(chǎn)規(guī)范要求。系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)，集成化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，操作與維護(hù)簡(jiǎn)便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。超濾設(shè)備系統(tǒng)能耗低，生產(chǎn)周期短，與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比，能有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

超濾原理并不復(fù)雜。在超濾過(guò)程中，由于被截留的雜質(zhì)在膜表面上不斷積累，會(huì)產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，當(dāng)膜面溶質(zhì)濃度達(dá)到某一極限時(shí)即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，這使得超濾的應(yīng)用受到一定程度的限制。為此，需通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行研究，以確定最佳的工藝和運(yùn)行條件，最大限度地減輕濃差極化的影響，使超濾成為一種可靠的反滲透預(yù)處理方法。

a． 超濾與傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝相比，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、占地小、投資省、且水質(zhì)極優(yōu)，可滿足各類(lèi)反滲透裝置的進(jìn)水要求。

b． 合理地選擇運(yùn)行條件和清洗工藝，可完全控制超濾的濃差極化問(wèn)題，使此預(yù)處理方法更可靠。

c．超濾對(duì)水中的各類(lèi)膠體均具有良好的去除特性,因而可以考慮擴(kuò)大到凝結(jié)水精處理及離子交換除鹽系統(tǒng)的預(yù)處理中。

在超濾過(guò)程中，水深液在壓力推動(dòng)下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的深劑（水）及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留，隨水流排出，成為深縮液。超濾過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾，分離是在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過(guò)清洗可以恢復(fù)。

超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在20－1000A°之間。中空纖維超濾器（膜）具有單位溶器內(nèi)充填密度高，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

1. 濾過(guò)程是在常溫下進(jìn)行，條件溫和無(wú)成分破壞，因而特別適宜對(duì)熱敏感的物質(zhì)，如藥物、酶、果汁等的分離、分級(jí)、濃縮與富集。

2. 濾過(guò)程不發(fā)生相變化，無(wú)需加熱，能耗低，無(wú)需添加化學(xué)試劑，無(wú)污染，是一種節(jié)能環(huán)保的分離技術(shù)。

3. 超濾技術(shù)分離效率高，對(duì)稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。

4. 超濾過(guò)程僅采用壓力作為膜分離的動(dòng)力，因此分離裝置簡(jiǎn)單、流程短、操作簡(jiǎn)便、易于控制和維護(hù)。

5. 超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制劑。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液，一般只能得到10～50％的濃度。

六、超濾裝置

七、超濾技術(shù)的應(yīng)用

早期的工業(yè)超濾應(yīng)用于廢水和污水處理。三十多年來(lái)，隨著超濾技術(shù)的發(fā)展，如今超濾膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)很廣，主要包括食品工業(yè)、飲料工業(yè)、乳品工業(yè)、生物發(fā)酵、生物醫(yī)藥、醫(yī)藥化工、生物制劑、中藥制劑、臨床醫(yī)學(xué)、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收以及環(huán)境工程等等。