超濾技術(shù)

超濾技術(shù)是通過膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進(jìn)行選擇性分離。當(dāng)液體混合物在一定壓力下流經(jīng)膜表面時，小分子溶質(zhì)透過膜（稱為超濾液），而大分子物質(zhì)則被截留，使原液中大分子濃度逐漸提高（稱為濃縮液），從而實(shí)現(xiàn)大、小分子的分離、濃縮、凈化的目的。
 
超濾(Ultra-filtration, UF)是一種能將溶液進(jìn)行凈化和分離的膜分離技術(shù)。超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜絲為過濾介質(zhì)，膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑(如水分子)、無機(jī)鹽及小分子有機(jī)物透過，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)截留，從而達(dá)到凈化和分離的目的。

超濾膜被大量用于水處理工程。超濾技術(shù)在反滲透預(yù)處理、飲用水處理、中水回用等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。超濾技術(shù)在酒類和飲料的菌與除濁，藥品的除熱原以及食品濃縮過程中均起到關(guān)鍵作用。

超濾過濾孔徑和截留分子量的范圍一直以來定義較為模糊，一般認(rèn)為超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.1微米，截留分子量(Molecular weigh cut-off, MWCO)為1,000-1,000,000 Dalton。嚴(yán)格意義上來說超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.01微米，截留分子量為1,000-300,000 Dalton。若過濾孔徑大于0.01微米，或截留分子量大于300,000 Dalton的微孔膜就應(yīng)該定義為微濾膜或精濾膜。

一般用于水處理的超濾膜標(biāo)稱截留分子量為30,000-300,000 Dalton，而截留分子量為6,000-30,000 Dalton 的超濾膜大多用于物料的分離、濃縮、和除熱源等領(lǐng)域。

超濾膜的形式可以分為板式和管式兩種。管式超濾膜根據(jù)其管徑的不同又分為中空纖維、毛細(xì)管和管式。目前市場上用于水處理的超濾膜基本上以毛細(xì)管式為主，個別工程中使用的中空纖維(內(nèi)徑0.1-0.5mm)聚乙烯或聚丙烯微孔膜實(shí)際上應(yīng)屬于微濾膜。

將超濾膜絲組合成可與超濾系統(tǒng)連接的組件稱為超濾膜組件。中空纖維超濾膜組件分為內(nèi)壓式、外壓式和浸沒式三種。其中浸沒式超濾膜過濾的推動力是膜管內(nèi)部的真空與大氣壓之間的壓力差。對于過濾精度要求較高的超濾膜，這一壓力差通常不易滿足所需過濾推動力的要求，因此浸沒式的組件形式比較適合于過濾精度較低的超濾膜或微濾膜。外壓式超濾在正沖與反沖時，膜表面液體的流速極不均勻，影響膜表面的沖洗效果，因此常用于水處理的超濾膜還是內(nèi)壓式組件結(jié)構(gòu)較具有優(yōu)勢。

超濾特點(diǎn)

中空纖維超濾膜由于其特殊的性質(zhì)廣泛應(yīng)用在礦泉水的制備；反滲透設(shè)備的預(yù)處理；自來水凈化處理；海水淡化的預(yù)處理；廢水回用的凈化處理；去除水中的膠體等；濾除中藥提取液中的大分子量雜質(zhì)、蛋白質(zhì)和多糖，后制得中藥制劑；對中藥有效成分進(jìn)行濃縮，濾除藥液中水分和小分子量雜質(zhì)；低度白酒去濁；果酒、啤酒及其他酒類的精制；凈化茶汁，制備濃縮茶；針劑、大輸液除熱源；濃縮人體血清。超濾技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1. 濾過程是在常溫下進(jìn)行，條件溫和無成分破壞，因而特別適宜對熱敏感的物質(zhì)，如酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
2. 濾過程不發(fā)生相變化，無需加熱，能耗低，無需添加化學(xué)試劑，無污染，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. 超濾過程僅采用壓力作為膜分離的動力，因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、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。對于蛋白質(zhì)溶液，一般只能得到10～50%的濃度。

超濾原理

中空纖維超濾是在一支空心柱內(nèi)裝有許多的，中空纖維毛細(xì)管，兩端相通，管的內(nèi)徑一般在0．2mm左右，有效面積可以達(dá)到1平方厘米每一根纖維毛細(xì)管像一個微型透析袋，增大了滲透的表面積，提高了超濾的速度。

中空纖維超濾膜是超濾膜的一種。它是超濾技術(shù)中為成熟與先進(jìn)的一種技術(shù)。中空纖維中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)的分子量比較大，截留分子量可達(dá)幾千至幾十萬。

原水在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式與內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃縮水排除，不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運(yùn)行。超濾膜是早開發(fā)的高分子分離膜之一。

超濾技術(shù)是一種廣泛用于水的凈化，溶液分離、濃縮，以及從廢水中提取有用物質(zhì)，廢水凈化再利用領(lǐng)域的高新技術(shù)。特點(diǎn)是使用過程簡單，不需加熱，能源節(jié)約，低壓運(yùn)行，裝置占地面積小。

特性

1)不銹鋼卡箍結(jié)構(gòu)，承壓能力更強(qiáng)，有效防止中型超濾系統(tǒng)瞬間的高壓和沖擊所導(dǎo)致的爆裂和漏水。
2)殼體選用高韌性的UPVC材料，該材料具有良好的抗老化.耐酸堿及化學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)，適用廣泛的工況條件。
3)采用獨(dú)特的7扇區(qū)裝絲工藝，使殼體內(nèi)布水均勻。
4)裝填膜絲5000根，有效膜面積，遠(yuǎn)高于同類產(chǎn)品的有效膜面積，從而單支組件的水通量更大。
5)進(jìn)出水口均為國家標(biāo)準(zhǔn)DN32的接口口，四個活結(jié)螺紋端蓋都是統(tǒng)一尺寸規(guī)格，安裝維護(hù)方便。
6)膜的有效面積大，水通量大，純水通量3500升，遠(yuǎn)高于國內(nèi)同種規(guī)格產(chǎn)品。

超濾膜的清洗：

中空纖維超濾膜在連續(xù)正常運(yùn)行過程中，必須定時、定期進(jìn)行各種方法的清洗。目前常用的清洗方法主要有下列幾種：

背壓反沖洗法：以潔凈的水，從超濾液側(cè)進(jìn)入向正面進(jìn)行沖洗，由于膜的正反方向耐壓程度不一，一般只能以低壓進(jìn)行反沖洗，反沖洗強(qiáng)度不大，效果不大。必須選擇耐壓強(qiáng)度較高的膜，以較高的壓力，較大的流量進(jìn)行反沖洗，效果好。沖洗時間30～60秒即可。

等壓水力沖洗法：關(guān)閉超濾水出口閥門，全開濃縮水出口閥門，使膜面流速增大，對去除表面附著松軟物質(zhì)較為有效。

化學(xué)清洗法：根據(jù)膜表面污染物質(zhì)的種類，選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥品與之進(jìn)行溶解、氧化或其他化學(xué)反應(yīng)達(dá)到去除的目的。常用的化學(xué)藥品的選擇必須根據(jù)膜材料的性質(zhì)選擇，如酸類、堿類、氧化劑、、表面活性劑以及加酶洗滌劑等。進(jìn)行方法與正常超濾過程相同，清洗液自原液入口處進(jìn)入，濃縮液及超濾液全部返回清洗液容器，循環(huán)后排放，以凈水洗凈即可。

超濾是采用中空纖維過濾新技術(shù)，配合預(yù)處理過濾自來水中雜質(zhì);超濾微孔小于0.01微米，能徹底濾除水中的、鐵銹、膠體等有害物質(zhì)，保留水中對人體有益的微量元素和礦物質(zhì)。超濾膜過濾使大分子溶質(zhì)不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。超濾原理也是一種膜分離過程原理，超濾利用一種壓力活性膜，在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質(zhì)，而水和小的溶質(zhì)顆粒透過膜的分離過程。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、市政、電力、鋼鐵、石化、紡織、食品等領(lǐng)域污水深度處理回用及生產(chǎn)工藝用水處理;
2、市政給水凈化處理;
3、海水淡化及反滲透系統(tǒng)預(yù)處理;
4、食品及生物制藥等領(lǐng)域凈化、濃縮與分離。

納濾技術(shù)

納濾技術(shù)是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)， 其截留分子量在80-1000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾。基于納濾分離技術(shù)的特性，其在制藥、生物化工、 食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。膜分離技術(shù)被稱為"二十一世紀(jì)的水處理技術(shù)"，自70年代應(yīng)用于水處理領(lǐng)域后，得到了廣泛的研究和發(fā)展，受到各國水處理工作者的普遍關(guān)注，開展了不同水平。不同層次的理論研究和技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用。在給水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的是一系列的低壓膜，如納濾膜、反滲透膜等。其中，納濾膜法水處理技術(shù)以其特殊的優(yōu)勢，獲得了各國的水處理工作者的普遍關(guān)注，在水處理技術(shù)的研究和開發(fā)領(lǐng)域取得了可喜的成績。

納濾技術(shù)是從反滲透技術(shù)中分離出來的一種膜分離技術(shù)，是超低壓反滲透技術(shù)的延續(xù)和發(fā)展分支。一般認(rèn)為，納濾膜存在著納米級的細(xì)孔，且截留率大于95%的分子約為1nm，所以近幾年來這種膜分離技術(shù)被命名為:Nanofiltration，簡稱:NF，中文譯為:納濾。在過去的很長一段時間里，納濾膜被稱為超低壓反滲透膜(LPRO:LowPressureReverseOsmosis)，或稱選擇性反滲透膜或松散反滲透膜(LooseRO:LooseReverseOsmosis)。日本學(xué)者大谷敏郎曾對納濾膜的分離性能進(jìn)行了具體的定義:操作壓力≤1.50mPa，截留分子量200~1000，NaCl的截留率≤90%的膜可以認(rèn)為是納濾膜[1]。現(xiàn)在，納濾技術(shù)已經(jīng)從反滲透技術(shù)中分離出來，成為介于超濾和反滲透技術(shù)之間的獨(dú)立的分離技術(shù)，己經(jīng)廣泛應(yīng)用于海水淡化、超純水制造、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域，成為膜分離技術(shù)中的一個重要的分支。

微濾技術(shù)

微濾是一種精密過濾技術(shù)，微濾膜分離技術(shù)始于19世紀(jì)中葉，是以靜壓差為推動力，利用篩網(wǎng)狀過濾介質(zhì)膜的"篩分"作用進(jìn)行分離的膜過程。

實(shí)施微孔過濾的膜稱為微濾膜。微濾膜是均勻的多孔薄膜，厚度為90~150 μm，過濾粒徑為0.025~10 μm，操作壓為0.01~0.2 MPa。微濾膜的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是:膜孔徑均勻、過濾精度高、濾速快、吸附量少、無介質(zhì)脫落等。微濾膜主要用于截留懸浮固體、超濾膜主要用于截留大分子有機(jī)物、蛋白、多肽等。

微濾技術(shù)主要應(yīng)用于食品飲料、醫(yī)藥衛(wèi)生、電子、化工、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，如科研和環(huán)保部門對水和空氣的檢測分析、電子工業(yè)的空氣和純水凈化、食品工業(yè)食用純凈水制造、醫(yī)藥和制藥業(yè)用水的除微粒等。

微濾技術(shù)的特點(diǎn)

①膜分離過程不發(fā)生相變化，因此膜分離技術(shù)是一種節(jié)能技術(shù)。②膜分離過程是在壓力驅(qū)動下，在常溫下進(jìn)行分離，特別適合于對熱敏感物質(zhì)，如酶、果汁、某些藥品的分離、濃縮、精制等。③膜分離技術(shù)適用分離的范圍大，從微粒級到微生物菌體，甚至離子級都可以。④膜分離技術(shù)以壓力差作為驅(qū)動力，因此采用裝置簡單，操作方便。