超濾工作原理

1、超濾的工作原理超濾(5trafi代ration)技術(shù)是一種膜濾法，也有錯(cuò)流過(guò)濾(CrossFiltration)之稱。它能從周圍含有微粒的介質(zhì)中分離出10100A的微粒，這個(gè)尺寸范圍內(nèi)的微粒，通常是指液體內(nèi)的溶質(zhì)。其基本原理是在常溫下以一定壓力和流量，利用不對(duì)稱微孔結(jié)構(gòu)和半透膜介質(zhì)，依靠膜兩側(cè)的壓力差作為推動(dòng)力，以錯(cuò)流方式進(jìn)行過(guò)濾，使溶劑及小分子物質(zhì)通過(guò)，大分子物質(zhì)和微粒子如蛋白質(zhì)、水溶性高聚物、細(xì)菌等被濾膜阻留，從而達(dá)到分離、分級(jí)、純化、濃縮目的的一種新型膜分離技術(shù)。超濾技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)分離方法相比，超濾技術(shù)具有以下特點(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

2、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1050%的濃度。超濾裝置是在一個(gè)密閉的容器中進(jìn)行，以壓縮空氣為動(dòng)力，推動(dòng)容器內(nèi)的活塞前進(jìn)，使樣液形成內(nèi)壓，容器底部設(shè)有堅(jiān)固的膜板。小于膜板孔徑直徑的小分子，受壓力的作用被擠出膜板外，大分子被截

3、留在膜板之上。超濾開(kāi)始時(shí)，由于溶質(zhì)分子均勻地分布在溶液中，超濾的速度比較快。但是，隨著小分子的不斷排出，大分子被截留堆積在膜表面，濃度越來(lái)越高，自下而上形成濃度梯度，這日才超濾速度就會(huì)逐漸減慢，這種現(xiàn)象稱為濃度極化現(xiàn)象。為了克服濃度極化現(xiàn)象，增加流速，設(shè)計(jì)了幾種超濾裝置：1 .無(wú)攪拌式超濾這種裝置比較簡(jiǎn)單，只是在密閉的容器中施加一定壓力，使小分子和溶劑分子擠壓出膜外，無(wú)攪拌裝置濃度極化較為嚴(yán)重，只適合于濃度較稀的小量超濾。2 .攪拌式超濾攪拌式超濾是將超濾裝置位于電磁攪拌器之上，超濾容器內(nèi)放人一支磁棒。在超濾時(shí)向容器內(nèi)施加壓力的同時(shí)開(kāi)動(dòng)磁力攪拌器，小分子溶質(zhì)和溶劑分子被排出膜外，大分子向?yàn)V膜表

4、面堆積時(shí)，被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產(chǎn)生濃度極化現(xiàn)象，提高了超濾的速度。4 .中空纖維超濾由于膜板式超濾裝置，截留面積有限，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0.2m進(jìn)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(gè)微型透析袋，極大地增大了滲透的表面積，提高了超濾的速度。超濾原理超濾又稱超過(guò)濾，用于截留水中膠體大小的顆粒，而水和低分子量溶質(zhì)則允許透過(guò)膜。超濾的機(jī)理是指由膜表面機(jī)械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應(yīng)，以篩濾為主。超濾原理超濾膜與超濾裝置超濾膜的種類：常用的超濾膜有：醋酸纖維素膜，聚碉膜，聚酰胺膜超濾裝置：主要

5、有板框式、管式、卷式和中空纖維式等，與反滲透裝置類似。I板框式超濾裝置優(yōu)點(diǎn)：裝置牢固，適合在廣泛的壓力范圍內(nèi)工作；流道間隙大小可調(diào)，原水流道不易被雜物堵塞；具有可拆性，清洗方便；通過(guò)增減膜及支撐板的數(shù)量可處理不同水量。缺點(diǎn)：裝置較笨重；單位體積內(nèi)的有效膜面積較??；膜的強(qiáng)度要求較高，一般做在無(wú)紡布上，以增強(qiáng)膜的機(jī)械性能。n管式超濾裝置優(yōu)點(diǎn)：原液流道截留面積較大，不易堵塞；膜面的清洗比較容易，可化學(xué)清洗或擦洗。缺點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)膜的充填密度較低，占地面積大；膜管的彎頭及連接件多，設(shè)備安裝費(fèi)時(shí)。出卷式超濾裝置優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的有效膜面積較大，水在膜表面流動(dòng)狀態(tài)比較好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小。缺點(diǎn)：進(jìn)水

6、預(yù)處理要求嚴(yán)格，對(duì)所用的膜強(qiáng)度要求較高，使用過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)膜破損須更換新的膜元件。1V中空纖維式超濾裝置：優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)有效膜面積最大，工作效率最高，占地面積小。中空纖維無(wú)須支撐物。缺點(diǎn)：膜的清洗較困難，只能用水力沖洗或化學(xué)清洗，不能用機(jī)械清洗，另外，中空纖維膜損壞后要更換整個(gè)組件。超濾工藝參數(shù)主要參數(shù)有膜通量、膜清洗和膜壽命。在操作壓力為0.110.6Mpa,溫度小于60c時(shí)，超濾膜的膜通量以1500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有：進(jìn)水流速、操作壓力、溫度、進(jìn)水濃度和原水預(yù)處理等。膜必須定期清洗，以延長(zhǎng)膜的壽命，正常使用的膜的壽命為1218個(gè)月。超濾在廢水處理中的應(yīng)用目前已應(yīng)用在汽車

7、制造行業(yè)噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業(yè)廢水的處理及有用物質(zhì)的回收。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300500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。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)

8、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，

9、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)。超濾技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)分離方法相比，超濾技術(shù)具有以下特點(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 .

10、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1050%勺濃度。超濾裝置是在一個(gè)密閉的容器中進(jìn)行，以壓縮空氣為動(dòng)力，推動(dòng)容器內(nèi)的活塞前進(jìn)，使樣液形成內(nèi)壓，容器底部設(shè)有堅(jiān)固的膜板。小于膜板孔徑直徑的小分子，受壓力的作用被擠出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超濾開(kāi)始時(shí)，由于溶質(zhì)分子均勻地分布在溶液中，

11、超濾的速度比較快。但是，隨著小分子的不斷排出，大分子被截留堆積在膜表面，濃度越來(lái)越高，自下而上形成濃度梯度，這日才超濾速度就會(huì)逐漸減慢，這種現(xiàn)象稱為濃度極化現(xiàn)象。為了克服濃度極化現(xiàn)象，增加流速，設(shè)計(jì)了幾種超濾裝置：1 .無(wú)攪拌式超濾這種裝置比較簡(jiǎn)單，只是在密閉的容器中施加一定壓力，使小分子和溶劑分子擠壓出膜外，無(wú)攪拌裝置濃度極化較為嚴(yán)重，只適合于濃度較稀的小量超濾。2 .攪拌式超濾攪拌式超濾是將超濾裝置位于電磁攪拌器之上，超濾容器內(nèi)放人一支磁棒。在超濾時(shí)向容器內(nèi)施加壓力的同時(shí)開(kāi)動(dòng)磁力攪拌器，小分子溶質(zhì)和溶劑分子被排出膜外，大分子向?yàn)V膜表面堆積時(shí)，被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產(chǎn)生濃度

12、極化現(xiàn)象，提高了超濾的速度。4 .中空纖維超濾由于膜板式超濾裝置，截留面積有限，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(gè)微型透析袋，極大地增大了滲透的表面積，提高了超濾的速度。納米膜表超濾膜也是中空超濾膜的一種。超濾應(yīng)用凈水器行業(yè)是超濾應(yīng)用比較廣泛的一個(gè)行業(yè)。家用超濾凈水器，是目前市場(chǎng)上主流的凈水器產(chǎn)品。它的核心部件是超濾膜。超濾膜一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過(guò)濾膜。采用超濾膜以壓力差為推動(dòng)動(dòng)力的膜過(guò)濾方法為超濾膜過(guò)濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高

13、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。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。以膜的額定孔徑范圍作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.0210”；超濾膜(UF)為0.0010.022；逆滲透膜(RO)為0.00010.001由此可知，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。超濾膜的制膜技術(shù)，即獲得預(yù)期尺寸和窄分布微孔的技術(shù)是極其重要的?？椎目刂埔蛩剌^多，如根據(jù)制膜時(shí)溶液的種類和濃度、蒸發(fā)及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。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、聚碉、聚丙烯睛、聚酰胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用于如醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境工程等。我們都知道篩子是用來(lái)篩東西的，它能將細(xì)小物體放行，而將個(gè)頭較大的截留下來(lái)?？墒牵?tīng)說(shuō)過(guò)能篩分子的篩子嗎？超膜-這種超級(jí)篩子能將尺寸不等的分子篩分開(kāi)來(lái)！那么，到底什么是超濾膜呢？超濾膜是一種具有超級(jí)篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說(shuō)只有一根頭發(fā)絲的1%。!在膜的一