中空纖維超濾膜

1、中空纖維超濾膜一超濾的基本概述超濾是一種將溶液進(jìn)行凈化、分離或濃縮的膜透過法分離技術(shù)。2020 多年來發(fā)展迅速，已成為膜分離領(lǐng)域中最為廣泛應(yīng)用的品種之一。其應(yīng)用面非常廣泛，小至家用凈水器，大到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，從普通民用到高新技術(shù)領(lǐng)域都有不同規(guī)模的應(yīng)用，甚至于在環(huán)境保護(hù)方面也有極大的使用潛力，超濾是一種最有發(fā)展前途的膜法分離技術(shù)。二、超濾膜組件的基本類型目前，工業(yè)上常用的超濾膜器件主要有下列五種類型：板框式、園管式、螺旋卷式、中空纖維式、毛細(xì)管式，其主要特征列于下表。各種基本類型膜均有不同的適用性，在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的是中空纖維式，特別是在凈化、分離的應(yīng)用中。而在粘度較高的溶液凈化、分離、濃縮過

2、程中，則板框式或園管式有更大的適用性。三、超濾膜的超濾特性在膜分離技術(shù)范疇內(nèi)，分離精度自反滲透至微濾過濾范圍的連續(xù)譜圖中可見，超濾介于納濾與微濾之間。超濾的定義域為截留分子量 500500500000500000 左右，相應(yīng)膜孔徑大小的近似值為 0.002g0.10.002g0.1 仍截留分子量與膜孔徑兩者尚無對應(yīng)關(guān)系。簡單的理解，超濾膜如同篩子，在一定壓力(0.10.10.6mpa)0.6mpa)下，允許溶劑和小于膜孔徑的溶質(zhì)透過，而阻止大于孔徑的溶質(zhì)通過，以完成溶液的凈化、分離和濃縮。超濾過程有如下特點：(1)(1)超濾過程無相際變化，可以在常溫及低壓下進(jìn)行分離，因而能耗低，約為蒸發(fā)法與冷

3、凍法的 1/21/21/5;1/5;(2)(2)設(shè)備體積小，結(jié)構(gòu)簡單，故投資費用低，易于實施；(3)(3)超濾分離過程只是簡單的加壓輸送液體，工藝流程簡單，易于操作管理；(4)(4)溶液在分離、濃縮過程中不發(fā)生質(zhì)的變化，因而適合于保味及熱敏性溶液的處理；(5)(5)適合于從稀溶液中分離微量貴重大分子物質(zhì)的回收和低濃度大分子物質(zhì)的回收；(6)(6)能將不同分子量的物質(zhì)分級分離；(7)(7)超濾膜是由高分子聚合物制成均勻的連續(xù)體， 在使用過程中無任何雜質(zhì)的脫落，保證被處理溶液的純凈。由以上分離特性可知，超濾的應(yīng)用范圍很廣，但歸根到底，主要應(yīng)用于溶液的凈化、分離和濃縮。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)超濾膜的結(jié)構(gòu)有對稱和非

4、對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬于深層過濾；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 0.10.1 微米或更小，并具有排列有序的微孔，底層厚度為 200200250250 微米，屬于表層過濾。工業(yè)使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碉、聚丙烯睛、聚酰胺、聚碉酰胺、磺化聚碉、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。超濾膜過濾采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。 超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類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

5、完成的膠狀懸浮液的分離，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴大。工藝特點以壓力差為推動力的膜過濾可區(qū)分為超濾膜過濾、 微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。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，則微孔膜(MF)(MF)的額定孔徑范圍為 0.020.021010wm;wm;超濾膜(UF)(UF)為 0.0010.0010.020.02W W 叫逆滲透膜(RO)(RO)為 0.00010.00010.001im0.001imo o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

6、技術(shù)是極其重要的。 孔的控制因素較多， 如根據(jù)制膜時溶液的種類和濃度、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。超濾膜的材料簡介聚丙烯睛。英文簡寫 PANPAN。由單體丙烯睛經(jīng)自由基聚合反應(yīng)而得到。大分子鏈中的丙烯睛單元是接頭-尾方式相連的。外觀為白色粉末狀，密度為1.141.15g/cm1.141.15g/cm,加熱至 220300220300C C 時軟化并發(fā)生分解。主要應(yīng)用聚丙

7、烯睛主要用于制造合成纖維（如睛綸）。用 85%85%以上的丙烯睛和其他第二、第三單體共聚的高分子聚合物仿制的合成纖維。聚丙烯睛纖維的中國商品名。俗稱人造羊毛。美國杜邦公司于 2020 世紀(jì) 4040年代研制成功純聚丙烯睛纖維（商品名為奧綸），因染色困難、易原纖化，一直未投入工業(yè)化生產(chǎn)。后來在改善聚合物的可仿性和纖維的染色性的基礎(chǔ)上，睛綸才得以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。各個國家有不同的商品名，如美國有奧綸、阿克利綸、克麗斯綸、澤弗綸，英國有考特爾，日本有毛麗龍、開司米綸、依克絲蘭、貝絲綸等。睛綸密度一般為 1.1.16161.181.18 克/厘米 3,3,標(biāo)準(zhǔn)回潮率為 1.0%1.0%2.5%2.5%。

8、 纖維的特點是蓬松性和保暖性好，手感柔軟，并具有良好的耐氣候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纖維，俗稱人造羊毛；制毛線、針織物（純紡或與羊毛混紡）和機織物，尤其適宜作室內(nèi)裝飾布，如窗簾等。在材料學(xué)中常以聚丙烯睛為基體來合成多空材料，例如 PANPAN 基活性炭。超濾膜的分類概述超濾膜根據(jù)膜材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜。有機膜有機膜主要是由高分子材料制成， 如醋酸纖維素、 芳香族聚酰胺、 聚醍碉、聚偏氟乙烯等等。根據(jù)膜形狀的不同，可分為平板膜、管式膜、毛細(xì)管膜、中空纖維膜等。目前，市面上家用凈水器用的膜基本上都是中空纖維膜。無機膜無機膜中，陶瓷超濾膜在家用凈水器中

9、應(yīng)用比較多。陶瓷膜壽命長，耐腐蝕，但出水有土味，影響口感。同時陶瓷膜易堵塞，清洗不易。中空纖維超濾膜由于其填充密度大，有效膜面積大，純水通量高，操作簡單易清洗等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于家用凈水行業(yè)。超濾膜過濾原理超濾膜篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，因而實現(xiàn)對原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有 6060 億個 0.010.01 微米的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質(zhì)和微量元素

10、通過，而最小細(xì)菌的體積都在 0.020.02 微米以上，因此細(xì)菌以及比細(xì)菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來，從而實現(xiàn)了凈化過程。在單位膜絲面積產(chǎn)水量不變的情況下， 濾芯裝填的膜面積越大， 則濾芯的總產(chǎn)水量越多，其計算公式為：S S 內(nèi)=TtdLXnS=TtdLXnS 外=T:DL刈其中： S S 內(nèi)為膜絲總內(nèi)表面積， d d 為超濾膜絲的內(nèi)徑； S S 外為膜絲總外表面積，D D 為超濾膜絲的外徑；L L 為超濾膜絲的長度；n n 為超濾膜絲的根數(shù)。內(nèi)壓式和外壓式中空纖維超濾膜一支超濾膜由成百到上千根細(xì)小的中空纖維絲組成，一般將中空纖維膜內(nèi)徑在 0.6-

11、6mm0.6-6mm 之間的超濾膜稱為毛細(xì)管式超濾膜，毛細(xì)管式超濾膜因內(nèi)徑較大，不易被大顆粒物質(zhì)堵塞。應(yīng)用領(lǐng)域超濾膜的清洗膜必須進(jìn)行定期清洗，以保持一定的膜透過通量，并延長膜的壽命。清洗方法一般根據(jù)膜的性質(zhì)和處理料液的性質(zhì)來確定。通常和反滲透相類似，即先以水力清洗，而后根據(jù)情況采用不同的化學(xué)洗滌劑進(jìn)行清洗，例如對電涂材料可以選用含離子的增溶劑，對水溶性有機涂料可以用橋鍵”型溶劑。食品工業(yè)中蛋白質(zhì)沉淀可以用骯酶溶劑或磷酸鹽、硅酸鹽為基礎(chǔ)的堿性去垢劑。膜表面由無機鹽形成的沉淀可用 EDTAEDTA 之類的螯合劑或酸、堿加以溶解。對于不同的膜組件，可以選用不同的清洗方法，如管式組件可以用海綿球進(jìn)行機

12、械清洗，中空纖維式組件可以用反向沖洗等。對于食品工業(yè)用膜還需進(jìn)行消毒處理（用 NaOCLNaOCL 和 H2O2H2O2 等）。超濾設(shè)備及工作原理超濾設(shè)備2,就是以超濾膜為核心產(chǎn)品，利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒。在壓力驅(qū)動下，溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質(zhì)被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同組分的目的。超濾設(shè)備以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進(jìn)行分離的物理篩分過程。其分子切割量（CWCOCWCO）一般為 60006000 到 5050 萬，孔徑為 10100

13、nm0nm（納米）。超濾所用的膜為非對稱膜，具表面活性分離層平均孔徑約為 10-20010-200, ,能夠截留分子量為 500500 以上的大分子與膠體微粒，所用操作壓差在 0.10.10.5MPa0.5MPa。超濾膜技術(shù)在超濾設(shè)備中的應(yīng)用超濾膜分離可取代傳統(tǒng)工藝中的自然沉降，板框過濾，真空轉(zhuǎn)鼓，離心分離，溶媒萃取，樹脂提純，活性炭脫色等工藝過程。該過程為常溫操作，無相態(tài)變化，不產(chǎn)生二次污染。超濾膜在家用機中的應(yīng)用一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為 0.001-0.020.001-0.02 微米的微孔過濾膜。采用超濾膜以壓力差為推動力膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的

14、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)域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區(qū)分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。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，則微孔膜（MFMF）的額定孔徑范圍為 0.020.0210wm;10wm;超濾膜 （UFUF） 為 0.0010.0010.020.02”； 逆滲透膜 （RORO） 為 0.00010.00010.0010.001 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

15、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篩東西的，它能將細(xì)小物體放行，而將個頭較大的截留下來?？墒?，您聽說過能篩分子的篩子嗎？超膜-這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來！那么，到底什么是超濾膜呢？超濾膜是一種具有超級篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發(fā)絲的 1%1%。！在膜的一側(cè)施以適當(dāng)壓力，就能篩出大于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于 500500 道爾頓、粒徑