超濾技術(shù)簡易描述

1、超濾技術(shù)簡易描述概述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201000A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)。在超濾過程中，水溶液在壓力推動(dòng)下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的溶劑（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，成為濃縮液。超濾過程為動(dòng)態(tài)過濾，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，且通過清洗可以恢復(fù)。超濾起源于是1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當(dāng)施加一定壓 力時(shí)，溶液（水）透過膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則

2、被截留下來，其過濾精度遠(yuǎn) 遠(yuǎn)超過濾紙，于是他提出超濾一語，1896年，Martin制出了第一張人工超濾膜， 其20世紀(jì)60年代，分子量級(jí)概念的提出，是現(xiàn)代超濾的開始，70年代和80年代是高速發(fā)展期，90年代以后開始趨于成熟。我國對(duì)該項(xiàng)技術(shù)研究較晚，70年代尚處于研究期限，80年代末，才進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用階段。超濾裝置如同反滲透裝置，有板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷 式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減 輕到最低程度，是超濾技術(shù)的重要課題之一。采取的措施有：提高膜面水流速 度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質(zhì)及時(shí)由水帶走； 采取物理或化學(xué)的 洗滌措

3、施。、定義超濾是采用中空纖維過濾新技術(shù)，配合三級(jí)預(yù)處理過濾清除自來水中雜質(zhì)； 超濾微孔小于0.01微米，能徹底濾除水中的細(xì)菌、鐵銹、膠體等有害物質(zhì)，保 留水中原有的微量元素和礦物質(zhì)。二、原理超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過 一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質(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(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)顆粒透過膜的分離過程。 通過膜表面的微孔篩選可截留分 子量為3x10000- 1x10000的物質(zhì)。當(dāng)

4、被處理水借助于外界壓力的作用以一定的 流速通過膜表面時(shí)，水分子和分子量小于 300-500的溶質(zhì)透過膜，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，當(dāng)水通 過超濾膜后，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。四、分類過濾膜根據(jù)所加的操

5、作壓力和所用膜的平均孔徑的不同，可分為微孔過濾、 超濾和反滲透三種。微孔過濾所用的操作壓通常小于2X 105Pa,膜的平均孔徑為500埃14微米，用于分離較大的微粒、細(xì)菌和污染物等。超濾所用操作壓 為1X 105 Pa6X 105 Pa，膜的平均孔徑為10-100埃，用于分離大分子溶質(zhì)。 反滲透所用的操作壓比超濾更大，常達(dá)到20X 105 Pa70X 105 Pa,膜的平均孔徑最小，一般為10埃以下，用于分離小分子溶質(zhì)，如海水脫鹽，制高純水等。五、優(yōu)缺點(diǎn)超濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學(xué)試劑，尤其是超 濾技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件溫和，與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒有相的變化，而且不引起溫度、

6、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術(shù)中，超濾主要用于生物大分子的脫鹽、 脫水和濃縮等。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。六、超濾膜超濾技術(shù)的關(guān)鍵是膜。膜有各種不同的類型和規(guī)格，可根據(jù)工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜，即常用的微孔薄膜，其孔徑通常是0.05mm和0.025mm近幾年來生產(chǎn)了一些各向異性的不對(duì)稱超濾膜，其中一種各向異性 擴(kuò)散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"（厚約0.1mm1.0mm， 和一層相對(duì)厚得多的（約1mm更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚 層決定了膜的選擇性，而海綿層增加了機(jī)械強(qiáng)度。由于皮膚層非常薄，因此高效、 通透性好、流量大，且不易被溶質(zhì)阻塞而導(dǎo)致流速下降。 常用的膜一般是由乙酸 纖維或硝酸纖維或此二者的混合物制成。近來為適應(yīng)制藥和食品工業(yè)上滅菌的需 要，發(fā)展了非纖維型的各向異性膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 114都是穩(wěn)定的，且能在90C下正常工作。超濾膜通常是比較穩(wěn) 定