超濾工作原理

超濾的工作原理超濾（Ultrafiltration）技術(shù)是一種膜濾法，也有錯流過濾（CrossFiltration）之稱。它能

從周圍含有微粒的介質(zhì)中分離出10～100A的微粒，這個尺寸范圍內(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)

的壓力差作為推動力，以錯流方式進行過濾，使溶劑及小分子物質(zhì)通過，大分子物質(zhì)和微粒子如

蛋白質(zhì)、水溶性高聚物、細菌等被濾膜阻留，從而達到分離、分級、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

與傳統(tǒng)分離方法相比，超濾技術(shù)具有以下特點：

1.濾過程是在常溫下進行，條件溫和無成分破壞，因而特別適宜對熱敏感的物質(zhì)，如藥物、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。

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。

超濾裝置是在一個密閉的容器中進行，以壓縮空氣為動力，推動容器內(nèi)的活塞前進，使樣液形成

內(nèi)壓，容器底部設(shè)有堅固的膜板。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。超濾開始時，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，濃度越來越高，自下而上形成濃

度梯度，這日才超濾速度就會逐漸減慢，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)計了幾種超濾裝置：

1.無攪拌式超濾

這種裝置比較簡單，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，

無攪拌裝置濃度極化較為嚴重，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。在超濾時向容器

內(nèi)施加壓力的同時開動磁力攪拌器，小分子溶質(zhì)和溶劑分子被排出膜外，大分子向濾膜表面堆積

時，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

細管，兩端相通，管的內(nèi)徑一般在0．2mm左右，有效面積可以達到1平方厘米每一根纖維毛細管

像一個微型透析袋，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)則允許透過膜。超濾的機理是指由膜表面機械篩分、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⑴原理⑵超濾膜與超濾裝置①超濾膜的種類：常用的超濾膜有：醋酸纖維素膜，聚砜膜，聚酰胺膜②超濾裝置：主要有板框式、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：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；通過增減膜及支撐板的數(shù)量可處理不同水量。缺點：裝置較笨重；單位體積內(nèi)的有效膜面積較??；膜的強度要求較高，一般做在無紡布上，以增強膜的機械性能。Ⅱ管式超濾裝置優(yōu)點：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：單位體積內(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)備安裝費時。Ⅲ卷式超濾裝置優(yōu)點：單位體積內(nèi)的有效膜面積較大，水在膜表面流動狀態(tài)比較好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小。缺點：進水預(yù)處理要求嚴格，對所用的膜強度要求較高，使用過程中，一旦發(fā)現(xiàn)膜破損須更換新的膜元件。Ⅳ中空纖維式超濾裝置：優(yōu)點：單位體積內(nèi)有效膜面積最大，工作效率最高，占地面積小。中空纖維無須支撐物。缺點：膜的清洗較困難，只能用水力沖洗或化學(xué)清洗，不能用機械清洗，另外，中空纖維膜損壞后要更換整個組件。③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0.11～0.6Mpa，溫度小于60℃時，超濾膜的膜通量以1～500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有：進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預(yù)處理等。膜必須定期清洗，以延長膜的壽命，正常使用的膜的壽命為12～18個月。④超濾在廢水處理中的應(yīng)用就是說只有一根頭發(fā)絲的1‰！在膜的一側(cè)施以適當壓力，就能篩出大于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。超濾膜的結(jié)構(gòu)有對稱和非對稱之分。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