概述:
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 [1] 。
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:①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;②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。
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)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。
超濾是一種膜分離技術(shù),(UItrafil-tration 簡稱UF)。能夠?qū)⑷芤簝艋蛛x或者濃縮。超濾是介于微濾與納濾之間,且三者之間無明顯的分界線。一般來說,超濾膜的孔徑在0.05 um–1 nm之間,操作壓力為0.1–0.5 Mpa。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細(xì)菌和病毒等大分子物質(zhì)。超濾膜根據(jù)膜材料,可分為有機(jī)膜和無機(jī)膜。按膜的外型,又可分為:平板式、管式、毛細(xì)管式、中空纖維和多孔式。目前家用超濾凈水器,多以中空膜為主。
超濾膜的工作以篩分機(jī)理為主,以工作壓力和膜的孔徑大小來進(jìn)行水的凈化處理。以中空纖維為例,以進(jìn)水方式可分為外壓式:原水從膜絲外進(jìn)入,凈水從膜絲內(nèi)制取。反之則為內(nèi)壓式。內(nèi)壓式的工作壓力較外壓式要低。超濾膜在飲用水深度處理,工業(yè)用超純水和溶液濃縮分離等許多領(lǐng)域中,得到了廣泛應(yīng)用。