超濾

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）具有單位容器內(nèi)充填密度高，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

概述引

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。

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1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。

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*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)。

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)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，以確定佳的工藝和運(yùn)行條件，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?，分離或者濃縮。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。

優(yōu)缺點(diǎn)

超濾膜元件采用世界膜公司產(chǎn)品，確保了客戶得到目前世界上優(yōu)質(zhì)的有機(jī)膜元件，從而確保截留性能和膜通量，超濾設(shè)備控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶具體使用要求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，結(jié)合控制軟件，現(xiàn)場在線集中監(jiān)控重要工藝操作參數(shù)，避免人工誤操作，多方位確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

由于每根超濾組件在出廠前加入保護(hù)液，使用前要*沖洗組件中的保護(hù)液，先用低壓(0.1MPa)給水沖洗1小時(shí)，然后再用高壓(0.2MPa)給水沖洗1小時(shí)，無論低壓還是高壓沖洗時(shí)，系統(tǒng)的產(chǎn)水排放閥均應(yīng)全部打開。在使用產(chǎn)水時(shí)，應(yīng)檢查并確認(rèn)產(chǎn)品水中不含有任何殺菌劑。

超濾設(shè)備系統(tǒng)回收率高，所得產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良，可實(shí)現(xiàn)物料的高效分離、純化及高倍數(shù)濃縮。系統(tǒng)制作材質(zhì)采用衛(wèi)生級(jí)管閥，現(xiàn)場清潔衛(wèi)生，滿足GMP或FDA生產(chǎn)規(guī)范要求。系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)，集成化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，操作與維護(hù)簡便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。

處理過程無相變，對(duì)物料中組成成分無任何不良影響，且分離、純化、濃縮過程中始終處于常溫狀態(tài)，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，*避免了高溫對(duì)生物活性物質(zhì)破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質(zhì)及營養(yǎng)成分。

超濾組件要輕拿輕放，并注意保護(hù)，由于超濾組件是精密器材，所以在使用安裝時(shí)要小心，要輕拿輕放，更不能甩壞。組件若停用，要先用清水沖洗干凈后，加0.5%甲醛水溶液進(jìn)行消毒滅菌，并密封好。如冬天組件還要進(jìn)行防凍處理，否則組件可能報(bào)廢。

超濾設(shè)備系統(tǒng)能耗低，生產(chǎn)周期短，與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低，能有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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、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10～50%的濃度。

分類

過濾膜根據(jù)所加的操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2×10^5 Pa，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1×10^5 Pa～6×10^5 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20×10^5 Pa～70×10^5 Pa，膜的平均孔徑小，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。