超濾膜

超濾膜

超濾過程中的人工透膜
超濾膜,孔徑隻有幾納米到幾十納米,水處理應用中能清除水中病菌和微生物。它是用于超濾過程中的人工透膜。一般由高分子材料如:醋酸纖維素類、醋酸纖維素酯類、聚乙烯類、聚砜類及聚酰胺類等制成。一般預先制成管式、闆面式、卷式、毛細管式等各種型式的膜組件,然後組裝多個組件在一起應用,以增大過濾面積并便于維修。[1]當在膜的一側施以适當壓力,它就能篩出小于孔徑的溶質分子,以分離分子量大于500道爾頓(原子質量單位)、粒徑大于10納米的顆粒。超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一,在60年代超濾裝置就實現了工業化。
    中文名:超濾膜 外文名:ultrafiltration membrane 适用領域:水處理、醫藥生産、食品方面等 所屬學科: 孔 徑:2-50nm 孔密度:約10/cm 操作壓力差:100~1000kPa

概述

超濾是一種與膜孔徑大小相關的篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔隻允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大于膜表面微孔徑印花廢水處理設備廠家的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的的淨化、分離和濃縮的目的。工業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、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鍊的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一,在60年代超濾裝置就實現了工業化。超濾膜的工業應用十分廣泛,已成為新型化工單元操作之一。用于分離、濃縮、純化生物制品、醫藥制品以及食品工業中;還用于血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。在我國已成功地利用超濾膜進行了中草藥的濃縮提純。超濾膜随着技術的進步,其篩選功能必将得到改進和加強,對人類社會的貢獻也将越來越大。

結構

超濾膜的結構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;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,并具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬于表層過濾。工業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、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鍊的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

分類

按膜的外形特征可将超濾膜分為

①平闆膜;

②管式超濾膜,内徑>10nm;

毛細管式超濾膜,内徑0.50~10.00nm;

④中空纖維超濾膜,内徑<0.5nm;

工藝特點

以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑範圍作為區分标準時,則微孔膜(MF)的額定孔徑範圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜最适于處理溶液中溶質的分離和增濃,或采用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。

超濾膜的制膜技術,即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多,如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發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、聚砜、聚丙烯腈、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,廣泛用于如醫藥工業、食品工業、環境工程等。

清洗

膜必須進行定期清洗,以保持一定的膜透過通量,并延長膜的壽命。清洗方法一般根據膜的性質和處理料液的性質來确定。通常和反滲透相類似,即先以水力清洗,而後根據情況采用不同的化學洗滌劑進行清洗,例如對電塗材料可以選用含離子的增溶劑,對水溶性有機塗料可以用“橋鍵”型溶劑。食品工業中蛋白質沉澱可以用朊酶溶劑或磷酸鹽、矽酸鹽為基礎的堿性去垢劑。膜表面由無機鹽形成的沉澱可用EDTA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行機械清洗,中空纖維式組件可以用反向沖洗等。對于食品工業用膜還需進行消毒處理(用NaOCL和H2O2等)。

設備及工作原理

超濾設備,就是以超濾膜為核心産品,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顆粒。在壓力驅動下,溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側,溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質被截留,從而達到篩分溶液中不同組分的目的。

超濾設備以壓力為推動力,利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。其分子切割量(CWCO)一般為6000到50萬,孔徑為100nm(納米)。超濾所用的膜為非對稱膜,其表面活性分離層平均孔徑約為10-200,能夠截留分子量為500以上的大分子與膠體微粒,所用操作壓差在0.1—0.5MPa。

應用

采用超濾膜以壓力差為推動力的家用超濾淨水機

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。最适于處理溶液中溶質的分離和增濃,也常用于其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑範圍作為區分标準時,則微孔膜(MF)的額定孔徑範圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜最适于處理溶液中溶質的分離和增濃,或采用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。

超濾膜的制膜技術,即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多,如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發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、聚砜、聚丙烯腈、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,廣泛用于如醫藥工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的,它能将細小物體放行,而将個頭較大的截留下來。

保存

超濾膜沒有使用前一般都是浸入保護液中進行密封保存以防止濕态膜脫水後産生收縮,膜孔變小,使膜結構破壞,水通量下降。

一、短期保存:超濾膜如暫停使用時(少于10天時間)應對超濾膜殺菌反沖洗一次,在反沖洗水中加入15ppm(ml/L)的HY-240殺菌劑後再将超濾膜的進水閥、排放閥和調節閥關閉,保持超濾膜的密封和滅菌作用。

二、長期保存:超濾膜如長期停止使用時(超過10天),先對超濾膜進行殺菌反沖洗一次,然後在超濾膜内注入HY-310保護液後密封保存(最好是RO水)。

應用領域

中空纖維超濾膜的應用範圍極其廣泛,基本上涉及過濾的行業都可以用到過濾設備,基本過濾的行業如下:純水與超純水制備工藝中作為反滲透預處理以及超純水的終端處理;工業用水中用于分離細菌、熱源、膠體、懸浮雜質及大分子有機物;飲用水、礦泉水淨化;發酵、酶制劑工業、制藥工業的濃縮、純化與澄清;果汁濃縮、分離;大豆、乳品、制糖工業、酒類、茶汁、醋等的分離、濃縮與澄清;工業廢水與生活污水的淨化和回收;電泳漆的回收。

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