超濾技術(shù)全面解析
一、超濾原理
超濾是一種以壓力為推動力的膜分離過程，利用壓力活性膜，在外界壓力作用下，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。其機(jī)理是膜表面機(jī)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。超濾膜的孔徑在 20 - 1000A°（0.001 - 0.02 微米 ）之間，能截留分子量為 3x10000 - 500 的溶質(zhì)，大于膜孔的微粒、大分子等因篩分作用被截留，從而凈化水，例如可除去水中大部分膠體硅和大量有機(jī)物。
二、超濾技術(shù)特點(diǎn)
溫和分離：超濾過程在常溫下進(jìn)行，條件溫和，不會破壞成分，特別適合對熱敏感的物質(zhì)，如藥物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
節(jié)能環(huán)保：不發(fā)生相變化，無需加熱，能耗低，也無需添加化學(xué)試劑，無污染。
高效分離：分離效率高，對稀溶液中的微量成分回收和低濃度溶液濃縮非常有效。
操作簡便：僅采用壓力作為膜分離動力，分離裝置簡單、流程短，操作簡便，易于控制和維護(hù)。
存在局限：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。
三、超濾膜與超濾裝置
（一）超濾膜種類
常用的超濾膜有醋酸纖維素膜、聚砜膜、聚酰胺膜 ，一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要還有纖維素衍生物、聚丙烯腈、聚碳酸酯等。超濾膜的結(jié)構(gòu)分為對稱和非對稱，工業(yè)使用的一般為非對稱膜，具有較致密的表層和以指狀結(jié)構(gòu)為主的底層，表層厚度為 0.1 微米或更小，底層厚度為 200 - 250 微米 。
（二）超濾裝置類型
無攪拌式超濾：裝置簡單，在密閉容器中施加壓力使小分子和溶劑分子擠出膜外。但無攪拌裝置，濃度極化嚴(yán)重，只適合濃度較稀的小量超濾。
攪拌式超濾：將超濾裝置置于電磁攪拌器上，超濾容器內(nèi)放磁棒。超濾時施加壓力并開動磁力攪拌器，可分散堆積在膜表面的大分子，不易產(chǎn)生濃度極化現(xiàn)象，提高超濾速度。
中空纖維超濾：在空心柱內(nèi)裝有許多中空纖維毛細(xì)管，兩端相通，管內(nèi)徑一般約 0.2mm，每根纖維毛細(xì)管有效面積可達(dá) 1 平方厘米 ，極大增大滲透表面積，提高超濾速度。納米膜表超濾膜也屬于中空超濾膜。
板框式超濾裝置：優(yōu)點(diǎn)是裝置牢固，適用于廣泛壓力范圍；流道間隙可調(diào)，原水流道不易堵塞；可拆，清洗方便；可通過增減膜及支撐板數(shù)量處理不同水量。缺點(diǎn)是裝置笨重，單位體積內(nèi)有效膜面積小，膜強(qiáng)度要求高，一般需做在無紡布上增強(qiáng)機(jī)械性能。
管式超濾裝置：優(yōu)點(diǎn)是原液流道截留面積大，不易堵塞，膜面清洗容易，可化學(xué)清洗或擦洗。缺點(diǎn)是單位體積內(nèi)膜充填密度低，占地面積大，膜管彎頭及連接件多，設(shè)備安裝費(fèi)時。
卷式超濾裝置：單位體積內(nèi)有效膜面積較大，水在膜表面流動狀態(tài)好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。但進(jìn)水預(yù)處理要求嚴(yán)格，對膜強(qiáng)度要求高，膜破損后需更換新膜元件。
中空纖維式超濾裝置：單位體積內(nèi)有效膜面積**，工作效率最高，占地面積小，中空纖維無須支撐物。不過膜清洗較困難，只能水力或化學(xué)清洗，不能機(jī)械清洗，膜損壞后需更換整個組件。
四、超濾工藝參數(shù)
主要參數(shù)包括膜通量、膜清洗和膜壽命。在操作壓力 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(jìn)水流速、操作壓力、溫度、進(jìn)水濃度和原水預(yù)處理等。膜必須定期清洗以延長使用壽命，正常使用的膜壽命為 12 - 18 個月。
五、超濾在廢水處理中的應(yīng)用
已應(yīng)用于汽車制造行業(yè)噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業(yè)廢水的處理及有用物質(zhì)回收。與傳統(tǒng)預(yù)處理工藝相比，超濾系統(tǒng)簡單、操作方便、占地小、投資省，水質(zhì)極優(yōu)，可滿足各類反滲透裝置進(jìn)水要求。合理選擇運(yùn)行條件和清洗工藝，能控制濃差極化問題。超濾對水中各類膠體去除特性良好，可考慮用于凝結(jié)水精處理及離子交換除鹽系統(tǒng)的預(yù)處理。
六、超濾在凈水器行業(yè)的應(yīng)用
家用超濾凈水器是市場主流凈水器產(chǎn)品，核心部件是超濾膜，其孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為 0.001 - 0.02 微米 ，以壓力差為推動動力。超濾膜大多由醋酯纖維或類似高分子材料制得，最適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，以及膠狀懸浮液的分離。以壓力差為推動力的膜過濾分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類，區(qū)分依據(jù)是膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小 ，其中超濾膜額定孔徑范圍為 0.001 - 0.02μm 。
