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超濾系統(tǒng)

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超濾膜系統(tǒng)　　超濾膜是一種用于超濾過(guò)程能將一定大小的高分子膠體或懸浮顆粒從溶液中分離出來(lái)的高分子半透膜

詳細(xì)介紹

　　超濾膜系統(tǒng)

　　超濾膜是一種用于超濾過(guò)程能將一定大小的高分子膠體或懸浮顆粒從溶液中分離出來(lái)的高分子半透膜。以壓力為驅(qū)動(dòng)力，膜孔徑為1～100nm，屬非對(duì)稱性膜類型。孔密度約10/cm，操作壓力差為100～1000kPa，適用于脫除膠體級(jí)微粒和大分子，能分離濃度小于10%的溶液。

　　結(jié)構(gòu)

　　這種高分子聚合膜具有不對(duì)稱的微孔結(jié)構(gòu)，分為兩層：上層為功能層，具有致密微孔和攔截大分子的功能，其孔徑為1～20nm;下層具有大通孔結(jié)構(gòu)的支撐層，起增大膜強(qiáng)度的作用。

　　功能層較薄，透水通量大。一般先制成管式、板面式、卷式、毛細(xì)管式等各種型的組件，然后組裝多個(gè)組件在一起應(yīng)用，以增大過(guò)濾面積。膜的超濾過(guò)程在本質(zhì)上是機(jī)械篩濾過(guò)程，膜表面孔隙的大小是最主要的控制因素。超過(guò)濾膜能分離的溶質(zhì)(高分子或溶體)為1～30nm大小的分子，它排斥的物質(zhì)除膜的特性外，還與物質(zhì)分子的形狀、大小、柔度及操作條件等有關(guān)。早期的超濾膜用玻璃紙、硝酸纖維膜等。

　　制作材料

　　通常由各種高分子材料制成，如醋酸纖維素類、醋酸纖維素酯類、聚乙烯類、聚砜類、聚酰胺類以及芳香族聚合物類等。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　超濾膜已廣泛用于工業(yè)廢水和工藝水的深度處理，如化工、食品和醫(yī)藥工業(yè)中大分子物質(zhì)的濃縮、純化和分離，生物溶液的除菌，印染廢水中染料的分離，石油化工廢水中回收甘油，照相化學(xué)廢水中回收銀以及超純水的制備等。此外，還可用于污泥濃縮脫水等。

　　性能表征

　　性能用純水透水率平方米·小時(shí)和截留分子量和截留百分率表示。純水透過(guò)率越大越好，截留率一般要求>99%。高質(zhì)量的超濾膜孔密度很大，孔徑分布很窄。

　　分類

　　按結(jié)構(gòu)分有非對(duì)稱膜和對(duì)稱膜兩種。前者具有較密致表層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有有序排列微孔，底層厚度為200～250微米，屬于表層過(guò)濾; 后者為各間同性，沒(méi)有皮層，孔隙都是一樣的，屬深層過(guò)濾。工業(yè)用為非對(duì)稱膜，其組件形式有中空纖維式、板式、板框式、管式等。成膜材料有纖維素、醋酸纖維素、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚砜、聚偏氯乙烯、聚丙烯腈、改性丙烯酸聚合物、交鏈的、磺化聚砜及聚砜酰胺等。是一種新型的化工單元操作，廣泛應(yīng)用于分離、濃縮、純化各種生物制劑、藥品和食品工業(yè)、血液處理、廢水處理以及超純水制備時(shí)的終端處理裝置。

　　超濾技術(shù)

　　超濾(ultrafiltration，UF)技術(shù)是介于微濾和納濾之間的一種膜分離技術(shù)，平均孔徑為3~100 nm，具有凈化、分離、濃縮溶液等功能。其截留機(jī)理主要包括膜的篩分作用和靜電作用，過(guò)濾介質(zhì)為超濾膜，在兩側(cè)壓力差的驅(qū)動(dòng)下，只有低分子量溶質(zhì)和水能夠通過(guò)超濾膜，從而達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。超濾膜技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，使用的超濾膜是天然的動(dòng)物臟器薄膜，最初的超濾一直作為一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作而沒(méi)有得到發(fā)展，直到 20 世紀(jì)70 年代，超濾技術(shù)才進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展階段。目前(2018年)，超濾膜材料已從醋酸纖維素(CA)擴(kuò)大到聚苯乙烯(PS)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)和尼龍(PA)等，截留分子量從 103發(fā)展至 106。由于超濾具有設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、相態(tài)不變、操作壓力低、材料要求低、設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍也從研究領(lǐng)域迅速延伸至實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，如電子、醫(yī)藥、電泳漆、飲料、食品化工、醫(yī)療和廢水處理及回收利用等。

　　水處理中的應(yīng)用

　　飲用水處理

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水環(huán)境污染加劇，水源水質(zhì)惡化，水中的污染物尤其是有機(jī)污染物越來(lái)越多。而傳統(tǒng)的飲用水處理方法僅對(duì)一般的有機(jī)污染物起作用，對(duì)“兩蟲(chóng)”、藻類的去除效果不佳，且消毒容易產(chǎn)生副產(chǎn)物。

　　新一代飲用水凈化工藝應(yīng)在提高處理效率、優(yōu)化效果的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)過(guò)程中無(wú)毒害物產(chǎn)生，能夠提高資源和能源利用率，減輕污染負(fù)荷，改善環(huán)境質(zhì)量。超濾技術(shù)能滿足新一代飲用水凈化工藝要求，去除飲用水中的“兩蟲(chóng)”、病毒、細(xì)菌、藻類、水生生物，保障飲用水的安全性，已廣泛應(yīng)用于美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的城市水廠。

　　超濾膜可截留水中絕大部分懸浮物、膠體，但無(wú)法去除溶解性小分子物質(zhì)，阻礙超濾技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用。目前(2018年)，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，粉末活性炭(PAC)+超濾聯(lián)用系統(tǒng)可將溶解的小分子污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀態(tài)，從而被超濾工藝去除。

　　生活污水和工業(yè)廢水處理

　　水資源越來(lái)越缺乏，生活污水和工業(yè)廢水的循環(huán)利用備受關(guān)注。有學(xué)者采用超濾反滲透處理城市二級(jí)生活污水處理廠出水，研究發(fā)現(xiàn)超濾反滲透對(duì)處理后出水的總磷、總氮、總?cè)芙夤腆w、化學(xué)需氧量、氯離子的處理效率分別為 95%、95%、99%、90%、97%以上，滿足《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18921—2002)，可用于景觀用水;除氮指標(biāo)外，絕大部分指標(biāo)滿足飲用水水源標(biāo)準(zhǔn)。

　　其他污水處理

　　超濾膜技術(shù)還應(yīng)用于電廠循環(huán)排污水的處理、礦區(qū)冷卻循環(huán)排污水的處理、紙漿和造紙漂白廢水的處理和鋼鐵企業(yè)排污水等工業(yè)廢水的處理。