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超濾(lv)是(shi)一種將溶液進行凈化、分離(li)(li)或(huo)濃縮的膜透過法分離(li)(li)技(ji)術(shu)(shu)。20多年來發展迅速，已成為膜分離(li)(li)領域(yu)中最為廣(guang)泛應(ying)(ying)用的品種之(zhi)一。其應(ying)(ying)用面(mian)非常(chang)廣(guang)泛，小至家用凈水器，大到(dao)現代工業生產，從普通(tong)民用到(dao)高(gao)新技(ji)術(shu)(shu)領域(yu)都(dou)有(you)不同(tong)規(gui)模的應(ying)(ying)用，甚至于在環境保護方面(mian)也有(you)極(ji) 大的使用潛(qian)力，超濾(lv)是(shi)一種最 有(you)發展前途的膜法分離(li)(li)技(ji)術(shu)(shu)。

超濾膜(mo)組件的基本類型

目前(qian)，工業上常用(yong)的(de)超濾(lv)膜器件主要(yao)有下列(lie)五種類型(xing)：板(ban)框式(shi)(shi)(shi)、園(yuan)管(guan)式(shi)(shi)(shi)、螺(luo)旋(xuan)卷式(shi)(shi)(shi)、中(zhong)空纖維(wei)式(shi)(shi)(shi)、毛細管(guan)式(shi)(shi)(shi)， 各種基(ji)本類型(xing)膜均有不同的(de)適用(yong)性，在工業上應(ying)用(yong)最為廣泛的(de)是中(zhong)空纖維(wei)式(shi)(shi)(shi)，特別是在凈化(hua)、分(fen)離(li)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)。而(er)在粘度較(jiao)高(gao)的(de)溶液(ye)凈化(hua)、分(fen)離(li)、濃縮過程(cheng)中(zhong)，則板(ban)框式(shi)(shi)(shi)或園(yuan)管(guan)式(shi)(shi)(shi)有更(geng)大的(de)適用(yong)性。

超濾(lv)的基本概述

超(chao)濾(lv)是(shi)一種將溶液進(jin)行凈(jing)化、分離(li)或濃縮的(de)(de)膜(mo)(mo)透過(guo)法(fa)分離(li)技術(shu)。20多年來發展迅速，已成為(wei)膜(mo)(mo)分離(li)領域中(zhong)最(zui)為(wei)廣泛應用的(de)(de)品種之一。其應用面非常廣泛，小至家用凈(jing)水器，大到現(xian)代(dai)工業(ye)生產，從普(pu)通民用到高新技術(shu)領域都有(you)不同規模的(de)(de)應用，甚至于(yu)在環境保護方面也(ye)有(you)極(ji) 大的(de)(de)使用潛力(li)，超(chao)濾(lv)是(shi)一種最(zui) 有(you)發展前途的(de)(de)膜(mo)(mo)法(fa)分離(li)技術(shu)。

超濾(lv)膜的超濾(lv)特性

在(zai)膜(mo)分離(li)技術(shu)范疇內，分離(li)精度(du)自反(fan)滲(shen)透至微濾(lv)(lv)(lv)(lv)過濾(lv)(lv)(lv)(lv)范圍的(de)(de)(de)連續譜圖中可見，超(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)介(jie)于(yu)納濾(lv)(lv)(lv)(lv)與微濾(lv)(lv)(lv)(lv)之間。膜(mo)過濾(lv)(lv)(lv)(lv)譜圖 超(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)定(ding)(ding)義域為截留分子量500～500000左(zuo)右，相應膜(mo)孔(kong)徑大小的(de)(de)(de)近似值為0.002μ～0.1μ。截留分子量與膜(mo)孔(kong)徑兩(liang)者尚無對應關系。簡單(dan)的(de)(de)(de)理(li)解，超(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)如同篩子，在(zai)一(yi)定(ding)(ding)壓力(0.1～0.6MPa)下，允許溶劑和小于(yu)膜(mo)孔(kong)徑的(de)(de)(de)溶質(zhi)透過，而阻止大于(yu)孔(kong)徑的(de)(de)(de)溶質(zhi)通(tong)過，以完成溶液的(de)(de)(de)凈化(hua)、分離(li)和濃(nong)縮。

超(chao)濾過程有如下特點：

(1)超濾過程無(wu)相繼變化，可以(yi)在常溫及低壓下進行(xing)分(fen)離，因而能(neng)耗低，約(yue)為(wei)蒸發法與冷凍(dong)法的1/2～1/5;

(2)設備體積小，結構簡單，故(gu)投資費用低，易于實施;

(3)超濾分離過程只是簡(jian)單的加壓(ya)輸送液體，工藝流程簡(jian)單，易于(yu)操作(zuo)管理(li);

(4)溶(rong)液在分(fen)離、濃縮過程中不發生質的(de)變化(hua)，因而適合于保味及(ji)熱敏性(xing)溶(rong)液的(de)處理;

(5)適合于從稀溶液中分(fen)離微量貴重大(da)分(fen)子物(wu)質的回收和低濃度大(da)分(fen)子物(wu)質的回收;

(6)能(neng)將(jiang)不同分子(zi)量的物質分級分離;

(7)超濾膜是由高分子聚(ju)合物制成均勻的(de)連續體，在使用過程中無(wu)任何雜質的(de)脫(tuo)落，保(bao)證被(bei)處理溶(rong)液的(de)純(chun)凈。由以(yi)上分離(li)特性可知，超濾的(de)應(ying)用范圍很廣(guang)，但歸根到底，主要應(ying)用于溶(rong)液的(de)凈化、分離(li)和濃縮。

超(chao)濾(lv)技術特性參數主要指分離透過性能：

(1)透水速(su)率(超濾(lv)速(su)率)：在(zai)(zai)一(yi)定(ding)工作壓力(li)、溫(wen)度(du)下(xia)，單位面積(在(zai)(zai)研究領域(yu)中)或單個(ge)組(zu)件(在(zai)(zai)工業應(ying)用中)，在(zai)(zai)單位時(shi)間內所透過(guo)的(de)(de)水量，稱為透水速(su)率。膜(mo)的(de)(de)透水速(su)率除與溫(wen)度(du)、壓力(li)有關(guan)(guan)外(wai)，取(qu)決于膜(mo)材料，膜(mo)的(de)(de)形(xing)態(tai)結構(gou)等物化性能，此(ci)外(wai)與操作條件包括溶液(ye)的(de)(de)性質有密切的(de)(de)關(guan)(guan)系。因而商品膜(mo)的(de)(de)透水速(su)率是指在(zai)(zai)一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)、壓力(li)下(xia)純水透水速(su)率。

(2)截(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)子量(liang)(liang)(liang)(切割分(fen)(fen)(fen)子量(liang)(liang)(liang))與截(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv)：商品超濾(lv)膜(mo)(mo)多(duo)用(yong)截(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)子量(liang)(liang)(liang)或相(xiang)近孔徑的(de)(de)(de)(de)(de)大小來表明產品的(de)(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)(liu)(liu)性(xing)能。截(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)子量(liang)(liang)(liang)是指能被(bei)膜(mo)(mo)截(jie)留(liu)(liu)(liu)住的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)質中(zhong)最 小溶(rong)(rong)(rong)(rong)質的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子量(liang)(liang)(liang)。截(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv)指溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)被(bei)膜(mo)(mo)截(jie)留(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)特定(ding)(ding)(ding)溶(rong)(rong)(rong)(rong)質的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)所(suo)占溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)該物(wu)定(ding)(ding)(ding)溶(rong)(rong)(rong)(rong)質總量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)比率(lv)。可(ke)由下(xia)式表示：Ro=(1-Cp/Cf)×100 式中(zhong)：Ro ——截(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv); Cp —— 透過液(ye)中(zhong)特定(ding)(ding)(ding)溶(rong)(rong)(rong)(rong)質的(de)(de)(de)(de)(de)濃度; Cf —— 原(yuan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)特定(ding)(ding)(ding)溶(rong)(rong)(rong)(rong)質的(de)(de)(de)(de)(de)濃度。通常超濾(lv)膜(mo)(mo)所(suo)標(biao)(biao)稱的(de)(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)子量(liang)(liang)(liang)，對具(ju)有(you)相(xiang)同分(fen)(fen)(fen)子量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)線形(xing)分(fen)(fen)(fen)子物(wu)質或球形(xing)蛋白類分(fen)(fen)(fen)子，物(wu)質的(de)(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv)分(fen)(fen)(fen)別(bie)應為≥90%和≥95%。國外不同公司產品其標(biao)(biao)準并不一致。

中空纖(xian)維式(shi)超濾膜

中空(kong)纖(xian)(xian)維(wei)超濾膜(mo)(mo)為超濾技術(shu)中的一個重(zhong)要分支，由于中空(kong)纖(xian)(xian)維(wei)式超濾膜(mo)(mo)結構(gou)的特殊性(xing)(xing)，膜(mo)(mo)無支承體，成型(xing)工藝連續性(xing)(xing)、均(jun)一性(xing)(xing)良好，結構(gou)簡單，超濾液易(yi)于保持純潔(jie)等(deng)優點，在(zai)超濾領域中的應用已占首要地位(wei)。中空(kong)纖(xian)(xian)維(wei)超濾膜(mo)(mo)分為內(nei)壓型(xing)及(ji)外(wai)壓型(xing)兩種。外(wai)壓型(xing)原液在(zai)中空(kong)纖(xian)(xian)維(wei)外(wai)側加(jia)壓流(liu)動，而內(nei)壓型(xing)在(zai)中空(kong)纖(xian)(xian)維(wei)內(nei)腔中加(jia)壓流(liu)動。

1、制(zhi)膜材料：

制造超濾膜(mo)的(de)材(cai)料(liao)很多，但用(yong)于制造中空纖維(wei)超濾膜(mo)材(cai)料(liao)主要為一部分成纖性(xing)(xing)能(neng)良好(hao)的(de)高(gao)分子材(cai)料(liao)。對(dui)膜(mo)材(cai)料(liao)的(de)要求是具有良好(hao)的(de)成膜(mo)性(xing)(xing)、熱穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)、化(hua)學穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)、耐酸堿性(xing)(xing)、微生物(wu)侵蝕性(xing)(xing)和抗氧化(hua)性(xing)(xing)。并且(qie)具有良好(hao)的(de)親(qin)水(shui)性(xing)(xing)，以得(de)到高(gao)的(de)水(shui)通量和抗污染能(neng)力。

目前常用的中空(kong)纖維超濾膜(mo)材(cai)料有如下(xia)幾種：聚砜(feng)、聚醚砜(feng)屬于疏水性膜(mo)材(cai)料，機械(xie)強度高，耐熱、耐化學性良(liang)好(hao)，為目前應用較多(duo)的膜(mo)材(cai)料之一。

聚丙稀腈(PAN)主(zhu)要采用共(gong)聚改性(xing)(xing)(xing)聚丙稀腈，具有良好的(de)親(qin)水(shui)性(xing)(xing)(xing)與耐化學性(xing)(xing)(xing)，特(te)別是抗氯和抗溶劑性(xing)(xing)(xing)能好。由(you)于材料(liao)親(qin)水(shui)性(xing)(xing)(xing)、透水(shui)速率及耐污染(ran)性(xing)(xing)(xing)能優(you)于聚砜類膜材料(liao)。

聚偏氟乙(yi)烯(PVDF)膜(mo)材(cai)料為(wei)含氟材(cai)料中(zhong)(zhong)適用(yong)(yong)于超濾膜(mo)制(zhi)備的(de)最好材(cai)料，有極優良(liang)的(de)機(ji)械(xie)強(qiang)度和耐(nai)高溫、耐(nai)化學侵(qin)蝕性(xing)。使用(yong)(yong)溫度范(fan)圍為(wei)-40℃～200℃以(yi)上，可(ke)以(yi)在(zai)強(qiang)酸、強(qiang)堿和有機(ji)溶劑條件(jian)下使用(yong)(yong)。對于特殊用(yong)(yong)途可(ke)采用(yong)(yong)該材(cai)料制(zhi)備中(zhong)(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)超濾膜(mo)。醋酸纖(xian)維(wei)素目前應(ying)用(yong)(yong)于制(zhi)備中(zhong)(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)超濾膜(mo)較少，但可(ke)制(zhi)備截(jie)留分子量較小的(de)超濾膜(mo)。此(ci)外，聚氯乙(yi)烯(PVC)、聚乙(yi)稀醇(PVA)、聚砜酰(xian)胺(PSA)等也可(ke)制(zhi)備中(zhong)(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)超濾膜(mo)，但實(shi)際上應(ying)用(yong)(yong)較少。

2、中空纖維(wei)式超濾膜的制(zhi)備：超濾膜的制(zhi)備方法很(hen)多(duo)，而中空纖維(wei)超濾膜主(zhu)要(yao)(yao)采用(yong)相(xiang)轉(zhuan)換法。相(xiang)轉(zhuan)換法主(zhu)要(yao)(yao)有浸漬(zi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)法、溶劑(ji)蒸發凝(ning)膠(jiao)(jiao)法和溶出(chu)法等。目(mu)前商品化的中空纖維(wei)超濾膜主(zhu)要(yao)(yao)采用(yong)浸漬(zi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)法制(zhi)備，制(zhi)膜過程(cheng)大致可分為(wei)七個(ge)步驟(zou)：

(1)將制膜(mo)材料溶(rong)入特(te)定的溶(rong)劑中，并根據需要(yao)加(jia)入相應(ying)致孔添加(jia)劑;

(2)通過攪拌使(shi)膜材料充分溶(rong)解，而(er)成為均勻的制膜液(ye);

(3)過(guo)濾去掉未溶解的(de)其他雜質;

(4)脫除溶液中(zhong)微細(xi)的氣泡;

(5)在紡絲機中(zhong)(zhong)用特(te)制的(de)噴絲頭擠出形成中(zhong)(zhong)空狀原纖(xian);

(6)使(shi)原纖中部分溶劑蒸(zheng)發;

(7)將原(yuan)(yuan)纖(xian)(xian)漬于對(dui)膜材料(liao)是非溶(rong)劑(ji)的凝固(gu)(gu)浴(yu)中(通常是水或水溶(rong)液(ye))，液(ye)態原(yuan)(yuan)纖(xian)(xian)立即凝固(gu)(gu)成固(gu)(gu)態中空纖(xian)(xian)維(wei);

(8)后處(chu)理使中空纖維具備某種固有性能(neng)。