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超滤技术简述:

超滤技术的由来与发展

    超滤起源于1748年,Schmidt 用棉花胶膜或璐膜分滤溶液,当施加一定压力时,溶液(水)透过膜,而蛋白质、胶体等物质则被截留下来,其过滤精度远远超过滤纸,于是他提出超滤这一术语。1896 年,Martin 制出了第一张人工超滤膜。20 世纪 60年代,分子量级概念的提出,是现代超滤的开始,70年代和 80年代是高速发展期,90年代以后开始趋于成熟,进入到 21 世纪得到广泛应用。我国对该项技术研究较晚,上世纪 70 年代尚处于研究期限,80 年代末,才进入工业化生产和应用阶段。近30年来,超滤技术的发展极为迅速,不但在特殊溶液的分离方面有独到的作用,而且在工业给水方面也用得越来越多。

超滤技术简述

    超滤技术是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时,小分子溶质透过膜(称为超滤液),而大分子物质则被截留,使原液中大分子浓度逐渐提高(称为浓缩液),从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。
    超滤是一种膜分离技术,其膜为多孔性不对称结构。超滤过滤过程是以膜两侧压差为驱动力,以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程,使用压力通常为 0.01~0.3 MPa,筛分孔径从 0.002~0.1μm,截留分子量为 1000~100,000道尔顿左右。

什么是超滤膜

    超滤膜:能截留能截留大于0.01微米的物质.超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过,同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物,用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间.超滤膜的运行压力一般1-7bar。

超滤膜的种类

【按膜的外形特征可将超滤膜】分为:
①平板膜;
②管式超滤膜,孔径>lOnm;
③毛细管式超滤膜,孔径O.50~10.00nm;
④中空纤维超滤膜,孔径<0.5nm;
⑤多孔超滤膜。

【中空纤维超滤膜】
一支超滤膜由成百到上千根细小的中空纤维丝组成,一般将中空纤维膜内径在0.6-6mm之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜,毛细管式超滤膜因内径较大,不易被大颗粒物质堵塞。

超滤技术与传统分离技术比较

   超滤膜的最小截留分子量为500道尔顿,在生物制药中可用来分离蛋白质、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超滤的优点是没有相转移,无需添加任何强烈化学物质,可以在低温下操作,过滤速率较快,便于做无菌处理等。所有这些都能使分离操作简化,避免了生物活性物质的活力损失和变性。
1. 滤过程是在常温下进行,条件温和无成分破坏,因而特别适宜对热敏感的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2. 过滤过程不发生变化,无需加热,能耗低,无需添加化学试剂,无污染,是一种节能环保的分离技术。
3. 超滤技术分离效率高,对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4. 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力,因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
5. 超滤法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到10~50%的浓度。


中空纤维超滤膜:

超滤技术的应用领域

超滤膜的应用范围极其广泛,基本上涉及过滤的行业都可以用到过滤设备,基本过滤的行业如下:纯水与超纯水制备工艺中作为反渗透预处理以及超纯水的终端处理;工业用水中用于分离细菌、热源、胶体、悬浮杂质及大分子有机物;饮用水、矿泉水净化;发酵、酶制剂工业、制药工业的浓缩、纯化与澄清;果汁浓缩、分离;大豆、乳品、制糖工业、酒类、茶汁、醋等的分离、浓缩与澄清;工业废水与生活污水的净化和回收;电泳漆的回收。超滤技术可取代传统工艺中的自然沉降,板框过滤,真空转鼓,离心分离,溶媒萃取,树脂提纯,活性炭脱色等工艺过程。该过程为常温操作,无相态变化,不产生二次污染。

超滤技术未来的发展方向

国外,超滤主要应用于饮用水处理,我国则主要用于工业领域的废水回用,作为反渗透的预处理。目前在国内水工业市场,超滤技术已在电力、钢铁、化工等工业废水处理领域得到较多应用。随着经济社会发展,大规模废水处理工程将越来越多,为超滤膜技术开辟了广阔的市场空间。
在国外,已经有很多自来水厂应用超滤技术生产自来水,在国内,由于资金等问题还没有应用开来。但是随着国家和地方饮用水标准的修订以及新规范的出台,超滤技术必将被越来越多的自来水厂所采用。根据水利部《21世纪中国水供求》分析, 2010年后我国将开始进入严重的缺水期,而水质污染也逐渐成为我国城市安全供水的最大障碍。城市生活污水处理和中水回用将成为解决未来城市水资源危机的有效途径之一。因此超滤膜在未来市政污水处理市场将会具有广阔的市场空间。
随着生物工程、食品工业、医药工业及环境保护等方面的应用要求,超滤膜将朝着以下方向发展:
(1)耐高温的合成聚合物膜和无机超滤膜的开发和研制,这类膜的主要优点是可用于高压蒸汽消毒,对生物工程及医药工业用是极为重要的。
(2)耐污染超滤膜的研制,膜污染是超滤应用中经常遇到的难题,若对不同应用对象,选择不同耐污染的膜,无疑可大大延长膜的使用寿命,增大处理能力,减少清洗时间和次数,从而可节省投资和运行费用,这对超滤技术的扩大应用具有十分重要意义。在生物工程和医药工业中,还可提高有效成分的回收率。
总之,随着人们越来越关注人居环境和饮水安全,可以预测超滤技术将在我国未来市政水处理及饮用水处理市场得到大规模应用。

超滤系统