超濾技術

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

(1)超濾和超濾膜的特點

超濾技術始于1861年，其過濾粒徑介于微濾和反滲透之間，約5～10nm，在0.1～0.5MPa的靜壓差推動下截留各種可溶性大分子，如多糖、蛋白質、酶等相對分子質量大于500的大分子及膠體，形成濃縮液，達到溶液的凈化、分離及濃縮目的。超濾技術的核心部件是超濾膜，分離截留的原理為篩分，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過膜上的微孔，而大于孔徑的微粒則被截留。膜上微孔的尺寸和形狀決定膜的分離效率。

超濾膜均為不對稱膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纖維狀等。超濾膜的結構一般由三層結構組成。即最上層的表面活性層，致密而光滑，厚度為0.1～1.5μm，其中細孔孔徑一般小于10nm；中間的過渡層，具有大于10nm的細孔，厚度一般為1～10μm；最下面的支撐層，厚度為50～250μm，具有50nm以上的孔。支撐層的作用為起支撐作用，提高膜的機械強度。膜的分離性能主要取決于表面活性層和過渡層。

中空纖維狀超濾膜的外徑為0.5～2μm。特點是直徑小，強度高，不需要支撐結構，管內外能承受較大的壓力差。此外，單位體積中空纖維狀超濾膜的內表面積很大，能有效提高滲透通量。

制備超濾膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纖維素等。超濾膜的工作條件取決于膜的材質，如醋酸纖維素超濾膜適用于pH=3～8，三醋酸纖維素超濾膜適用于pH=2～9，芳香聚酰胺超濾膜適用于pH=5～9，溫度0～40℃，而聚醚砜超濾膜的使用溫度則可超過100℃。

(2)超濾膜技術應用領域

超濾膜的應用也十分廣泛，在作為反滲透預處理、飲用水制備、制藥、色素提取、陽極電泳漆和陰極電泳漆的生產、電子工業高純水的制備、工業廢水的處理等眾多領域都發揮著重要作用。

超濾技術主要用于含相對分子質量500～500000的微粒溶液的分離，是目前應用最廣的膜分離過程之一，它的應用領域涉及化工、食品、醫藥、生化等。主要可歸納為以下方面。

①純水的制備超濾技術廣泛用于水中的細菌、病毒和其他異物的除去，用于制備高純飲用水、電子工業超凈水和醫用無菌水等。

②汽車、家具等制品電泳涂裝淋洗水的處理汽車、家具等制品的電泳涂裝淋洗水中常含有1%～2%的涂料(高分子物質)，用超濾裝置可分離出清水重復用于清洗，同時又使涂料得到濃縮重新用于電泳涂裝。

③食品工業中的廢水處理在牛奶加工廠中用超濾技術可從乳清中分離蛋白和低分子量的乳糖。

④果汁、酒等飲料的消毒與澄清應用超濾技術可除去果汁的果膠和酒中的微生物等雜質，使果汁和酒在凈化處理的同時保持原有的色、香、味，操作方便，成本較低。

⑤在醫藥和生化工業中用于處理熱敏性物質，分離濃縮生物活性物質，從生物中提取藥物等。

⑥造紙廠的廢水處理。

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