超滤技术简介

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2021-09-27   环球过滤分离技术网   nanopure1


超滤技术是膜分离技术的一种，是以0.1～0.6 MPa的压力差为推动力，利用多孔膜的拦截能力，以物理截留的方式，将溶液中的大小不同的物质颗粒分开，从而达到溶液的分离、净化、纯化和浓缩，筛分溶液中不同组分的目的。


超滤原理

一般认为超滤是一种筛孔分离过程，在静压差为推动力的作用下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，一般称为滤出液或透过液，而大粒子组分被膜所阻拦，使它们在滤剩液中浓度增大。按照这样的分离机理，超滤膜具有选择性表面层的主要因素是形成具有一定大小和形状的孔，聚合物的化学性质对膜的分离特性影响不大。


UF同RO、NF、MF一样，均属于压力驱动型膜分离技术。超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物(蛋白质，核酸聚合物，淀粉，天然胶，酶等)，胶体分散液(粘土，颜料，矿物料，孔液粒子，微生物)，乳液(润滑脂-洗涤剂以及油-水乳液)。采用溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质(如蛋白质、酶、病毒)等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。

其操作静压差一般为0.1-0.6MPa，被分离组分的直径大约为0.01-0.1μm，这相当于光学显微镜的分辨极限，一般为分子量大于500-500000的大分子和胶体粒子，这种液体的渗透压很小，可以忽略，所用膜常为非对称膜，膜孔径为10-10μm，膜表面有效截留层厚度较小(0.1-10μm)，操作压力一般为0.2-0.4MPa(2-4kg/cm)，膜的透过速率为0.5-5m/(m·d)。

总之，超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热原和各种有机物有较好的效果，但它几乎不能截留无机离子。


超滤技术具有以下的特点：

①超滤过程是在常温下进行的，条件温和无成分破坏，特别适合对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等进行分离、浓缩和富集。

②超滤过程不发生相变化，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，对稀溶液中微量成分的回收，低浓度溶液的浓缩都非常有效。

④超滤过程仅采用压力作为分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。

⑤超滤技术也有局限性，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。


超滤操作模式

超滤过程常用的操作模式有以下三种。

(1)单段间歇操作：

在超滤过程中，为了减轻浓差极化的影响，膜组件必须保持较高的料液流速，但膜的渗透通量较小，所以料液必须在膜组件中循环多次才能使料液浓缩到要求的程度，这是工业过滤装置最基本的特征。间歇操作适用于实验室或小规模间歇生产产品的处理。

(2)单段连续操作：

与间歇操作相比，其特点是超滤过程始终处于接近浓缩液的浓度下进行，因此渗透量与截留率均较低，为了克服此缺点，可采用多段连续操作。

(3)多段连续操作：

各段循环液的浓度依次升高，最后一段引出浓缩液，因此前面几段中料液可以在较低的浓度下操作。这种连续多段操作适用于大规模工业生产。

超滤应用

超滤作为一种膜分离技术，在工业生产、医药卫生、环境保护和人民生活等国民经济的各个领域得到了广泛地应用。虽然它可以处理的对象种类繁多，人们所要求达到的目的也各有不同，但超滤所起的作用可归结为净化、分离和浓缩三大功能。

（1）工业废水处理中的应用工业废水处理主要应用在：

含糖废水的处理与应用；含原油废水的处理；与生物反应器结合处理各种废水；纺织工业、染料及染色废水处理与回用；造纸废水的处理；放射性废水的处理等。例如，在染色废水染料的回收中，印染厂悬浮扎染时，还原蒸箱在生产中会排出较多的还原染料，既污染，又浪费。采用超滤技术，使用聚砜和聚砜酰胺超滤膜，不需加酸中和及降温即可处理印染废水。

（2）医药工业中的应用医药工业中的应用主要有：

抗生素、干扰素的提纯精制；针剂、针剂用水除热原；血浆、生物高分子处理；蛋白质、酶的分离、浓缩和纯化；中草药的精制和提纯等。例如：制药工业中除热源的应用。

（3）水处理方面的应用水处理方面的应用主要有：

电子工业用纯水；高纯水及反渗透组件进水的预处理；饮料及化妆品用无菌水的生产；医药工业用无菌、无热原水的生产；中水回用、饮用水的生产等，例如，矿泉水的制造中，其水源必须是地下水，而这种水在地下流动时会溶人某些无机盐。采用超滤和微滤组合工艺可制造合乎饮用水标准的矿泉水。

（4）食品发酵工业中的应用食品发酵工业中的应用主要有：

酒的澄清、除菌；催熟酱油；醋的除菌、澄清、脱色；发酵液的提纯精制；果汁的澄清；糖汁和糖液的回收；乳清蛋白的回收；脱脂牛奶的浓缩等。

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