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超濾的簡介
點擊次數:1620 發布時間:2013-01-23
  超濾簡介:
  超濾又稱超過濾,用于截留水中膠體大小的顆粒,而水和低分子量溶質則允許透過膜。超濾的機理是指由膜表面機械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應,以篩濾為主
  
  ⑴原理:
  
  ⑵超濾膜與超濾裝置
  
  ①超濾膜的種類:
  
  常用的超濾膜有:醋酸纖維素膜,聚砜膜,聚酰胺膜
  
  ②超濾裝置:主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等,與反滲透裝置類似。
  
  Ⅰ板框式超濾裝置
  
  優點:裝置牢固,適合在廣泛的壓力范圍內工作;流道間隙大小可調,原水流道不易被雜物堵塞;具有可拆性,清洗方便;通過增減膜及支撐板的數量可處理不同水量。
  
  缺點:裝置較笨重;單位體積內的有效膜面積較小;膜的強度要求較高,一般做在無紡布上,以增強膜的機械性能。
  
  Ⅱ管式超濾裝置
  
  優點:原液流道截留面積較大,不易堵塞;膜面的清洗比較容易,可化學清洗或擦洗。
  
  缺點:單位體積內膜的充填密度較低,占地面積大;膜管的彎頭及連接件多,設備安裝費時。
  
  Ⅲ卷式超濾裝置
  
  優點:單位體積內的有效膜面積較大,水在膜表面流動狀態比較好,結構緊湊,占地面積較小。缺點:進水預處理要求嚴格,對所用的膜強度要求較高,使用過程中,一旦發現膜破損須更換新的膜元件。
  
  Ⅳ中空纖維式超濾裝置:
  
  優點:單位體積內有效膜面積zui大,工作效率zui高,占地面積小。中空纖維無須支撐物。缺點:膜的清洗較困難,只能用水力沖洗或化學清洗,不能用機械清洗,另外,中空纖維膜損壞后要更換整個組件。
  
  ③超濾工藝參數
  
  主要參數有膜通量、膜清洗和膜壽命。
  
  在操作壓力為0.11~0.6Mpa,溫度小于60℃時,超濾膜的膜通量以1~500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有:進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預處理等。
  
  膜必須定期清洗,以延長膜的壽命,正常使用的膜的壽命為12~18個月。
  
  ④超濾在廢水處理中的應用
  
  目前已應用在汽車制造行業噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業廢水的處理及有用物質的回收。
  
  超濾原理也是一種膜分離過程原理,超濾利用一種壓力活性膜,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質,而水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程。通過膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質。當被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時,水分子和分子量小于300—500的溶質透過膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留,從而使水得到凈化。也就是說,當水通過超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時可去除大量的有機物等。
  
  超濾原理并不復雜。在超濾過程中,由于被截留的雜質在膜表面上不斷積累,會產生濃差極化現象,當膜面溶質濃度達到某一極限時即生成凝膠層,使膜的透水量急劇下降,這使得超濾的應用受到一定程度的限制。為此,需通過試驗進行研究,以確定zui佳的工藝和運行條件,zui大限度地減輕濃差極化的影響,使超濾成為一種可靠的反滲透預處理方法。
  
  a.超濾與傳統的預處理工藝相比,系統簡單、操作方便、占地小、投資省、且水質極優,可滿足各類反滲透裝置的進水要求。
  
  b.合理地選擇運行條件和清洗工藝,可完全控制超濾的濃差極化問題,使此預處理方法更可靠。
  
  c.超濾對水中的各類膠體均具有良好的去除特性,因而可以考慮擴大到凝結水精處理及離子交換除鹽系統的預處理中。
  
  在超濾過程中,水深液在壓力推動下,流經膜表面,小于膜孔的深劑(水)及小分子溶質透水膜,成為凈化液(濾清液),比膜孔大的溶質及溶質集團被截留,隨水流排出,成為深縮液。超濾過程為動態過濾,分離是在流動狀態下完成的。溶質僅在膜表面有限沉積,超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡,且通過清洗可以恢復。
  
  超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為目的,膜孔徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位溶器內充填密度高,占地面積小等優點。
  
  超濾技術的優缺點
  
  與傳統分離方法相比,超濾技術具有以下特點:
  
  1.濾過程是在常溫下進行,條件溫和無成分破壞,因而特別適宜對熱敏感的物質,如藥物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
  
  2.濾過程不發生相變化,無需加熱,能耗低,無需添加化學試劑,無污染,是一種節能環保的分離技術。
  
  3.超濾技術分離效率高,對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。
  
  4.超濾過程僅采用壓力作為膜分離的動力,因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、易于控制和維護。
  
  5.超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制劑。對于蛋白質溶液,一般只能得到10~50%的濃度。
  
  超濾裝置是在一個密閉的容器中進行,以壓縮空氣為動力,推動容器內的活塞前進,使樣液形成內壓,容器底部設有堅固的膜板。小于膜板孔徑直徑的小分子,受壓力的作用被擠出膜板外,大分子被截留在膜板之上。超濾開始時,由于溶質分子均勻地分布在溶液中,超濾的速度比較快。但是,隨著小分子的不斷排出,大分子被截留堆積在膜表面,濃度越來越高,自下而上形成濃度梯度,這日才超濾速度就會逐漸減慢,這種現象稱為濃度極化現象。為了克服濃度極化現象,增加流速,設計了幾種超濾裝置:
  
  1.無攪拌式超濾
  
  這種裝置比較簡單,只是在密閉的容器中施加一定壓力,使小分子和溶劑分子擠壓出膜外,無攪拌裝置濃度極化較為嚴重,只適合于濃度較稀的小量超濾。
  
  2.攪拌式超濾
  
  攪拌式超濾是將超濾裝置位于電磁攪拌器之上,超濾容器內放人一支磁棒。在超濾時向容器內施加壓力的同時開動磁力攪拌器,小分子溶質和溶劑分子被排出膜外,大分子向濾膜表面堆積時,被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產生濃度極化現象,提高了超濾的速度。
  
  4.中空纖維超濾
  
  由于膜板式超濾裝置,截留面積有限,中空纖維超濾是在一支空心柱內裝有許多的,中空纖維毛細管,兩端相通,管的內徑一般在0.2mm左右,有效面積可以達到1平方厘米每一根纖維毛細管像一個微型透析袋,極大地增大了滲透的表面積,提高了超濾的速度。納米膜表超濾膜也是中空超濾膜的一種。 上一篇 超濾的應用 下一篇 有關濾膜的詳細介紹
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