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超濾是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)將(jiang)溶液進行凈化、分(fen)離(li)或濃(nong)縮(suo)的膜(mo)透(tou)過(guo)法分(fen)離(li)技(ji)術。20多年來發(fa)展迅速(su)，已成為(wei)膜(mo)分(fen)離(li)領(ling)域中最(zui)為(wei)廣泛應用(yong)的品種(zhong)(zhong)之(zhi)一(yi)。其應用(yong)面(mian)非常(chang)廣泛，小至(zhi)(zhi)家用(yong)凈水器(qi)，大(da)(da)到現代工業(ye)生產(chan)，從普(pu)通民用(yong)到高新(xin)技(ji)術領(ling)域都有(you)不(bu)同規模的應用(yong)，甚至(zhi)(zhi)于在環境(jing)保護方面(mian)也有(you)極(ji) 大(da)(da)的使用(yong)潛(qian)力，超濾是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)最(zui) 有(you)發(fa)展前(qian)途的膜(mo)法分(fen)離(li)技(ji)術。

超濾(lv)膜組(zu)件的基本類型

目前，工業上常(chang)用的(de)超濾膜器件主要有(you)下列五(wu)種(zhong)類型(xing)：板框式(shi)(shi)(shi)(shi)、園管式(shi)(shi)(shi)(shi)、螺旋(xuan)卷式(shi)(shi)(shi)(shi)、中空纖(xian)(xian)維(wei)式(shi)(shi)(shi)(shi)、毛(mao)細管式(shi)(shi)(shi)(shi)， 各種(zhong)基本類型(xing)膜均有(you)不同的(de)適用性，在工業上應用最為廣(guang)泛的(de)是中空纖(xian)(xian)維(wei)式(shi)(shi)(shi)(shi)，特別是在凈化、分離(li)的(de)應用中。而在粘(zhan)度較(jiao)高的(de)溶液(ye)凈化、分離(li)、濃縮過程中，則板框式(shi)(shi)(shi)(shi)或園管式(shi)(shi)(shi)(shi)有(you)更(geng)大的(de)適用性。

超(chao)濾的基本概述(shu)

超濾是一(yi)(yi)種將溶液進(jin)行凈(jing)化、分(fen)離或濃縮的膜(mo)透過法(fa)分(fen)離技術。20多年來發展(zhan)迅速，已(yi)成為膜(mo)分(fen)離領(ling)域(yu)中最為廣(guang)(guang)泛(fan)應用的品種之一(yi)(yi)。其(qi)應用面(mian)非(fei)常廣(guang)(guang)泛(fan)，小至家用凈(jing)水(shui)器，大到現代(dai)工業生產，從普通民用到高(gao)新技術領(ling)域(yu)都有不同規模的應用，甚至于在環(huan)境保護方(fang)面(mian)也有極 大的使用潛力，超濾是一(yi)(yi)種最 有發展(zhan)前途的膜(mo)法(fa)分(fen)離技術。

超濾(lv)膜的超濾(lv)特性

在(zai)膜分離技術范(fan)疇(chou)內(nei)，分離精(jing)度(du)自(zi)反(fan)滲透(tou)至微濾(lv)(lv)過濾(lv)(lv)范(fan)圍的(de)(de)連續譜圖中可(ke)見，超濾(lv)(lv)介于(yu)納濾(lv)(lv)與(yu)微濾(lv)(lv)之間(jian)。膜過濾(lv)(lv)譜圖 超濾(lv)(lv)的(de)(de)定義(yi)域為(wei)截(jie)留分子量500～500000左(zuo)右(you)，相應(ying)膜孔徑(jing)大小的(de)(de)近(jin)似值為(wei)0.002μ～0.1μ。截(jie)留分子量與(yu)膜孔徑(jing)兩者尚無對(dui)應(ying)關系。簡單的(de)(de)理解，超濾(lv)(lv)膜如同篩(shai)子，在(zai)一(yi)定壓力(0.1～0.6MPa)下(xia)，允許(xu)溶劑和(he)小于(yu)膜孔徑(jing)的(de)(de)溶質透(tou)過，而阻止大于(yu)孔徑(jing)的(de)(de)溶質通(tong)過，以完成溶液的(de)(de)凈化、分離和(he)濃縮。

超(chao)濾過程(cheng)有如下特點：

(1)超濾過程無相(xiang)繼(ji)變化，可以在常溫及低壓(ya)下進行分離，因而能耗低，約為蒸發法與冷凍法的1/2～1/5;

(2)設備體積小，結(jie)構簡(jian)單(dan)，故投(tou)資費用(yong)低，易于(yu)實施(shi);

(3)超濾分離過程只是簡單(dan)的加壓輸送液體，工(gong)藝流程簡單(dan)，易于(yu)操作管理;

(4)溶液(ye)在分(fen)離、濃縮過(guo)程中不發生質(zhi)的(de)變化，因(yin)而(er)適合(he)于保味及熱敏性溶液(ye)的(de)處(chu)理;

(5)適合于(yu)從稀溶液(ye)中(zhong)分(fen)離微(wei)量貴(gui)重(zhong)大分(fen)子(zi)物質(zhi)的(de)回(hui)收(shou)和低濃(nong)度大分(fen)子(zi)物質(zhi)的(de)回(hui)收(shou);

(6)能將(jiang)不同(tong)分(fen)子量的物質分(fen)級(ji)分(fen)離;

(7)超濾膜是(shi)由高分(fen)(fen)子(zi)聚合物制(zhi)成均(jun)勻的(de)(de)連續(xu)體，在使(shi)用(yong)過程(cheng)中(zhong)無(wu)任(ren)何(he)雜(za)質的(de)(de)脫落，保證(zheng)被處理溶(rong)(rong)液的(de)(de)純凈(jing)。由以(yi)上分(fen)(fen)離特性(xing)可知(zhi)，超濾的(de)(de)應(ying)用(yong)范圍很廣，但(dan)歸根到底，主(zhu)要應(ying)用(yong)于溶(rong)(rong)液的(de)(de)凈(jing)化、分(fen)(fen)離和(he)濃縮。

超濾技術特性參數主要(yao)指分離(li)透過(guo)性能：

(1)透(tou)水(shui)速(su)率(lv)(lv)(超濾速(su)率(lv)(lv))：在(zai)一定工作(zuo)壓力(li)(li)、溫度(du)下，單位(wei)面(mian)積(在(zai)研究領域(yu)中(zhong)(zhong))或單個組件(jian)(在(zai)工業應用中(zhong)(zhong))，在(zai)單位(wei)時(shi)間內所透(tou)過(guo)的(de)水(shui)量，稱為透(tou)水(shui)速(su)率(lv)(lv)。膜的(de)透(tou)水(shui)速(su)率(lv)(lv)除(chu)與(yu)溫度(du)、壓力(li)(li)有關外，取決于膜材(cai)料，膜的(de)形態(tai)結構等物化性能，此外與(yu)操作(zuo)條件(jian)包(bao)括溶液的(de)性質有密(mi)切的(de)關系。因而(er)商品膜的(de)透(tou)水(shui)速(su)率(lv)(lv)是指在(zai)一定溫度(du)、壓力(li)(li)下純水(shui)透(tou)水(shui)速(su)率(lv)(lv)。

(2)截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量(切割分(fen)(fen)子量)與截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)率：商品(pin)超(chao)濾(lv)膜多用截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量或(huo)(huo)相近孔徑的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)來表明(ming)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)性(xing)能。截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量是指能被(bei)膜截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)住(zhu)的(de)(de)(de)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)最 小(xiao)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子量。截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)率指溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)被(bei)膜截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)特定溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)量所(suo)占溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)該物定溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)總(zong)量的(de)(de)(de)比率。可由下式表示：Ro=(1-Cp/Cf)×100 式中(zhong)：Ro ——截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)率; Cp —— 透過(guo)液(ye)(ye)中(zhong)特定溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)濃度(du); Cf —— 原溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)特定溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)濃度(du)。通常超(chao)濾(lv)膜所(suo)標(biao)稱的(de)(de)(de)截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量，對具(ju)有相同(tong)分(fen)(fen)子量的(de)(de)(de)線形(xing)分(fen)(fen)子物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)或(huo)(huo)球形(xing)蛋白類分(fen)(fen)子，物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)截(jie)留(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)率分(fen)(fen)別應為(wei)≥90%和≥95%。國外不同(tong)公司產(chan)品(pin)其標(biao)準并不一致。

中空纖維式超濾膜(mo)

中(zhong)(zhong)(zhong)空(kong)(kong)纖(xian)維(wei)超(chao)濾(lv)膜(mo)為超(chao)濾(lv)技術中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)一(yi)個重要分(fen)支，由于中(zhong)(zhong)(zhong)空(kong)(kong)纖(xian)維(wei)式超(chao)濾(lv)膜(mo)結構(gou)(gou)的(de)特(te)殊(shu)性，膜(mo)無(wu)支承體，成型(xing)工藝連續性、均一(yi)性良好(hao)，結構(gou)(gou)簡(jian)單，超(chao)濾(lv)液易于保持純潔等優點，在超(chao)濾(lv)領(ling)域(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)應用已占首(shou)要地(di)位。中(zhong)(zhong)(zhong)空(kong)(kong)纖(xian)維(wei)超(chao)濾(lv)膜(mo)分(fen)為內(nei)壓(ya)型(xing)及(ji)外壓(ya)型(xing)兩種。外壓(ya)型(xing)原液在中(zhong)(zhong)(zhong)空(kong)(kong)纖(xian)維(wei)外側加壓(ya)流(liu)動，而內(nei)壓(ya)型(xing)在中(zhong)(zhong)(zhong)空(kong)(kong)纖(xian)維(wei)內(nei)腔中(zhong)(zhong)(zhong)加壓(ya)流(liu)動。

1、制膜材(cai)料(liao)：

制造超濾膜(mo)的(de)材料(liao)很(hen)多(duo)，但(dan)用(yong)于制造中空纖維(wei)超濾膜(mo)材料(liao)主要為(wei)一(yi)部分成(cheng)纖性(xing)能良好(hao)的(de)高分子(zi)材料(liao)。對膜(mo)材料(liao)的(de)要求是(shi)具有良好(hao)的(de)成(cheng)膜(mo)性(xing)、熱穩定性(xing)、化學穩定性(xing)、耐酸堿性(xing)、微生物侵蝕性(xing)和(he)抗氧化性(xing)。并且具有良好(hao)的(de)親(qin)水(shui)性(xing)，以得到高的(de)水(shui)通(tong)量和(he)抗污染能力。

目(mu)前常用(yong)的中空纖維超濾膜(mo)材(cai)料(liao)(liao)有(you)如(ru)下幾(ji)種：聚砜、聚醚砜屬于疏水性(xing)膜(mo)材(cai)料(liao)(liao)，機械強度(du)高，耐熱、耐化學性(xing)良好(hao)，為目(mu)前應用(yong)較多(duo)的膜(mo)材(cai)料(liao)(liao)之一。

聚(ju)(ju)(ju)(ju)丙稀(xi)腈(jing)(PAN)主要采用(yong)共(gong)聚(ju)(ju)(ju)(ju)改性聚(ju)(ju)(ju)(ju)丙稀(xi)腈(jing)，具有(you)良好(hao)的(de)親水性與耐化學性，特(te)別是抗氯和抗溶(rong)劑性能好(hao)。由于(yu)材料親水性、透水速率及耐污染性能優于(yu)聚(ju)(ju)(ju)(ju)砜類膜材料。

聚(ju)(ju)偏氟(fu)乙烯(PVDF)膜(mo)(mo)(mo)材料為含氟(fu)材料中適(shi)用(yong)(yong)于(yu)超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)制備(bei)的(de)最好(hao)材料，有極優(you)良(liang)的(de)機(ji)(ji)械強度和耐高溫、耐化學(xue)侵蝕性。使用(yong)(yong)溫度范(fan)圍為-40℃～200℃以(yi)上，可以(yi)在強酸、強堿和有機(ji)(ji)溶(rong)劑條件(jian)下(xia)使用(yong)(yong)。對于(yu)特殊用(yong)(yong)途可采用(yong)(yong)該材料制備(bei)中空纖維超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)。醋酸纖維素(su)目前應(ying)用(yong)(yong)于(yu)制備(bei)中空纖維超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)較少，但(dan)可制備(bei)截(jie)留分子量較小的(de)超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)。此外，聚(ju)(ju)氯乙烯(PVC)、聚(ju)(ju)乙稀醇(chun)(PVA)、聚(ju)(ju)砜酰(xian)胺(PSA)等(deng)也可制備(bei)中空纖維超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)，但(dan)實際上應(ying)用(yong)(yong)較少。

2、中(zhong)(zhong)空(kong)纖維(wei)式超(chao)(chao)(chao)濾膜(mo)的(de)制備(bei)(bei)：超(chao)(chao)(chao)濾膜(mo)的(de)制備(bei)(bei)方(fang)法(fa)很多，而(er)中(zhong)(zhong)空(kong)纖維(wei)超(chao)(chao)(chao)濾膜(mo)主(zhu)要采用(yong)(yong)相轉(zhuan)換法(fa)。相轉(zhuan)換法(fa)主(zhu)要有浸(jin)漬凝膠(jiao)法(fa)、溶劑蒸(zheng)發凝膠(jiao)法(fa)和溶出法(fa)等。目前商品化的(de)中(zhong)(zhong)空(kong)纖維(wei)超(chao)(chao)(chao)濾膜(mo)主(zhu)要采用(yong)(yong)浸(jin)漬凝膠(jiao)法(fa)制備(bei)(bei)，制膜(mo)過程大致可分為七個步驟：

(1)將制膜材料溶(rong)入特定的溶(rong)劑中，并根據需要(yao)加入相應致孔添加劑;

(2)通(tong)過攪拌使膜材料充分溶(rong)解，而成(cheng)為均勻(yun)的制膜液;

(3)過濾去掉未(wei)溶解的其(qi)他雜質;

(4)脫除溶液(ye)中微細的氣(qi)泡(pao);

(5)在紡絲機中用特制的(de)噴(pen)絲頭擠出形成中空狀原纖;

(6)使原纖中部分溶(rong)劑蒸發;

(7)將原纖(xian)漬于(yu)對膜材料(liao)是非溶(rong)劑的凝(ning)固(gu)浴(yu)中(通常(chang)是水或水溶(rong)液(ye))，液(ye)態原纖(xian)立即(ji)凝(ning)固(gu)成固(gu)態中空纖(xian)維;

(8)后處(chu)理使(shi)中空(kong)纖維具備某種固(gu)有性能。