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超滤膜简介

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        超滤(简称UF)是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。 超滤是一种膜分离技术,超滤分离的对象主要为大分子物质,因此,超滤的过滤精度也常以分子的质量单位Dalton(道尔顿)来定义。其分子切割量(CWCO)一般为6000到50万。    

        超滤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000~100,000 道尔顿左右。

       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。例如在海水淡化、纯水及高纯水的制备中,超滤可作为预处理设备,确保反渗透等后续设备的长期安全稳定运行。在食品饮料、矿泉水生产中,超滤也发挥了重要作用。因为超滤仅去除水中的悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质,而保留了对人体健康有益的矿物质。

        超滤膜对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。膜的公称孔径越小,去除率越高。超滤膜通常使用的材料都是高分子聚合物。超滤膜材质从最初的不对称CA膜扩大到现在的PS(聚砜)、钢衬胶S(聚醚砜)、PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)等。
        膜组件结构有板式、卷式、管式和中空纤维四种,从分离层的位置划分为:内压、外压两种。中空纤维膜是超滤膜的最主要型式之一,呈毛细管状,经喷丝纺制而成。其内表面或外表面为致密层,或称活性层,内部为多孔支撑体。致密层上密布微孔,溶液就是以其组份能否通过这微孔来达到分离的目的。原液在中空纤维膜内孔或外侧加压流动,被过滤液体则从另一侧流出。中空纤维超滤膜主要分为:内压膜、外压膜两种。
        超滤装置主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质。包括超滤装置、超滤反洗系统和超滤化学清洗系统等。

        陶氏超滤的运行方式按死端过滤的运行方式考虑,预留单通错流过滤备用措施。在水质正常较好时,超滤装置的运行采用死端过滤的方式运行;一旦水质出现异常恶化时,可采用单通错流过滤的方式运行。

       超滤的操作过程有:产水、反洗、化学加强反洗、化学清洗等运行方式。反洗用水为超滤产水,为防止膜长期运行产生的污染,反洗水采用加入杀菌剂和酸处理。产水、反洗均为自动控制,化学加强反洗定期进行。

一、全流或死端过滤模式:

    当超滤进水悬浮物、浊度和COD 低时,比如洁净的地表水、井水、自来水和海水等水源,或者超滤前设置有较严格的预处理,比如有混凝/澄清器、砂滤器以及多介质过滤器等较差水质的水源,超滤可按照全流过滤模式操作。此过滤模式与传统过滤类似,进水进入超滤膜组件,全部透过膜表面成为产水从超滤膜组件过滤液侧流出。被超滤膜截流的悬浮物、胶体和大分子有机物等杂质通过定时气擦洗、水反洗和正洗以及定期的化学清洗过程排出膜组件。

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二、错流过滤模式:

    当超滤进水悬浮物、浊度较高时,比如污水或者污水回用处理应用,超滤可按照错流过滤模式操作。进水进入超滤膜组件,部分透过膜表面成为产水,另一部分则夹带悬浮物等杂质排出膜组件成为浓水,排出的浓水重新加压后又循环回到膜组件内,保持膜表面较高流速产生的剪切力,把膜表面上截流的悬浮物等杂质带走,从而使污染层保持在一个较薄的水平。

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