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超濾詳解(一)

2021-07-22  來自: 環保水圈 瀏覽次數:425

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201000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位容器內充填密度高,占地面積小等優點。

超濾

 

第 一章  超濾概述

    一、超濾定義及起源

超濾是采用中空纖維過濾新技術,配合三級預處理過濾清除自來水中雜質;超濾微孔小于0.01微米,能濾除水中的細菌、鐵銹、膠體等有害物質,保留水中原有的微量元素和礦物質。

(一)超濾定義

超濾是一種加壓膜分離技術,即在壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過有孔徑的特制薄膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一,大分子與小分子分離為目的。

在超濾過程中,水溶液在壓力推動下,流經膜表面,小于膜孔的溶劑(水)及小分子溶質透水膜,成為凈化液(濾清液),比膜孔大的溶質被截留,隨水流排出成為濃縮液。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,超濾速率衰減而趨于平衡,且通過清洗可以恢復。

(二)超濾起源

超濾起源于是1748年,科學家Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液,當施加壓力時,溶液(水)透過膜,而蛋白質、膠體等物質則被截留下來,其過濾精度遠遠超過濾紙,于是他提出超濾一語。1896年,Martin制出了第 一張人工超濾膜,其20世紀60年代,分子量級概念的提出,是現代超濾的開始。70年代和80年代是高速發展期,90年代以后開始趨于成熟。我國對該項技術研究較晚,70年代尚處于研究期限,80年代末,才進入工業化生產和應用階段。

超濾裝置如同反滲透裝置,有板式、管式(內壓列管式和外壓管束式)、卷式、中空纖維式等形式。濃差化乃是膜分離過程的自然現象,如何將此現象有效減輕,是超濾技術的重要課題之一,可采取的措施有:

1、提高膜面水流速度,以減小邊界層厚度,并使被截留的溶質及時由水帶走;

2、采取物理或化學的洗滌措施。

二、超濾原理

超濾是一種加壓膜分離技術,即在壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過既定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。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3x10000—1x10000的物質。當被處理水借助于外界壓力的作用以既定流速通過膜表面時,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。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,會產生濃差化現象,當膜面溶質濃度達到某種程度即生成凝膠層,使膜的透水量急劇下降,這使得超濾的應用受到限制。為此,需通過試驗進行研究,以確定工藝和運行條件,有效減輕濃差化的影響,使超濾成為一種可靠的反滲透處理方法。

超濾是一種膜分離技術,(UItrafil-tration 簡稱UF。能夠將溶液凈化,分離或者濃縮。超濾介于微濾與納濾之間,且三者之間無明顯的分界線。一般來說,超濾膜的孔徑在0.05 um–1 nm之間,操作壓力為0.1–0.5 Mpa。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質。超濾膜根據膜材料,可分為有機膜和無機膜。按膜的外型,又可分為:平板式、管式、毛細管式、中空纖維和多孔式。目前家用超濾凈水器,多以中空膜為主。

超濾膜的工作以篩分機理為主,以工作壓力和膜的孔徑大小來進行水的凈化處理。以中空纖維為例,以進水方式可分為外壓式,原水從膜絲外進入,凈水從膜絲內制取。反之則為內壓式。內壓式的工作壓力較外壓式要低。超濾膜在飲用水深度處理,工業用超純水和溶液濃縮分離等許多領域中,得到了廣泛應用。

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