超滤纳滤微滤技术

超滤技术

超滤技术是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜（称为超滤液），而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高（称为浓缩液），从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。
 
超滤(Ultra-filtration, UF)是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术。超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质，膜两侧的压力差为驱动力的溶液分离装置。超滤膜只允许溶液中的溶剂(如水分子)、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从而达到净化和分离的目的。

超滤膜被大量用于水处理工程。超滤技术在反渗透预处理、饮用水处理、中水回用等领域发挥着越来越重要的作用。超滤技术在酒类和饮料的菌与除浊，药品的除热原以及食品浓缩过程中均起到关键作用。

超滤过滤孔径和截留分子量的范围一直以来定义较为模糊，一般认为超滤膜的过滤孔径为0.001-0.1微米，截留分子量(Molecular weigh cut-off, MWCO)为1,000-1,000,000 Dalton。严格意义上来说超滤膜的过滤孔径为0.001-0.01微米，截留分子量为1,000-300,000 Dalton。若过滤孔径大于0.01微米，或截留分子量大于300,000 Dalton的微孔膜就应该定义为微滤膜或精滤膜。

一般用于水处理的超滤膜标称截留分子量为30,000-300,000 Dalton，而截留分子量为6,000-30,000 Dalton 的超滤膜大多用于物料的分离、浓缩、和除热源等领域。

超滤膜的形式可以分为板式和管式两种。管式超滤膜根据其管径的不同又分为中空纤维、毛细管和管式。目前市场上用于水处理的超滤膜基本上以毛细管式为主，个别工程中使用的中空纤维(内径0.1-0.5mm)聚乙烯或聚丙烯微孔膜实际上应属于微滤膜。

将超滤膜丝组合成可与超滤系统连接的组件称为超滤膜组件。中空纤维超滤膜组件分为内压式、外压式和浸没式三种。其中浸没式超滤膜过滤的推动力是膜管内部的真空与大气压之间的压力差。对于过滤精度要求较高的超滤膜，这一压力差通常不易满足所需过滤推动力的要求，因此浸没式的组件形式比较适合于过滤精度较低的超滤膜或微滤膜。外压式超滤在正冲与反冲时，膜表面液体的流速极不均匀，影响膜表面的冲洗效果，因此常用于水处理的超滤膜还是内压式组件结构较具有优势。

超滤特点

中空纤维超滤膜由于其特殊的性质广泛应用在矿泉水的制备；反渗透设备的预处理；自来水净化处理；海水淡化的预处理；废水回用的净化处理；去除水中的胶体等；滤除中药提取液中的大分子量杂质、蛋白质和多糖，后制得中药制剂；对中药有效成分进行浓缩，滤除药液中水分和小分子量杂质；低度白酒去浊；果酒、啤酒及其他酒类的精制；净化茶汁，制备浓缩茶；针剂、大输液除热源；浓缩人体血清。超滤技术具有以下特点：

1. 滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2. 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，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4. 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
5. 超滤法也有一定的局限性，它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。

超滤原理

中空纤维超滤是在一支空心柱内装有许多的，中空纤维毛细管，两端相通，管的内径一般在0．2mm左右，有效面积可以达到1平方厘米每一根纤维毛细管像一个微型透析袋，增大了渗透的表面积，提高了超滤的速度。

中空纤维超滤膜是超滤膜的一种。它是超滤技术中为成熟与先进的一种技术。中空纤维中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量比较大，截留分子量可达几千至几十万。

原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式。超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩水排除，不致堵塞膜表面，可长期连续运行。超滤膜是早开发的高分子分离膜之一。

超滤技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以及从废水中提取有用物质，废水净化再利用领域的高新技术。特点是使用过程简单，不需加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。

特性

1)不锈钢卡箍结构，承压能力更强，有效防止中型超滤系统瞬间的高压和冲击所导致的爆裂和漏水。
2)壳体选用高韧性的UPVC材料，该材料具有良好的抗老化.耐酸碱及化学稳定性的特点，适用广泛的工况条件。
3)采用独特的7扇区装丝工艺，使壳体内布水均匀。
4)装填膜丝5000根，有效膜面积，远高于同类产品的有效膜面积，从而单支组件的水通量更大。
5)进出水口均为国家标准DN32的接口口，四个活结螺纹端盖都是统一尺寸规格，安装维护方便。
6)膜的有效面积大，水通量大，纯水通量3500升，远高于国内同种规格产品。

超滤膜的清洗：

中空纤维超滤膜在连续正常运行过程中，必须定时、定期进行各种方法的清洗。目前常用的清洗方法主要有下列几种：

背压反冲洗法：以洁净的水，从超滤液侧进入向正面进行冲洗，由于膜的正反方向耐压程度不一，一般只能以低压进行反冲洗，反冲洗强度不大，效果不大。必须选择耐压强度较高的膜，以较高的压力，较大的流量进行反冲洗，效果好。冲洗时间30～60秒即可。

等压水力冲洗法：关闭超滤水出口阀门，全开浓缩水出口阀门，使膜面流速增大，对去除表面附着松软物质较为有效。

化学清洗法：根据膜表面污染物质的种类，选择适当的化学药品与之进行溶解、氧化或其他化学反应达到去除的目的。常用的化学药品的选择必须根据膜材料的性质选择，如酸类、碱类、氧化剂、、表面活性剂以及加酶洗涤剂等。进行方法与正常超滤过程相同，清洗液自原液入口处进入，浓缩液及超滤液全部返回清洗液容器，循环后排放，以净水洗净即可。

超滤是采用中空纤维过滤新技术，配合预处理过滤自来水中杂质;超滤微孔小于0.01微米，能彻底滤除水中的、铁锈、胶体等有害物质，保留水中对人体有益的微量元素和矿物质。超滤膜过滤使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。

应用领域

1、市政、电力、钢铁、石化、纺织、食品等领域污水深度处理回用及生产工艺用水处理;
2、市政给水净化处理;
3、海水淡化及反渗透系统预处理;
4、食品及生物制药等领域净化、浓缩与分离。

纳滤技术

纳滤技术是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术， 其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的特性，其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。膜分离技术被称为"二十一世纪的水处理技术"，自70年代应用于水处理领域后，得到了广泛的研究和发展，受到各国水处理工作者的普遍关注，开展了不同水平。不同层次的理论研究和技术开发、应用。在给水处理领域应用广泛的是一系列的低压膜，如纳滤膜、反渗透膜等。其中，纳滤膜法水处理技术以其特殊的优势，获得了各国的水处理工作者的普遍关注，在水处理技术的研究和开发领域取得了可喜的成绩。

纳滤技术是从反渗透技术中分离出来的一种膜分离技术，是超低压反渗透技术的延续和发展分支。一般认为，纳滤膜存在着纳米级的细孔，且截留率大于95%的分子约为1nm，所以近几年来这种膜分离技术被命名为:Nanofiltration，简称:NF，中文译为:纳滤。在过去的很长一段时间里，纳滤膜被称为超低压反渗透膜(LPRO:LowPressureReverseOsmosis)，或称选择性反渗透膜或松散反渗透膜(LooseRO:LooseReverseOsmosis)。日本学者大谷敏郎曾对纳滤膜的分离性能进行了具体的定义:操作压力≤1.50mPa，截留分子量200~1000，NaCl的截留率≤90%的膜可以认为是纳滤膜[1]。现在，纳滤技术已经从反渗透技术中分离出来，成为介于超滤和反渗透技术之间的独立的分离技术，己经广泛应用于海水淡化、超纯水制造、食品工业、环境保护等诸多领域，成为膜分离技术中的一个重要的分支。

微滤技术

微滤是一种精密过滤技术，微滤膜分离技术始于19世纪中叶，是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的"筛分"作用进行分离的膜过程。

实施微孔过滤的膜称为微滤膜。微滤膜是均匀的多孔薄膜，厚度为90~150 μm，过滤粒径为0.025~10 μm，操作压为0.01~0.2 MPa。微滤膜的主要技术优点是:膜孔径均匀、过滤精度高、滤速快、吸附量少、无介质脱落等。微滤膜主要用于截留悬浮固体、超滤膜主要用于截留大分子有机物、蛋白、多肽等。

微滤技术主要应用于食品饮料、医药卫生、电子、化工、环境监测等领域，如科研和环保部门对水和空气的检测分析、电子工业的空气和纯水净化、食品工业食用纯净水制造、医药和制药业用水的除微粒等。

微滤技术的特点

①膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术。②膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。③膜分离技术适用分离的范围大，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都可以。④膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。