超濾概念
超濾(Ultra-filtration, UF)是一種能將溶液進(jìn)行凈化和分離的膜分離技術(shù)。超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜絲為過濾介質(zhì)，膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑(如水分子)、無機(jī)鹽及小分子有機(jī)物透過，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)截留，從而達(dá)到凈化和分離的目的。
超濾膜被大量用于水處理工程。超濾技術(shù)在反滲透預(yù)處理、飲用水處理、中水回用等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。超濾技術(shù)在酒類和飲料的除菌與除濁，藥品的除熱原以及食品及制藥物濃縮過程中均起到關(guān)鍵作用。
超濾過濾孔徑和截留分子量的范圍一直以來定義較為模糊，一般認(rèn)為超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.1微米，截留分子量(Molecular weigh cut-off, MWCO)為1,000-1,000,000 Dalton。嚴(yán)格意義上來說超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.01微米，截留分子量為1,000-300,000 Dalton。若過濾孔徑大于0.01微米，或截留分子量大于300,000 Dalton的微孔膜就應(yīng)該定義為微濾膜或精濾膜。
一般用于水處理的超濾膜標(biāo)稱截留分子量為30,000-300,000 Dalton，而截留分子量為6,000-30,000 Dalton 的超濾膜大多用于物料的分離、濃縮、除菌和除熱源等領(lǐng)域。
超濾膜的形式可以分為板式和管式兩種。管式超濾膜根據(jù)其管徑的不同又分為中空纖維、毛細(xì)管和管式。市場上用于水處理的超濾膜基本上以毛細(xì)管式為主，個(gè)別工程中使用的中空纖維(內(nèi)徑0.1-0.5mm)聚乙烯或聚丙烯微孔膜實(shí)際上應(yīng)屬于微濾膜。
將超濾膜絲組合成可與超濾系統(tǒng)連接的組件稱為超濾膜組件。超濾膜組件分為內(nèi)壓式、外壓式和浸沒式三種。其中浸沒式超濾膜過濾的推動(dòng)力是膜管內(nèi)部的真空與大氣壓之間的壓力差。對于過濾精度要求較高的超濾膜，這一壓力差通常不易滿足所需過濾推動(dòng)力的要求，因此浸沒式的組件形式比較適合于過濾精度較低的超濾膜或微濾膜。外壓式超濾在正沖與反沖時(shí)，膜表面液體的流速極不均勻，影響膜表面的沖洗效果，因此常用于水處理的超濾膜還是內(nèi)壓式組件結(jié)構(gòu)較具有優(yōu)勢。
超濾設(shè)備用途
污水、廢水的回收利用
一些西方國家曾經(jīng)利用一些方法處理污水，但是處理之后的效果不佳，沒有從根本上進(jìn)行*的處理。此外，超濾設(shè)備其價(jià)格比較低為廢水回收再利用提供了有力的條件。其實(shí)，從城市污水處理廠和工場中排出的廢水經(jīng)過處理之后*可以再利用，然而此類做法在西方用戶那里難以得到信賴。Windhoek曾經(jīng)將污水處理廠的出水采用膜技巧回用為飲用水。
地表水處理
超濾設(shè)備大多數(shù)是利用在地表水處理之上的，處理后的水用于澆灌或作為反滲透的進(jìn)水，來制備工業(yè)用水。這類工廠在荷蘭等地的數(shù)量逐步上升。這種技巧供給了不用在購置越來越貴的飲用水就能就近取用地表水。
生活飲用水處理
因?yàn)樯钏降奶岣?，人們對飲用水的質(zhì)量要求也就越來越高，水處理公司關(guān)注控制供水管網(wǎng)中存在的微生物的量。為了做到這一點(diǎn)，是以一種方法是停止昂貴、頻仍的水質(zhì)檢驗(yàn)，或許在供水終端設(shè)置防止細(xì)菌和病毒進(jìn)進(jìn)的樊籬。采用UF系統(tǒng)，可以很是方便的建成多么的樊籬。超濾膜對細(xì)菌的往除率可以達(dá)到6log，關(guān)于病毒的往除率達(dá)到4log，是以水廠和用水者都不用在擔(dān)心細(xì)菌和病毒的標(biāo)題。因?yàn)轱嬘盟馁|(zhì)量自身就很高，是以此時(shí)的膜系統(tǒng)可以可以采用很高的膜通量，可以達(dá)到135升/平米.小時(shí)。同時(shí)較高的進(jìn)水前提，是以反沖頻率和化學(xué)加強(qiáng)反洗的頻率都可以很是低，產(chǎn)水量可以達(dá)到99%。假設(shè)需要還可以設(shè)立二級超濾設(shè)備，將*級的反洗水進(jìn)一步回用。
用來進(jìn)行海水淡化
中東地區(qū)是水資本缺乏嚴(yán)重的處所。為懂得決這個(gè)標(biāo)題，早人們凡是采用蒸餾技巧。從十九世紀(jì)60年月，膜技巧被用于處理這些國家的缺水標(biāo)題。可是，良多反滲透海水淡化(利用半透過膜為海水脫鹽出產(chǎn)海水)(利用海水脫鹽出產(chǎn)海水)系統(tǒng)面臨著膜污染嚴(yán)重的標(biāo)題。重要因?yàn)榉礉B透系統(tǒng)的傳統(tǒng)的預(yù)處理方法無法供給靠得住的進(jìn)水水質(zhì)。是以盡年夜年夜都淡化工場，在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)出水量的情況下任務(wù)，甚至有些工場的出水量達(dá)不到后設(shè)計(jì)的30%。小型淡化裝置的研究很是明白的剖明，超濾系統(tǒng)可以很是有掌握的控制海水的水質(zhì)，為反滲透系統(tǒng)供給高質(zhì)量的進(jìn)水。耐久實(shí)驗(yàn)也剖明，超濾系統(tǒng)的出水SDI值可以很是好的控制在2以下。這些測試在超濾系統(tǒng)(又稱為超濾設(shè)備)前不用用任何預(yù)處理，而且實(shí)用各類海水水質(zhì)。
工藝流程
一般工藝流程為
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透設(shè)備-中間水箱-中間水泵-離子交換器-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-用水點(diǎn) (2000版中國藥典傳統(tǒng)工藝)
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-*級反滲透-PH調(diào)節(jié)-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器- 微孔過濾器-巴氏消毒—用水點(diǎn) (2005版中國藥典目前流行工藝)
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透機(jī)-脫氣膜-中間水箱-中間水泵-EDI系統(tǒng)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點(diǎn) (2005版中國藥典新工藝 )
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-*級反滲透 -PH調(diào)節(jié)-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)-RO水箱-RO水泵-TOC分解器-EDI系統(tǒng)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點(diǎn) (中國藥典注射用水、歐盟和美國藥典推薦工藝)[
原液－儲(chǔ)罐－加壓泵－精密過濾器－中空超濾設(shè)備－儲(chǔ)液罐－反洗水箱－反洗泵。
超濾是利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒。在壓力驅(qū)動(dòng)下，溶液中水、有機(jī)低分子、無機(jī)離子等尺寸小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機(jī)大分子等大尺寸物質(zhì)則不能透過纖維壁而被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同組分的目的。該過程為常溫操作，無相態(tài)變化，不產(chǎn)生二次污染。超濾直飲水設(shè)備就是以超濾膜為核心產(chǎn)品對水質(zhì)進(jìn)行過濾。產(chǎn)出來的水就是我們通常所說的礦泉水。
應(yīng)用領(lǐng)域
◆礦泉水：在礦泉水制造中，應(yīng)用超濾技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)中，將根據(jù)礦泉水的水源水質(zhì)分析報(bào)告，針對性地選擇膜的孔徑和膜的類型，設(shè)計(jì)超濾設(shè)計(jì)。
◆食品：乳制品、果汁、酒、調(diào)味品等食品的生產(chǎn)中逐步采用超濾技術(shù)，如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖與水的分離，果汁澄清和去菌消毒，酒中有色蛋白、多糖及其它膠體雜質(zhì)的去除等，醬油、醋中細(xì)菌的脫除，較傳統(tǒng)方法顯示出經(jīng)濟(jì)、可靠、保證質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
◆醫(yī)藥：在醫(yī)藥和生物化工生產(chǎn)中，常需要對熱敏性物質(zhì)進(jìn)行分離提純，超濾技術(shù)對此顯示其突出的優(yōu)點(diǎn)。用超濾來分離濃縮生物活性物(如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等)是相當(dāng)合適的從動(dòng)、植物中提取的藥物(如生物堿、荷爾蒙等)，其提取液中常有大分子或固體物質(zhì)，很多情況下可以用超濾來分離，使產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。
◆純水、超純水：工業(yè)用水的初級純化，純水超純水制備RO預(yù)處理，純水、超純水終端處理。
◆環(huán)保：工業(yè)廢水深度處理，城市中水回用系統(tǒng)，電泳漆、油品的回收。
◆發(fā)酵：生化發(fā)酵液分離與精制、酶的濃縮與精制、糖及木糖醇澄清過濾。
