超濾過(guò)濾器是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。以大分子與小分子分離為目的,膜孔徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位溶器內(nèi)充填密度高,占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。
在超濾過(guò)程中,水溶液在壓力推動(dòng)下,流經(jīng)膜表面,小于膜孔的溶劑(水)及小分子溶質(zhì)透水膜,成為凈化液(濾清液),比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留,隨水流排出,成為濃縮液。超濾過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾,分離是在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積,超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡,且通過(guò)清洗可以恢復(fù)。
超濾起源于是1748年,Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液,當(dāng)施加一定壓力時(shí),溶液(水)透過(guò)膜,而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來(lái),其過(guò)濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)濾紙,于是他提出超濾一語(yǔ),1896年,Martin制出了*張人工超濾膜,其20世紀(jì)60年代,分子量級(jí)概念的提出,是現(xiàn)代超濾的開(kāi)始,70年代和80年代是高速發(fā)展期,90年代以后開(kāi)始趨于成熟。我國(guó)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)研究較晚,70年代尚處于研究期限,80年代末,才進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用階段。
超濾裝置如同反滲透裝置,有板式、管式(內(nèi)壓列管式和外壓管束式)、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過(guò)程的自然現(xiàn)象,如何將此現(xiàn)象減輕到低程度,是超濾技術(shù)的重要課題之一。目前采取的措施有: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(zhì)及時(shí)由水帶走;②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。
超濾過(guò)濾器可用于去除溶液(比如水)中的顆粒物。UF膜*的0.01-0.1μm孔徑,能有效地去除細(xì)菌、大多數(shù)病毒、膠體 。 采用超濾(UF)+反滲透(RO)技術(shù)對(duì)經(jīng)常規(guī)劃處理達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水作進(jìn)一步處理。可有效去除廢水中的有機(jī)物、色度、硬度、和大部分離子。達(dá)到回用于生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn),既可減少?gòu)U水排放,又可降低生產(chǎn)成本。
超濾是采用中空纖維過(guò)濾新技術(shù),配合三級(jí)預(yù)處理過(guò)濾清除自來(lái)水中雜質(zhì);超濾微孔小于0.01微米,能*濾除水中的細(xì)菌、鐵銹、膠體等有害物質(zhì),保留水中原有的微量元素和礦物質(zhì)。
通過(guò)膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質(zhì)。當(dāng)被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過(guò)膜表面時(shí),水分子和分子量小于300—500的溶質(zhì)透過(guò)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。也就是說(shuō),當(dāng)水通過(guò)超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等。
超濾原理并不復(fù)雜。在超濾過(guò)程中,由于被截留的雜質(zhì)在膜表面上不斷積累,會(huì)產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象,當(dāng)膜面溶質(zhì)濃度達(dá)到某一極*即生成凝膠層,使膜的透水量急劇下降,這使得超濾的應(yīng)用受到一定程度的限制。為此,需通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行研究,以確定佳的工藝和運(yùn)行條件,大限度地減輕濃差極化的影響,使超濾成為一種可靠的反滲透預(yù)處理方法。
超濾分類
過(guò)濾膜根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同,可分為微孔過(guò)濾、超濾和反滲透三種。微孔過(guò)濾所用的操作壓通常小于4×10^4 Pa,膜的平均孔徑為500?!?4微米,用于分離較大的微粒、細(xì)菌和污染物等。超濾所用操作壓為4×10^4 Pa~7×10^5 Pa,膜的平均孔徑為10-100埃,用于分離大分子溶質(zhì)。反滲透所用的操作壓比超濾更大,常達(dá)到35×10^5 Pa~140×10^5 Pa,膜的平均孔徑小,一般為10埃以下,用于分離小分子溶質(zhì),如海水脫鹽,制高純水等。
超濾應(yīng)用
在生物制品中應(yīng)用超濾法有很高的經(jīng)濟(jì)效益,例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的,該工藝流程硫酸銨耗量大,能源消耗多,操作時(shí)間長(zhǎng),透析過(guò)程易產(chǎn)生污染。改用超濾工藝后,平均回收率可達(dá)97.18%;吸附損失為1.69%;透過(guò)損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產(chǎn)量和質(zhì)量,每年可節(jié)省硫酸銨6.2噸,自來(lái)水16000噸。目前國(guó)外生產(chǎn)超濾膜和超濾裝置較有名的廠家是美國(guó)的Milipore公司和德國(guó)的Sartorius公司。
超濾在廢水處理中的應(yīng)用
(1)還原性染料廢水處理;
(2)電泳涂漆廢水處理;
(3)含乳化油廢水處理;
(4)生活污水處理