超濾

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超濾是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。

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目錄

名詞解釋

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20－1000A°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。

概述

在超濾過程中，水溶液在壓力推動下，流經膜表面，小於膜孔的溶劑（水）及小分子溶質透水膜，成為淨化液（濾清液），比膜孔大的溶質及溶質集團被截留，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，超濾速率衰減到一定程度而趨於平衡，且通過清洗可以恢復。

超濾是一種加壓膜分離技術，即在一定的壓力下，使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜，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。

超濾起源於是1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當施加一定壓力時，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，於是他提出超濾一語，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年代以後開始趨於成熟。我國對該項技術研究較晚，70年代尚處於研究期限，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。濃差極化乃是膜分離過程的自然現象，如何將此現象減輕到最低程度，是超濾技術的重要課題之一。採取的措施有：①提高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，並使被截留的溶質及時由水帶走；②採取物理或化學的洗滌措施。

定義

超濾是採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；超濾微孔小於0.01微米，能徹底濾除水中的細菌、鐵鏽、膠體等有害物質，保留水中原有的微量元素和礦物質。

原理

超濾是一種加壓膜分離技術，即在一定的壓力下，使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜，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為3x10000—1x10000的物質。當被處理水藉助於外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時，水分子和分子量小於300—500的溶質透過膜，而大於膜孔的微粒、大分子等由於篩分作用被截留，從而使水得到淨化。也就是說，當水通過超濾膜後，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。

超濾原理並不複雜。在超濾過程中，由於被截留的雜質在膜表面上不斷積累，會產生濃差極化現象，當膜面溶質濃度達到某一極限時即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，這使得超濾的應用受到一定程度的限制。為此，需通過試驗進行研究，以確定最佳的工藝和運行條件，最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處理方法。

超濾是一種膜分離技術，(UItrafil-tration 簡稱UF)。能夠將溶液淨化，分離或者濃縮。超濾是介於微濾與納濾之間，且三者之間無明顯的分界線。一般來說，超濾膜的孔徑在1–20 nm之間，操作壓力為0.1–0.5 Mpa。主要用於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。目前家用超濾淨水器，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淨化處理。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，淨水從膜絲內製取。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。

優缺點

超濾膜元件採用世界著名膜公司產品，確保了客戶得到目前世界上最優質的有機膜元件，從而確保截留性能和膜通量，超濾設備控制系統可根據用戶具體使用要求進行個性化設計，結合先進的控制軟件，現場在線集中監控重要工藝操作參數，避免人工誤操作，多方位確保系統長期穩定運行。

由於每根超濾組件在出廠前加入保護液，使用前要徹底沖洗組件中的保護液，先用低壓(0.1MPa)給水沖洗1小時，然後再用高壓(0.2MPa)給水沖洗1小時，無論低壓還是高壓沖洗時，系統的產水排放閥均應全部打開。在使用產水時，應檢查並確認產品水中不含有任何殺菌劑。

超濾設備系統回收率高，所得產品品質優良，可實現物料的高效分離、純化及高倍數濃縮。系統製作材質採用衛生級管閥，現場清潔衛生，滿足GMP或FDA生產規範要求。系統工藝設計先進，集成化程度高，結構緊湊，占地面積少，操作與維護簡便，工人勞動強度低。

處理過程無相變，對物料中組成成分無任何不良影響，且分離、純化、濃縮過程中始終處於常溫狀態，特別適用於熱敏性物質的處理，完全避免了高溫對生物活性物質破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質及營養成分。

超濾組件要輕拿輕放，並注意保護，由於超濾組件是精密器材，所以在使用安裝時要小心，要輕拿輕放，更不能甩壞。組件若停用，要先用清水沖洗乾淨後，加0.5%甲醛水溶液進行消毒滅菌，並密封好。如冬天組件還要進行防凍處理，否則組件可能報廢。

超濾設備系統能耗低，生產周期短，與傳統工藝設備相比，設備運行費用低，能有效降低生產成本，提高企業經濟效益。

超濾技術的優點是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學試劑，尤其是超濾技術的實驗條件溫和，與蒸發、冷凍乾燥相比沒有相的變化，而且不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的製備技術中，超濾主要用於生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到乾粉製劑。對於蛋白質溶液，一般只能得到10～50%的濃度。

分類

過濾膜根據所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同，可分為微孔過濾、超濾和反滲透三種。微孔過濾所用的操作壓通常小於2×10^5 Pa，膜的平均孔徑為500埃～14微米，用於分離較大的微粒、細菌和污染物等。超濾所用操作壓為1×10^5 Pa～6×10^5 Pa，膜的平均孔徑為10-100埃，用於分離大分子溶質。反滲透所用的操作壓比超濾更大，常達到20×10^5 Pa～70×10^5 Pa，膜的平均孔徑最小，一般為10埃以下，用於分離小分子溶質，如海水脫鹽，制高純水等。