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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。

漢字,是中華民族文化的化石,是歷史的載體,是前人智慧的結晶[1],是有着鮮活生命的「你」「我」「他」,有着濃郁的文化意蘊、獨特的文化魅力和深厚的民族情結。漢字之美[2],美在形體、美在風骨、美在精髓、美在真情!

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。

參考文獻