超微滤处理工艺技术
超滤技术
滤后浓缩液的最终体积（质量）的比率． 全过滤：通过往浓缩液中加入溶剂来实现分 离的过程．（连续和间歇）
第二章 超滤膜
超滤膜的分类
按膜材料的化学组成 膜的物理形态 膜的制备方法
按膜材料超滤膜可以分为
有机高分子材料
无机材料
有机高分子材料
纤维素酯类
聚砜类 聚烯烃类 含氟类材料 其他高分子材料
浇铸膜
核径刻蚀膜
第三章 膜的结构和性能表征
膜的形态结构
超滤膜的性能表征 超滤膜的选择
膜的形态结构
由不对称工艺（L—S）法制得的超滤膜具有不
对称性。在制膜时，与空气接触的一侧是厚度 为0.1—0.25微米的致密层，其下部是0.1—0.2 毫米的多孔支撑层。通过调节凝胶时沉淀剂与 溶剂的交换速度可以制得指状孔结构和海绵状 孔结构的膜。指状孔结构对流体的阻力小，透 水速率较高，但抗压密能力较差，而海绵状孔 的情况则相反。
构的标准物质的缓冲溶液和水溶液来测定膜 对这些标准物质的截留率，然后做截留率-相 对分子量的曲线
截留率与标准物的关系
理想膜
截留率
真实膜
截留分子量的测试的条件
压力为100KPa
温度为25℃ 尽可能大的流速
低的溶质浓度（‹0.1%）
为减小浓度的变化，透过液的损失量小于
10%，对于错流过滤，透过液和浓缩液回料 液槽 所测试的膜应该是新的
是目前用的较多的膜材料。
含氟类材料
PVDF、PTFE
这类材料制备的超滤膜是品质最好的膜，有
优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀性。 使用温度范围广，可在强酸、强碱和各种有 机溶剂条件下使用
超滤微滤技术的应用和原理
入快速发展阶段。
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三、超滤的用途
超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合 物（蛋白质、核酸聚合物、淀粉、天然胶、酶 等）、胶体分散液（粘土、颜料、矿物料、乳 液粒子、微生物）以及乳液（润滑脂、洗涤剂、 油水乳液）。采用先与适合的大分子结合的方 法也可以从水溶液中分离金属离子、可溶性溶 质和高分子物质（如蛋白质、酶、病毒），以 达到净化、浓缩的目的。
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THE END!
THANK YOU!
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1. 微滤膜的污染与 过滤阻力主要是 来自于被截留的溶质或颗粒在膜 的表面形成的浓差极化和滤饼层 的阻力及颗粒在膜微孔中的吸附 和堵塞。
2. 减少膜污染的措施——
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2.减少膜污染的措施——
1. 料液的预处理：絮凝沉淀、多介质机械过滤、热处 理、调pH值、加配位剂（EDTA等）、氯化、活性 炭吸附、化学处理、精密过滤等。
膜技术应用
——超 滤
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一、超滤的定义
超滤是在压差推动力作用下进行的筛 孔分离过程，它介于纳滤和微滤之间，膜 孔范围在1nm-0.05um.
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二、超滤的发展进程
1. 1861年Schmidt首次公布了牛心胞薄膜 截留可溶性阿拉伯胶的实验结果；
2. 1867年，Traube制成第一次人工膜； 3. 1907年开始使用“超滤”这一术语； 4. 20世纪70年代，超滤从实验规模进入工
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二、微滤的发展进程
1. 19世纪中叶开始出现微滤膜技术； 2. 20世纪初开始对该技术进行系统研究； 3. 20世纪60年代开始进入飞跃发展阶段； 4. 我国对该项技术的研究始于20世纪五、
六十年代，80年代初期开始起步并得到 快速发展。
微滤、超滤、反渗透、离子交换
1、微滤技术A、原理介绍微滤又称微孔过滤，它属于精密过滤，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。
基本原理是筛分过程，操作压力一般在0.7-7kPa，原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料。
过滤材料可以分为多种，比如折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器、微滤膜等。
透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。
决定膜的分离效果的是膜的物理结构，孔的形状和大小。
微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～75 μm，膜厚120～150μm。
微滤膜若从1907年Bechhold制得系列化多孔火棉胶膜问世算起，至今有近百年历史。
而微孔膜的广泛应用是从二战之后开始的，最初只有CN 膜，随着聚合物材料的开发，成膜机理的研究和制膜技术的进步。
我国MF研究始于70年代初，开始以CA－CN膜片为主，于80年代相继开发成功CA、CA－CTA、PS、PAN、PVDF、尼龙等膜片，并进而开发出褶筒式滤芯；开发了控制拉伸致孔的PP、PE和PTFE 膜；也开发出聚酯和聚碳酸酯的核径迹微孔膜，多通道无机微孔膜也实现产业化。
并在医药、饮料、饮用水、食品、电子、石油化工、分析检测和环保等领域有较广泛的应用。
B、技术优势砂虑只能去除很小的胶体颗粒，使出水浊度达到1度左右，但水中仍含有数十万个粒径为1～5μm的颗粒，这是砂虑所不能去除的，微滤则可以去除这些颗粒。
避免将上道工序产生的微粒带到下道工序去，起到了保证系统安全的作用。
2、超滤技术A.超滤原理超滤起源于1748年，Schmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液，当施加一定压力时，溶液（水）透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精度远远超过滤纸，于是他提出超滤一语，1896年，Martin制出了第一张人工超滤膜，其20世纪60年代，分子量级概念的提出，是现代超滤的开始，70年代和80年代是高速发展期，90年代以后开始趋于成熟。
微滤、超滤典型的工艺流程
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2. 微滤单元预操作（例如反冲洗）。
超滤技术
超滤技术1 超滤原理超滤是一种膜分离技术，能够将溶液净化、分离或者浓缩。
超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径范围为0．05μm (接近微滤)～1nm(接近纳滤)。
超滤的典型应用是从溶液中分离大分子物质(如细菌)和胶体，通常认为，所能分离的溶质相对分子质量下限为几千。
超滤膜可视为多孔膜，其截留取决于膜的过滤孔径和溶质的大小、形状。
溶剂的传递正比于操作压力。
溶剂通过多孔膜的对流流动可用Kozeny-Carman公式描述。
J=KΔp式中J——超滤膜通量；K——渗透系数，包含了所有结构因素；△p——膜两侧压力差。
2 超滤膜的类型超滤膜是多孔的，但与微滤膜相比，其结构更具有不对称性，这种不对称膜包括一个图2-33 PVC中空纤维超滤膜横截面电镜图很薄的皮层(一般小于lμm)和一个多孔亚层。
所以超滤膜的表征主要是皮层表征即厚度。
孔径分布和表面孔隙率，超滤膜皮层典型的孔径在2～100nm范围内。
图2—33为PVC中空纤维超滤膜的横截面电镜图。
按制膜材料分类，超滤膜可分为有机膜和无机膜。
按膜的外形特征可将超滤膜分为：①平板膜；②管式超滤膜，内径>lOnm；③毛细管式超滤膜，内径O．50～10．00nm；④中空纤维超滤膜，内径<0．5nm；⑤多孔超滤膜。
3 制膜材料可用于制造超滤膜的材料很多，分为有机高分子材料和无机材料两大类。
(1)有机高分子材料①纤维素酯类主要有二醋酸纤维素(CA)，三醋酸纤维素(CTA)，混合纤维素(CA-CN)等。
这类材料制造的超滤膜亲水性好，成孔性好，材料来源广泛、稳定，成本较低。
但这种材料耐酸碱性能差，也不适用于酮类、酯类和有机溶剂。
②聚砜类如聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚醚砜(PES)等。
用这种材料制膜，易成型，膜机械强度好，耐热、耐化学性能也较好，是目前用得较多的材料。
③聚烯烃类主要是聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN)。
同聚砜相似，它的机械和化学性能较好。
微滤,钠滤,超滤,反渗透等四种膜分离技术的异同点
(1)微滤（MF）：又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤适用于细胞、细菌和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm，一般用于预处理；
也可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。微滤（MF）微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面。目前反渗透膜已经广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。
(2）超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.001～0.1微米。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化。
(5)电渗析的特点时可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高；
超滤微滤膜分离实验报告
超滤微滤膜分离实验报告
超滤和微滤是常用的膜分离技术，可以将溶质和溶剂分离开来。
超滤
是通过压力差将大分子物质和水分离开来，而微滤是通过滤网将大分子物
质滤掉。
本次实验旨在探究超滤和微滤的原理及其应用。
实验材料与方法：
材料：蛋白酶胰酶液、超滤膜和微滤膜。
方法：
1. 在2个应用超滤的实验管中各加入1ml含蛋白酶胰酶的液体；
2.各管盖上超滤膜，用放置于等温区的膜分离设备应用压力将溶剂透
过膜向下渗透；
3. 在2个应用微滤的实验管中各加入1ml含蛋白酶胰酶的液体；
4.各管盖上微滤膜，用放置于等温区的膜分离设备应用压力将溶剂透
过膜向下渗透；
5.通过分析分离前和分离后的溶液，比较超滤和微滤分离效果的差异。
结果：
在超滤实验中，分离后的液体中含有蛋白质，而微滤实验中的分离后
液体中则不含蛋白质。
结论：
超滤和微滤都是膜分离技术，其差异在于应用的膜的孔径大小。
超滤
和微滤的分离效果也不同，具体应根据需要选择不同的技术应用于不同的
场合。
超滤适用于分离分子量较大的物质，例如蛋白质、多糖等，而微滤适用于分离颜料、细菌等较小分子量的物质。
此外，超滤和微滤还有一定的应用限制，例如超滤膜容易被堵塞，需要定期清洗换膜，而微滤膜则较容易损坏，需要小心使用。
总之，超滤和微滤均具有其独特的分离效果和应用范围，在实际应用中应当注重选择合适的技术，以达到最佳的分离效果。
微滤超滤纳滤
原水
絮凝沉淀
砂、无烟煤过滤
加氯消毒杀菌
阴床
阳床
RO
预过滤
阴阳混床
MF
顾客
电子工业超纯水制备流程
⑤. 在油田注水旳应用
在石油开采中，向低渗透油田实施早期注 入高质量旳水是对低渗透油田补充能量， 稳定产量旳长久旳根本确保。
在石油开采注水工艺中一种关键旳环节是 怎样确保注入水旳水质，MF技术在其中已 发挥了较大旳作用，国内主要用PE烧结微 孔管、折叠式MF膜过滤芯及中空纤维UF组 件等。
表二 超滤膜旳应用领域
工业废水处理
城市污水处理 水旳净化 食品与医药工业旳应用
生物技术工业旳应用
其他应用
回收电泳涂漆废水中旳涂料 含油废水旳处理；上浆液旳回收； 乳胶旳回收；造纸工业废液旳处理； 采矿及冶金工业废水旳处理
家庭污水处理；阴沟污水旳处理
饮用水旳生产；高纯水旳制备
回收乳清中旳蛋白质；牛奶超滤以增长 奶酪得率；果汁旳澄清；明胶旳浓缩； 浓缩蛋清中旳蛋白质；屠宰动物血液旳 回收；食用油旳精炼；蛋白质旳回收； 医药产品旳除菌
能透过一价无机盐，渗透压远比反渗透低，故操作 压力很低。到达一样旳渗透通量所必需施加旳压差 比用RO膜低0.5～3 MPa，所以纳滤又被称作“低 压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。
纳滤膜旳分离机理
1.筛分：对Na+和Cl-等单价离子旳截留率较低，
但对Ca2+、Mg2+、SO42-截留率高，对色素、染 料、抗生素、多肽和氨基酸等小分子量（2001000）物质可进行分级分离，实现高相对分子量 和低相对分子量有机物旳分离。
②. 在生物化学和微生物研究中旳应用
利用不同孔径旳MF膜搜集细菌、酶、蛋 白、虫卵等提供分析。利用膜进行生物培养 时，可根据需要在培养过程中变换培养基， 以到达多种不同旳目旳，并可进行迅速检验 。所以，MF技术已被用于水质检验、临床微 生物标本旳分离、溶液旳澄清、酶活性旳测 定等。
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超微滤处理工艺技术
超微滤处理工艺技术是一种采用超微滤膜进行微生物、有机物和胶体等颗粒物质的过滤和分离的技术。
其主要特点是通过微孔直接分离出水中的微生物和其他颗粒物质，具有高效、节能、资源节约等优点，因此被广泛应用于水处理、食品加工、制药等领域。
超微滤处理工艺技术的原理是利用超微滤膜的微孔直径为
0.01-0.1微米，能有效截留微生物、胶体、微粒等物质，同时
允许水分子和溶解性物质通过。
其过程可以分为三个步骤：预处理、过滤和后处理。
首先是预处理阶段，主要目的是除去水中大颗粒物质、可悬浮物和悬浮胶体等。
通常采用粗滤、混凝沉淀和调节水质等方法进行处理，以便减少超微滤膜的运行负荷。
接下来是过滤阶段，即将水通过超微滤膜进行过滤和分离。
超微滤膜具有高精度的孔径控制，能够有效截留水中的微生物、胶体、微粒等物质，同时保持水质清澈透明。
通常采用倒流洗膜和脉冲反吹等方式清洗滤膜，以保持滤膜的通量和过滤效果。
最后是后处理阶段，主要是对通过超微滤膜过滤和分离的物质进行分类和处理。
根据需要可以采取各种手段对微生物、胶体和溶解物等进行除杂、灭菌或回收等处理，以进一步提升水质及利用效益。
超微滤处理工艺技术在实际应用中有着广泛的应用前景和社会
效益。
首先，在水处理领域，能够高效去除水中的微生物和胶体等有害物质，提供清洁饮用水，保护人民群众的健康安全；其次，在食品加工和制药领域，能够实现微生物和有机物的分离和浓缩，提高产品的纯度和质量；此外，还可以将处理后的废水进行再利用，减少水资源的浪费，实现资源的循环利用。
然而，超微滤处理工艺技术在应用过程中也存在一些问题。
首先是滤膜的成本较高，需要定期更换和维护，增加了工程的投资和运行成本；其次，滤膜的堵塞和污染问题仍然存在，需要采取适当的清洗和控制措施以确保滤膜的正常运行；此外，对一些微生物和有机物质分离效果较差，需要进一步研发和改进。
总之，超微滤处理工艺技术作为一种高效、节能、资源节约的水处理技术，具有广阔的应用前景和社会效益。
通过不断的研发和技术提升，相信超微滤处理工艺技术将会在水处理、食品加工、制药等领域发挥更大的作用，为人们提供更加清洁和健康的环境和生活条件。