不同超滤技术特点及对比2015
各类超滤膜的材质及特性
中空纤维超滤膜制作的各类材质及相对应表达出来的特性随着净水器（净水机）市场兴起、火爆，净水器（净水机）逐渐成为千家万户的必用水家电，消费者都有这样的疑问，净水器过滤芯属于耗材，家用净水器的过滤芯多长时间更换一次?目前，净水器行业处在高速增长期，市场上净水器牌子很多，净水器品种也琳琅满目，不同净水器过滤工艺和结构不一样，本文就以市面上销量最大的管道式超滤净水器为例，作个分析说明：一台净水器最核心的技术就是超滤膜，如果超滤膜的质量都不好的话，这台净水器就是形同虚设。
中空纤维超滤膜的主要材料有：1、聚烯烃类：聚丙烯腈（PAN）的亲水性和韧性都不算好，是很老的技术了，性能稳定，精度高，出水量大，但如果水压大的话容易造成断丝；但是要确保压力在1-3KG，否则会对超滤膜的使用寿命有损害，PAN材料的超滤膜的净水器抗酸碱性能比较差，容易造成破膜，使用寿命不长。
2、聚砜类：聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）超滤膜为疏水性，易污染，使用温度5-38，但是要确保压力在1-3KG，否则会对超滤膜的使用寿命有损害，很多厂家采购作为超滤滤芯，原因只有一个就是成本较廉价。
但是耐磨性、耐脏性、耐腐蚀性远低于其它材质的超滤膜材料，是比较初级的超滤膜材料。
聚氯乙烯（PVC）管道式超滤净水器普遍采用的是PVC膜，耐腐蚀，抗压性好，成本较低，但是不够稳定，相对PAN出水量要小。
基本上都是干态膜的形式。
此材料使用温度在5-38度，PVC材料超滤膜成本价格便宜，但PVC做超滤膜不稳定，需要添加含铅稳定剂，安全性低，出水量小。
耐高温PVC不如PVDF。
3、氟材料：聚偏氟乙烯（PVDF）抗高温、耐酸碱：可在温度较高，强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用，但PVDF成本很高。
抗氧化：抗氧化性能十分出众，（PVDF最突出的特点），使其在污水处理中得到大量应用。
抗污染：PVDF膜具有很强的抗污染能力，由于解吸能力强，清洗时更加方便。
弹性好：具有极优良的机械强度，使得滤芯更加耐用；抗老化、耐余氯能力，耐余氯能力是PES等材料的10倍以上。
内、外压式超滤的比较
颗 粒 以上 膜过 滤 过程 都 是通 过 压 力驱 动 的 ， 随 着 分 子或 颗 粒 尺寸 的增 大 ． 过 滤 所需 要 的压力 随
之 减小 。
超 滤 属 于多 孑 Ｌ 膜． 通 过筛 分 来 实现 所 需 的 机 械分离 ： 比截 留层 孔 径 大 的物 质 被 截 留 ， 保 留 在 浓缩侧 ： 而 更 细 的颗 粒 和 溶 解 的 物 质 ， 则 能够 通
１ 超 滤 膜 材 质
一
系列 聚 合物 可用 于 制 作 超滤 膜 ． 从 具 有 很
强 亲 水性 的醋 酸 纤 维 素 （ Ｃ Ａ） 到 非 常 疏水 的 聚合
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ８ — ２ １ 作者简介 ： 张磊 （ １ ９ ８ ０ 一） ， 博士 ， Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｒ ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ６ ＠ｍ ｍ ｍ． ｔ ｏ ｍ．
行 了对 比。
关键 词 ： 超滤； 内压 式 ： 外压 式 ； Ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ — Ｆ ｌ ｕ ｘ ￣ 超 滤膜
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ ０ ２ ８ ． ８ 文献标识码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ２ ６ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ ０ ３ ６ — ４ ０
空 纤维 设 计 ． 爆破压力高达 １ ２ ０ ０ ｋ Ｐ ａ ， 能 够 耐 受 高腐 蚀 性 的化学 清 洗 （ ｐ Ｈ 值 耐受 范 围 可达 ｌ ～ １ ３ ） 和 高强 度 的氧化 剂清洗 ．大大增 强 了化学 清洗 的 效果． 能够有 效恢 复膜 组件 的性 能 。
原 微生 物 、 大 分子 有 机物 ， 还 具 有操 作 压 力低 、 占 地 面积小 、 建设 方式 领域 发展 的重 要方 向。 根 据 膜 的分 离 层 在 中 空 纤 维 的 内表 面 还 是
水处理膜技术(超滤、纳滤、反渗透)深度解析其优缺点
纳滤膜、反渗透膜、超滤膜对比纳滤膜：能截留纳米级（0.001微米）的物质。
纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。
纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。
反渗透膜：是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。
反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。
超滤膜：能截留1-20nm之间的大分子物质和蛋白质。
超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，超滤膜的运行压力一般1-5bar。
►►►超滤膜及纳滤和反渗透的区别超滤膜：超滤膜是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。
纳滤：纳滤，介于超滤与反渗透之间。
现在主要用作水厂或工业脱盐。
脱盐率达百分之90以上。
反渗透脱盐率达99%以上但若对水质要求不是特别高，利用纳滤可以节约很大的成本。
反渗透：反渗透，是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。
用作太空水、纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造及降度用水；医药、电子等行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。
反渗透膜与超滤膜的优劣对比反渗透膜的孔径只有超滤膜的1/100比例大小，因此反渗透水处理设备能够有效去除水质当中的重金属、农药、三氯甲烷等化学污染物，超滤净水器对此则是无能为力的。
水处理行业几种主要超滤产品特点
目前水处理行业主要超滤（UF）产品特点一、超滤技术简介超滤是一种膜法分离技术，是以压力为推动力（0.01～0.03 MPa），利用超滤膜过滤功能层的致密细小孔径（0.005～0.1um）对液体中不溶性杂质，进行分离的物理筛分过程，去除水中的悬浮物，细菌，胶体等污染物。
近30年来，超滤技术发展极为迅速，在工业给水方面应用越来越多，例如海水淡化、纯水及高纯水制备，超滤作为预处理设备，确保反渗透等后续设备长期稳定安全运行。
随着全球水资源污染及可直接利用水资源的匮乏，污水回用目前是人类所面临的重大课题，超滤在污水回用、水资源再生领域也起到了关键的作用。
二、超滤发展的历史上世纪60年代，超滤技术在实验室产生。
并在上世纪80年代在欧美国家饮用水行业规模化应用。
其主要的优点是出水水质好，完全可以去除细菌（细菌直径为1 um），取代了原来饮用水中使用NaClO消毒所产生的氯芳等致癌物质。
上世纪80年代主要的超滤膜其生产的基本材质是聚砜（PS）、聚醚砜（PES）。
其主要产品包括荷兰Norit，美国Koch、美国海德能等产品。
聚砜（PS）、聚醚砜（PES）具有以下优点：1、成膜工艺简单，易于成膜；2、原材料价格便宜，6~7万元/吨，生产成本低；同时也具有以下缺点：1、耐压性能不好，平板膜低于7bar，聚砜中空纤维膜低于1.7bar。
2、疏水性，易于污堵。
但可以经过磺化、共混等方式进行亲水改性。
其中磺化是在苯环上接一个磺酸基，磺化后亲水性大大增强，但目前没有这方面的定量数据。
共混则是搀杂亲水性的物质，例如聚吡咯烷酮类的亲水性物质。
3、耐氧化性能一般。
长期或者高浓度的氧化性清洗剂会对膜材料造成一定的破坏。
4、适用水质条件及运行条件窄，使用寿命短。
5、在较复杂水质或水质波动较大时，适用性小，耐冲击能力低。
为了克服以上材质所造成的产品缺陷，经过很多科学家的辛勤攻关，上世纪90年代，PVDF（聚偏氟乙烯）超滤膜问世，其优越的性能全面的超过了聚砜（PS）、聚醚砜（PES）材质的超滤产品。
超滤技术
(3)多段连续操作：各段循环液的浓度依次升高，最后一段引出浓缩液，因此前面几段中料液可以在较低的 浓度下操作。这种连续多段操作适用于大规模工业生产。
的特点
的特点
与传统分离技术比较，超滤技术具有以下的特点： ①超滤过程是在常温下进行的，条件温和无成分破坏，特别适合对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等进行 分离、浓缩和富集。 ②超滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。 ③超滤技术分离效率高，对稀溶液中微量成分的回收，低浓度溶液的浓缩都非常有效。 ④超滤过程仅采用压力作为分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。 ⑤超滤技术也有局限性，不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10%～50%的浓度。
超滤技术
膜分离技术的一种
01 的原理
03 的特点
目录
02 的操作模式 0ຫໍສະໝຸດ 的应用基本信息超滤技术是膜分离技术的一种，是以0.1～0.5 MPa的压力差为推动力，利用多孔膜的拦截能力，以物理截留 的方式，将溶液中的大小不同的物质颗粒分开，从而达到纯化和浓缩、筛分溶液中不同组分的目的。
的原理
的原理
UF同RO、NF、MF一样，均属于压力驱动型膜分离技术。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，孔液粒子，微生物)，乳液(润滑脂 -洗涤剂以及油-水乳液)。采用溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质(如蛋白质、酶、 病毒)等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。其操作静压差一般为0.1-0.5MPa，被分离组分的直径大约为0.010.1μm，这相当于光学显微镜的分辨极限，一般为分子量大于500-的大分子和胶体粒子，这种液体的渗透压很小， 可以忽略，所用膜常为非对称膜，膜孔径为10-10μm，膜表面有效截留层厚度较小(0.1-10μm)，操作压力一般 为0.2-0.4MPa(2-4kg/cm)，膜的透过速率为0.5-5m/(m·d)。
超滤膜材质及对应性能特点详解
超滤膜材质及对应性能特点详解1、PAN(聚丙烯腈)超滤膜PAN(聚丙烯腈)超滤膜，亲水性材料，透水性能好，具有良好的耐光和耐气侯性，截留分子量稳定，耐酸碱程度适中(PH 2-10)，尤其适用于水中有机物含量低，水质较好的场合，截留分子量10万。
2、PVC(聚氯乙烯)超滤膜PVC材料即聚氯乙烯，它是世界上产量较大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。
根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。
在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。
PVC材料由于其化学稳定性高，耐强酸、耐强碱、使用寿命长的独特性能，因此在超滤膜的生产中，PVC也被作为制造超滤膜丝的优质原材料，PVC在生产时会加入稳定剂，稳定剂有无毒和有毒之分，也正是影响成品超滤膜丝安全与否的关键所在，只有加入了铅盐之类有毒的稳定剂，才会对其产生隐患,但PVC 在生产制造超滤膜时，其有毒稳定剂的使用量几乎为零，方可确保PVC(聚氯乙烯)超滤膜的安全性。
现净水市场，PVC(聚氯乙烯)超滤膜得到了很好的应用就足可以说明这一点。
3、PES(聚醚砜)超滤膜PES具有较强的热稳定性和抗氧化性，适用于超滤膜的制备。
PES(聚醚砜)超滤膜具有良好的化学稳定性和热稳定性等特点，可有效去除蛋白质等物质，并且使用寿命长。
适用于污废水处理、市政给水净化处理、乳清蛋白和乳清分离蛋白的分离和浓缩以及食品、医药加工等领域。
4、PP(聚丙烯)超滤膜PP(聚丙烯)超滤膜是超滤膜的一种。
它是超滤技术中先进的一种技术。
中空纤维外径:450-460μm，内径:350-360μm，管壁厚50μm，是属热相拉伸膜。
截留分子量5-10万。
原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式。
超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩排除，抗污性中等，可长期连续运行。
聚丙稀超滤膜是高分子分离膜之一。
PP(聚丙烯)超滤膜技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以及从废水中提取有用物质，废水净化再利用领域的高新技术。
超滤膜性能对比
东丽株式会社 旭化成株式会社 三菱化学株式会社
Toray Industries
Asahi Kasei Corporation
The KAITEKI Campany
东丽株式会社
Toray Industries
都属于高分子膜 生产技术：相分离 材料：PVDF聚偏氟乙烯
东丽株式会社
Toray Industries
旭化成株式会社
Asahi Kasei Corporation
旭化成株式会社
Asahi Kasei Corporation
旭化成株式会社
Asahi Kasei Corporation
旭化成株式会社
Asahi Kasei Corporation
旭化成株式会社
Asahi Kasei Corporation
膜组件系列
加压式过滤UNA系列
UNA—620A UNA—600A
抽吸式过滤UHS系列
UHS—620A UHS—640A
旭化成株式会社
Asahi Kasei Corporation
MICROZA UNA 中空纤维膜的特点
1.透水量高 High permeate flux 2.使用寿命长 Long operating life 3.分离效率高 Precise separation characteristics 4.适用于高浊度原水 Applicable for rawwater water with high tuibidity
三菱化学株式会社 The KAITEKI Campany
三菱中空纤维超滤膜组件参数（2 ）
三菱化学株式会社 The KAITEKI Campany
膜组件图
超滤净水技术优势特点分析
超滤净水技术优势特点分析
由于水环境污染加剧，以及水质检测技术的发展，出现了许多新的水质问题，但用常规处理(第一代饮用水技术)加臭氧一活性炭深度处理(第二代饮用水技术)已不能满足要求了，故超滤膜技术被引用，被称之为第三代饮用水技术。
超滤一般能去除水中包括水蚤、藻类、原生动物、细菌甚至病毒在内的微生物，与第二代处理工艺结合能充分发挥各工艺的优点，对水中的致病微生物、浊度、天然有机物、微量有机污染物、氨氮等都有较好的处理效果，从而满足人们对水质越来越高要求。
超滤净水设备技术特点：
1、超滤技术可以达到溶液净化、分离和浓缩的目的，是一个高效、环保、节能的分离过程;
2、以较低的压力作为驱动力，来实现按分子量大小分离颗粒，如纯净水矿泉水的制备，工业用水的回收循环再利用;
3、超滤分离过程都在室温附近的温度下进行，低能耗、无相变、在食品加工、医药工业、生物技术等领域有其独特的推广应用价值;
4、超滤过程的规模和处理能力，适应范围广，设备结构紧凑，易于与其它分离单元集成，实现自动控制。
如UF+RO已经成为膜法脱盐水处理公认的最佳组合;
5、超滤膜丝抗氧化性能强，适合处理原液范围广;超滤膜丝经过亲水改性，内外壁光滑，抗污染性能强，膜丝产水量单位时间衰减率低。
超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。
在生物大分子的制备技术中，超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。
超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。
对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50%的浓度。
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王娟 德国滢格--巴斯夫（中国）有限公司
内容
对比标准 Inge和其它超滤膜特性 Inge案例分析
2
比较标准
（1）根据 超滤工艺 划分： （2）根据 膜件过滤精度 划分：
（3）根据 膜丝材质 划分：
浸没式、压力式 超滤、微滤
PES, PVDF, CTA
（4）根据 膜丝结构 划分：
KOCH PS 湿法（NIPS）
DOW PVDF 湿法（NIPS）
ASAHI旭化成
PVDF
改性PES 湿法（NIPS）
制作工艺 膜丝形式
过滤孔径（µm）
热法（TIPS） 单孔膜，外压式
0.1
多孔膜，内压式 单孔膜，内压式 单孔膜，外压式
0.02 0.02 0.03
膜丝内径/外径（ 0.9/4.0（七孔） mm/mm）
9
组件构造 –集水环布水结构对比中心管
集水环布水结构：水流量与膜面积 成正比 中心管布水结构：水流量与膜面积 成反比
过滤
反洗
过滤
通量
中心管
反洗
进水
环形间隙
Module 膜件中心
r
产水
10
Inge和其它超滤膜特性
ห้องสมุดไป่ตู้
inge
科氏
陶氏 / 欧美 旭化成
11
对比二：膜丝特性
inge
膜丝材质
（5）根据 膜过滤方式 划分：
多孔膜、单孔膜
内压式、外压式
（6）根据 组件构造不同：
（7）根据 膜件排列形式 不同：
环形间隙、中心管
立式、卧式
3
膜类型 – 超滤对比微滤
超滤
孔径 (µm) 微生物去除率 - 细菌 - 病毒 跨膜压差 (TMP) (bar) 0.01 - 0.1 > 6 log > 4 log
微滤
0.1 – 1.0 > 4 log 低
一般0.1 – 0.2bar，运行稳定
0.1 – 0.4，压差升高快
通量衰减 快
Permeate
Flux
UF
MF
MF
UF
时间
4
膜材质
PES PVDF 评价
耐氯性
pH 范围
高，最多能达到
200ppm 1-13
很高，最多能达到 PVDF耐氯略胜一筹，但实践中，极限值很难
手机:＋86 13164258221 传真: +86 10 5683 1577
eMail : susi.wang@ http ://
19.03. 13
方面优势更加明显
污染性能更好，化学清洗恢复效果更明显
抗污染性好，不易 容易结垢，化学清 PES的亲水性远强于PVDF，亲水则疏油，抗
结垢，CEB频率低 洗频繁
误区：外压膜流道大，抗污能力强？ 错误！
纳污能力强不是优势！关键在预处理及膜抗污染性能
5
过滤工艺 – 内压式对比外压式
内压式
反洗水由外向内，无死角， 反洗更彻底
6
过滤工艺 – 内压式对比外压式
外压式
反洗水由内向外，膜丝两端的透水 流速差别很大，反洗不彻底 7
对比 & inge 优势
悬浮物处理
1. 悬浮物在外压膜丝外侧，很难通过水反洗去除，因为流速不 足！因此，必须加气洗。
2. 气洗容易造成大量断丝。 3. 气洗时膜丝来回摩擦，过滤层受损。
05 June 2015
5000ppm 1-11/12 达到，因此PES耐氯性不是大的劣势 化学清洗，特别是碱洗，去除有机物效果好
亲水性
制膜孔径
很高
一般
有机物更不容易附着亲水性材质，因此PES膜
不易结堵，清洗容易，节省运行成本
孔径小，更适合作 孔径大，更适合做 超滤膜对微生物的去除率高，在市政饮用水
为超滤材质 抗污染性能
微滤
8
膜丝构造 – 单孔对比多孔
0.8mm
0.9mm
1.2mm
4.0mm
以inge为代表的Multibore® 多孔膜丝： 单孔膜：最早的中空纤维膜丝形式
机械强度高，断丝率极低
通量优势明显 属于较新型的超滤膜技术
机械强度低，断丝率高
提高了强度，通量则受影响
断丝是影响超滤膜件普及的最主要 原因
设计通量范围（ LMH） 60-180
0.9/1.5
50-102
0.7/1.3 40（深度处理废 水） 45-75（地表水）
0.7/1.3
40-200
以上所有数据均来自各厂家相应产品样本等资料
12
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