超滤技术及应用
给排水工艺中的超滤技术及应用
给排水工艺中的超滤技术及应用超滤技术是一种在给排水处理中被广泛应用的分离技术，能够有效去除水中的微生物、悬浮物和高分子有机物质。
本文将重点讨论超滤技术在给排水工艺中的应用及其优势。
一、超滤技术简介超滤技术是一种通过半透膜将液体中的溶质和悬浮物进行分离的方法。
超滤膜的孔径通常在0.001至0.1微米之间，能够有效过滤掉细菌、病毒、胶体和高分子有机物等物质，同时保留水分子及溶解的小分子物质。
二、超滤技术在给排水工艺中的应用1. 污水处理：超滤技术在污水处理中具有广泛应用。
通过超滤膜的过滤作用，能够高效去除污水中的有机物、悬浮物和微生物，提高污水的水质，达到国家排放标准。
2. 海水淡化：超滤技术在海水淡化中也有重要应用价值。
通过超滤膜去除海水中的盐分和杂质，使得海水能够转化为可用于生活和农业的淡水资源。
3. 工业废水处理：许多工业生产过程中会产生大量废水，其中含有高浓度的有机物和悬浮物，通过超滤技术可以将废水中的有害物质分离，达到净化废水的目的。
4. 农田灌溉水处理：超滤技术可以用于农田灌溉水的处理，去除水中的微生物和悬浮物，保证农作物的生长和水质安全。
三、超滤技术的优势1. 高效性：超滤技术能够快速且高效地去除水中的悬浮物和微生物，净化水质。
2. 能源节约：相比传统的蒸馏和离子交换等技术，超滤技术能够节约很多能源。
3. 操作简便：超滤设备操作简单，维护成本低，具有较长的使用寿命。
4. 环保性：超滤技术没有化学药剂投加，不会产生二次污染，对环境友好。
四、超滤技术的局限性1. 膜污染：由于超滤膜上会产生膜污染，需要进行定期清洗和维护。
2. 能耗较高：相比微滤和深度过滤等技术，超滤技术的能耗较高。
3. 符合水质要求：超滤技术对水质要求较高，水中的颗粒物、胶体和生物等物质会对膜的寿命和性能产生影响。
五、总结随着水资源的日益紧缺和水质污染的严重程度，超滤技术作为一种高效、环保的分离技术，在给排水工艺中的应用得到了广泛认可。
超滤膜技术在水处理领域中的应用及发展
超滤膜技术在水处理领域中的应用及发展1. 引言1.1 超滤膜技术的介绍超滤膜技术是一种通过膜孔大小排除悬浮颗粒、胶体、大分子有机物和微生物等杂质的分离技术。
它利用微孔膜的分离作用，将水分子和溶解在水中的小分子溶质通过，拦截水中的高分子溶质、胶体颗粒、微生物等，从而实现水质的净化和分离。
超滤膜的工作原理类似于标准过滤，但其膜的孔径更小，一般在0.01微米至0.1微米之间。
与传统的过滤技术相比，超滤膜技术具有很高的净化效率和可控性。
它能够彻底去除水中的有机物、病原微生物、重金属离子等污染物，提供更为纯净的水质。
超滤膜技术还具有操作简单、占地面积小、投资成本低的优点，逐渐成为水处理领域中的主流技术之一。
在当前的环境污染日益严重的背景下，超滤膜技术的应用越来越受到关注和重视。
它不仅可以用于饮用水处理，还广泛应用于工业废水处理、海水淡化等领域。
随着超滤膜技术的不断发展和完善，相信其在水处理领域中的地位将会越来越重要。
1.2 水处理领域中的重要性超滤膜技术能够有效去除水中的微生物、悬浮固体、胶体颗粒等杂质，提高水的透明度和净化程度，使水达到饮用水、工业用水、农业灌溉水质标准。
在饮用水处理中，超滤膜技术可以有效消除水中的有害物质，保障人们健康饮水的需求；在工业废水处理中，超滤膜技术可以实现废水的回收利用，降低生产成本，减少对环境的污染；在海水淡化中，超滤膜技术可以将海水转化为淡水资源，缓解淡水资源的短缺问题。
超滤膜技术在水处理领域中具有重要意义，可以有效改善水质，保障人类生活和生产用水需求，促进社会可持续发展。
【2000字】2. 正文2.1 超滤膜技术在饮用水处理中的应用超滤膜技术在饮用水处理中的应用是指通过超滤膜对水中的杂质、微生物和有机物进行过滤和分离，从而提高饮用水的质量。
超滤膜技术在饮用水处理中的应用越来越广泛，主要体现在以下几个方面：超滤膜技术能够有效去除水中的有害物质。
由于超滤膜的微孔大小仅为0.01微米至0.1微米，可以有效拦截水中的细菌、病毒、重金属离子等有害物质，保障饮用水的安全。
超滤技术的原理及应用
超滤技术的原理及应用1. 超滤技术的概述超滤技术是一种通过超滤膜对悬浮物、胶体物质和高分子物质进行分离的膜分离技术。
它利用超滤膜的孔径大小，只允许某些溶质通过，而将其他物质截留在膜表面，从而实现物质的分离和浓缩。
超滤技术被广泛应用于水处理、食品加工、制药、生物工程等领域。
2. 超滤技术的原理超滤技术的原理基于膜分离的工作原理。
超滤膜是一种具有特定孔径大小的多孔膜。
当混合溶液通过超滤膜时，孔径较小的物质被膜截留，而孔径较大的物质通过膜孔径。
超滤的原理可以归纳为以下几个步骤：2.1 混合溶液的进料混合溶液通过进料系统被送入超滤模块。
2.2 膜分离混合溶液在超滤膜上进行分离。
孔径较小的物质被膜截留，而孔径较大的物质通过膜孔径。
2.3 过滤液的采集通过采集系统采集通过超滤膜的溶液。
2.4 截留物的排出截留在超滤膜上的物质通过排出系统进行处理。
3. 超滤技术的应用超滤技术在许多领域有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：3.1 水处理超滤技术可以用于水处理领域，去除水中的悬浮物、胶体物质和有机物，提高水质。
特别适用于海水淡化、饮用水处理、废水处理等领域。
3.2 食品加工超滤技术可以应用于食品加工，用于浓缩、分离食品中的蛋白质、多糖、色素等成分。
例如，乳制品工业中常用超滤技术进行乳清分离和浓缩。
3.3 制药超滤技术在制药行业中也有广泛应用。
它可以用于药物的提纯、生物制剂的浓缩和分离等。
由于超滤膜对细菌、病毒等微生物有较高的截留效率，因此也可以用于生物制剂的无菌过滤。
3.4 生物工程超滤技术在生物工程中的应用很多。
例如，用于细胞培养中细胞的分离和浓缩，提取生物分子等。
4. 超滤技术的优势超滤技术具有以下几个优势：•高分离效率：能够分离和去除微小颗粒、胶体物质等。
•低能耗：不需要高温、高压等条件，能够在较低的能耗下完成分离过程。
•操作简单：超滤设备结构简单，操作便捷，易于维护。
•环保节能：超滤技术不需要使用化学药剂，对环境污染小，符合现代化要求。
乳品加工中的新技术——超滤技术
乳品加工中的新技术——超滤技术近年来，随着人们生活水平的提高，乳品消费量呈逐年增长的趋势。
而如何提高乳品的品质和营养价值，成为了乳品加工业内的研究重点。
超滤技术就是一种新兴的乳品加工技术，已经在乳品行业中得到了广泛的应用。
一、超滤技术简介超滤技术是一种通过分离处理奶液中的蛋白质、乳糖和水分的方法，该技术采用特殊的超滤膜，其孔径为0.01~0.1微米，可将分子量大于2000的蛋白质和部分小分子物质过滤掉，达到一定的去水分目的。
超滤技术主要应用于奶制品、发酵乳和蛋白饮料等乳制品中。
二、超滤技术的应用1. 替代传统热处理技术传统的热处理技术会让乳制品中的营养成分减少。
而超滤技术可以实现非热处理的灭菌，避免了高温处理对原味、营养素成分的破坏。
在生产蛋白饮料、奶粉和酸奶等乳制品时，经过超滤技术处理后的产品口感更加细腻，营养更丰富。
2. 提高乳制品质量在奶制品生产中，超滤技术可以降低奶制品的酸度，使奶制品的口感更加柔滑。
同时，由于超滤技术可以过滤掉大分子物质，因此可以降低奶制品的水分含量，提高奶制品的质量和稳定性。
3. 提高乳制品的产量传统的乳品加工生产出来的废物较多，浪费的用水也较多。
而超滤技术可以减少废物的产生，并能够减少生产过程中的水的消耗，从而提高生产效率。
4. 生产高端乳制品目前市场上的高端乳制品主要是针对小孩和老人的特殊配方奶粉，这些产品需要用到高品质的配方，其中低聚肽、胶原蛋白、玻尿酸等高端营养成分需要通过超滤技术实现。
超滤技术可以过滤掉不需要的物质，将有价值的物质完整保留在乳制品中，提高了产品的价值和质量。
三、超滤技术的前景由于超滤技术具有多个功能，能够提高乳制品的品质和营养价值，因此在全球范围内受到了广泛关注。
目前，超滤技术已经逐渐普及到很多国家和地区的乳品加工行业中。
我国的乳制品行业也逐渐开始重视超滤技术的应用，加入相关研究和生产。
未来，超滤技术将会不断完善和提高，为乳制品生产带来更多的机遇。
超滤膜的应用与原理
超滤膜的应用与原理应用介绍超滤膜（Ultrafiltration Membrane）是一种常用的膜分离技术，主要用于分离和浓缩溶液中的大分子物质和悬浮物。
超滤膜能够移除溶液中的高分子聚合物、胶体和微生物，广泛应用于水处理、食品和饮料工业、制药工业等领域。
工作原理超滤膜是一种半透膜，由于具有较大的孔径（通常为几纳米至几十纳米），使得溶液中的溶质、胶体和微生物无法通过膜孔，但溶剂和低分子量物质可以通过膜孔。
超滤过程是通过施加一定压力将原料液体推入超滤膜的一侧，并在压力差的作用下，让溶剂和小分子通过膜孔，而大分子被滞留在膜表面，从而实现分离的过程。
应用领域1.水处理领域：超滤膜常用于水处理中的脱盐、除菌和除臭等过程。
它可以有效去除水中的悬浮物、胶体、细菌和病毒，提供清洁、安全的饮用水。
此外，超滤膜还可以用于处理工业废水和污水，去除有害物质。
2.食品和饮料工业：超滤膜在食品和饮料工业中的应用非常广泛。
它可以用于去除牛奶中的脂肪和细胞、浓缩果汁、澄清啤酒、去除蛋白质等。
超滤膜能够保持食品和饮料的原始口感和营养成分，提高产品质量。
3.制药工业：超滤膜在制药工艺中的应用越来越重要。
它可以用于浓缩和纯化抗生素、脱除药物中的无效成分、去除微生物等。
超滤膜在制药领域中具有高分离效率、低能耗和占地面积小的优势。
4.生物技术：超滤膜在生物技术中起着关键的作用。
它被用于澄清和浓缩发酵液、分离和提纯重组蛋白、分离细胞和培养基等。
超滤膜具有滤液清澈、分离效率高、易于操作等优势。
主要优势1.高效分离：超滤膜能够有效地分离和去除溶液中的大分子物质和悬浮物，具有高分离效率。
2.营养保留：超滤膜在处理食品和饮料时能够保留产品中的营养成分，不会对产品造成损失。
3.操作简便：超滤膜的操作相对简单，只需施加一定压力即可实现分离过程。
4.低能耗：与传统的分离方法相比，超滤膜具有低能耗的优势，有利于节约能源和降低成本。
使用注意事项1.清洗维护：超滤膜在使用过程中需要进行定期清洗和维护，以保证膜的正常运行和延长使用寿命。
超滤的杀菌原理特点及应用
超滤的杀菌原理特点及应用1. 超滤技术的基本原理超滤是一种通过选择性透过性等于或大于溶质颗粒尺寸的微孔膜拦截溶质分子和微粒的分离技术。
其基本原理是将待处理的液体通过超滤膜，通过压力或重力的作用透过膜孔，将溶质分子和微粒拦截在膜表面，从而实现分离的目的。
2. 超滤杀菌的原理超滤技术可以起到杀菌的作用，其主要原理可以归结为以下几点：•拦截菌体：超滤膜具有较小的孔径，可以有效地拦截细菌和病毒等微生物颗粒，阻止其通过膜孔进入过滤液中。
•阻断生长环境：超滤膜可以有效地阻断微生物的生长环境，如有机物和养分等，从而使微生物在膜表面无法生长繁殖。
•物理排除：超滤膜的分离效果是基于物理力的作用，不依赖于化学物质的添加，因此具有较高的安全性。
3. 超滤杀菌的特点超滤杀菌具有以下几个特点：•高效性：超滤膜具有较小的孔径，可以有效拦截微生物颗粒，杀菌效果显著。
•无添加剂：超滤杀菌不依赖于化学物质的添加，避免了添加剂对水质的影响，更加环保和安全。
•低能耗：相比于传统的杀菌方法，超滤杀菌使用的能量较低，能够降低运行成本。
•保留营养物质：超滤膜对于大分子物质有较好的选择性，可以保留水中的营养物质，提高水质品质。
4. 超滤杀菌的应用超滤杀菌技术在多个领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：•饮用水处理：超滤膜可以有效地去除水中的细菌、病毒和有机物等，提供安全可靠的饮用水。
•食品加工：超滤膜可以用于食品加工过程中的微生物杀菌和浓缩分离，保证食品的安全性和质量。
•医药行业：超滤膜被广泛应用于制药过程中的杀菌和分离纯化等环节，保证药品的安全和有效性。
•微电子工艺：超滤膜可以用于微电子工艺中的水质处理，防止微生物引入，保证芯片制造的质量。
•环境保护：超滤杀菌技术可以用于污水处理和工业废水处理，减少水体污染和环境压力。
5. 总结超滤技术通过选择性透过性等于或大于溶质颗粒尺寸的微孔膜拦截溶质分子和微粒，实现了对微生物的杀菌作用。
超滤杀菌具有高效性、无添加剂、低能耗和保留营养物质等特点。
简述超滤的原理及其应用
简述超滤的原理及其应用超滤的原理超滤是一种通过孔径较小的膜实现分离、浓缩和净化液体的方法。
超滤膜的孔径通常为0.1微米到0.01微米，介于微滤和纳滤之间。
超滤膜可以去除溶质、胶体和大分子物质，而保留溶剂和小分子物质。
超滤的原理是利用膜孔的大小选择性进行分离。
当液体通过超滤膜时，较小的溶质、胶体和大分子物质无法通过膜孔，而被截留在膜表面形成浓缩液，而较小的溶剂和分子则可以通过膜孔，形成滤液。
这样就实现了对溶质和溶剂的分离。
超滤的应用超滤技术在水处理、食品加工、生物医药等领域有着广泛的应用。
水处理超滤技术在水处理中常用于去除重金属离子、色素、微生物、胶体等污染物。
超滤膜可以去除水中的悬浮物、细菌、病毒和有机物质，提高水的质量和透明度。
在工业废水处理中，超滤技术可以实现废水的回收和资源化利用。
食品加工超滤技术在食品加工中起到了重要的作用。
例如，在乳品加工中，利用超滤技术可以去除乳中的微生物、脱脂、浓缩和分离乳清，产生高质量的乳制品。
超滤还可以用于果汁和酿酒的澄清、蔬菜汁的浓缩等。
生物医药超滤在生物医药领域的应用也较为广泛。
超滤技术可以用于药物的纯化、酶的分离、蛋白质的富集和去除杂质等。
超滤可以实现对体内毒素的清除，对药物和有害物质的分离和浓缩，对细胞的分离和培养液的澄清。
环境保护超滤技术在环境保护中也发挥着重要的作用。
例如，超滤可以用于处理酸洗废液、电镀废水和垃圾渗滤液等。
超滤可以去除废水中的重金属离子和有机污染物，减少污染物对环境的影响。
其他应用超滤技术还可以应用于饮料生产、制药工业、电子工业、纸浆造纸等领域。
在饮料生产中，超滤可以去除水中的杂质和微生物，提高饮料的质量和口感。
在制药工业中，超滤可以用于制备高纯度的药物和抗体。
在电子工业中，超滤可以用于制备纳米材料和纳米纤维。
在纸浆造纸中，超滤可以净化浆水，降低废水的排放。
总结超滤是一种通过膜孔大小选择性分离、浓缩和净化液体的方法。
它在水处理、食品加工、生物医药等领域有着广泛的应用，带来了许多积极的影响。
污水处理中的超滤技术及应用案例
污水处理中的超滤技术及应用案例污水处理是一种重要的环境保护技术，可以有效地减少污染物的排放和对水资源的浪费。
超滤技术作为一种常用的污水处理方法，在过去的几十年中取得了显著的发展。
本文将介绍超滤技术的原理、应用领域以及相关的应用案例。
一、超滤技术的原理1. 滤膜孔隙尺寸：超滤技术通过特定尺寸的滤膜，将污水中的悬浮颗粒、胶体物质和高分子有机物截留在滤膜表面，使洁净水从膜孔中通过，从而实现污水的过滤和分离。
2. 滤膜材料：常见的超滤膜有聚酯、聚丙烯、聚氨酯等材料，具有良好的耐腐蚀性、抗压强度和稳定性，适用于不同水质的处理。
3. 操作压力：超滤技术通常需要一定的操作压力，以推动污水通过滤膜孔隙，增加水的透过速率。
二、超滤技术的应用领域1. 生活污水处理：超滤技术可以有效地去除生活污水中的悬浮物、微生物和有机物，生产出清澈透明的再生水，可以用于灌溉、环境景观和其他非饮用用途。
2. 工业废水处理：超滤技术在工业领域的应用非常广泛，可以去除含有悬浮颗粒、有机物和油污的废水，减少对环境的污染，达到排放标准。
3. 饮用水净化：超滤技术可以去除饮用水中的微生物、颜色、浑浊物和异味物质，提供清洁健康的饮水。
4. 海水淡化：超滤技术在海水淡化中起着重要作用，可以通过滤膜截留海水中的盐分和杂质，生产出高品质的淡水。
三、超滤技术的应用案例1. 北京奥运会水上项目场馆污水处理厂：借助超滤技术，该污水处理厂成功地将奥运会期间的场馆污水进行了处理和再利用，达到了重新使用的水质要求。
2. 上海露天游泳场馆水质净化工程：该项目采用超滤技术对露天游泳场馆的循环水进行处理，有效去除悬浮颗粒和微生物，提供清洁、透明的游泳水。
3. 污水处理车载装置：超滤技术在移动污水处理领域应用得越来越广泛，一些移动污水处理车辆配备了超滤装置，可以在不同地点对污水进行即时处理，方便实用。
总结：超滤技术是一种高效、环保的污水处理方法，具有广泛的应用。
随着技术的不断创新和发展，超滤技术在水处理领域将发挥越来越重要的作用，带来更清洁、可持续的水资源利用。
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第五章超滤第一节概述近年来，超滤在食品、医药、超纯水制备及生物技术等领域得到了广泛的应用，可用于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。
另外，超滤在工业废水处理和超纯水制备等水处理技术领域中也得到了广泛应用。
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，膜孔径范围在1nm～0.05μm。
最早使用的超滤膜是天然动物的脏器薄膜。
1861年，Schmidt首次公布了用牛心胞薄膜截留可溶性阿拉伯胶的实验结果。
1867年，Traube在多孔磁板上凝胶沉淀铁氰化铜制成了第一张人工膜。
1907年，Bechhold较为系统地研究了超滤膜，并首次采用了“超滤”这一科技术语。
1963年，Michaels开发了不同孔径的不对称醋酸纤维素（CA）超滤膜。
20世纪70年代，超滤从实验规模的分离手段发展成为重要的工业分离单元操作技术，工业应用发展十分迅速。
国内超滤技术的研究始于20世纪70年代，80年代进入快速发展阶段，目前已有20多个单位和30多个厂家从事超滤膜的开发研究和生产，先后研制出醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚丙烯腈膜、聚偏氟乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚砜酰胺膜等，并相继开发了板式、管式、中空纤维、卷式等超滤膜组件，大大促进了膜分离技术的发展与应用。
超滤所分离的组分直径为5nm～10μm，可分离相对分子质量大于500的大分子和胶体，这种液体的渗透压很小，可以忽略。
因而采用的操作压力较小，一般为0.1～0.5 MPa，所用超滤膜多为非对称膜，膜的水透过通量为0.5～5.0 m3 /（m2 · d）。
超滤在小孔径范围与反渗透相重叠，在大孔径范围内与微孔过滤相重叠，它可以分离溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等。
由于超滤的操作压力低、产水量大，因此更便于操作，应用范围十分广泛。
第二节超滤的基本理论一、超滤原理一般认为，超滤是一种筛分过程，超滤过程的原理如图5-1所示。
在一定的压力作用下，含有大、小分子溶质的溶液流过超滤膜表面时，溶剂和小分子物质（如无机盐类）透过膜，作为透过液被收集起来；而大分子溶质（如有机胶体）则被膜截留而作为浓缩液被回收。
在超滤中，超滤膜对溶质的分离过程主要有：（1）在膜表面及微孔内吸附（一次吸附）；（2）在孔内停留而被去除（阻塞）；（3）在膜面的机械截留（筛分）。
超滤膜选择性表面层的主要作用是形成具有一定大小和形状的孔，它的分离机理主要是靠物理筛分作用。
原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜到低压侧，一般称滤液，而大分子及微粒组分被膜截留。
实际应用中发现，膜表面的化学特性对大分子溶质的截留有着重要的影响，因此在考虑超滤膜的截留性能时，必须兼顾膜表面的化学特性。
图5-1 超滤原理示意图二、超滤的基本传质理论1．浓差极化超滤特性一般可用透过通量（Jv ）和表观截留率（R a ）两个基本量来表示。
膜的透过通量用单位时间内、单位面积膜上透过的溶液量来表示。
At V Jv /= (5-1)式中：Jv −− 透过通量（m 3/m 2·s ）；V −− 滤液体积（m 3）；A −− 分离膜的有效面积（m 2）；T −− 获得V 体积滤液所需的时间（s ）。
溶质的截留率，可通过溶液的浓度变化测出，即由原液浓度和透过液浓度可求出表观截留率（R a ），定义如下：R a ＝ 1－C p /C b (5-2)式中 C b −− 原液浓度，mg/L ； C p −− 透过液浓度，mg/L 。
超滤分离中，由于筛分作用，料液中的部分大分子溶质被膜截留，溶剂及小分子溶质能自由地透过膜，表现出超滤膜的选择性，截留物在膜表面累积增多，膜表面料液浓度逐渐上升，在浓度梯度作用下，近膜表面的溶质又以相反方向向料液扩散，平衡状态时膜表面形成一定的溶质浓度分布边界层，对溶剂等小分子的运动起阻碍作用，如图5-2所示，这种现象称为浓差极化。
浓差极化对超滤膜性能有很大影响，当膜面上截留溶质的浓度增加到一定值时，在膜面上会形成一层凝胶层，该凝胶层对料液流动产生很大阻力，因而使得膜透过通量急剧下降。
图5-2 浓差极化现象示意图由于浓差极化现象的存在，膜表面截留的溶质浓度为C m ，所以膜的真实截留率R 应为：R ＝ 1－C p /C m （5-3）截留率R 虽然能真实地表示超滤的特性，但由于膜表面浓度无法测定，所以可按图5-2所示的浓差极化模型进行计算。
膜表面被截留的溶质，会沿浓度梯度向料液方向扩散，当溶质以对流方式向膜方向的传递量等于渗透通量与反向扩散通量之和时，扩散得到平衡：J C p ＋dxdcD＝ Jc （5-4） 式中：C −− 溶质质量浓度，mg/L ；J −− 膜透过通量，m 3/( m 2· s)； D −− 扩散系数，m 2/s 。
边界条件为： χ＝0 ⇒ C ＝Cmχ＝δ ⇒ C ＝Cb将边界条件代入式5-4积分，可得到下列浓差极化方程式：)ex p(DJ Cp Cb Cp Cm δ=-- （5-5）其中，扩散系数D 与边界层厚度δ之比为传质系数，即 K ＝D/δ。
引入传质系数K 和真实截留率，式5-5则为：)exp()1()exp(KJ R R KJ CpCm -+= （5-6）式中，Cm/Cp 称为浓差极化模数，随着通量J 增大，截留率R 增加以及传质系数K 减小，浓差极化模数增大，即膜表面的浓度Cm 增大。
当溶质被膜完全截留时（即R ＝1和Cp ＝0），式5-5则为：)exp(DJ Cb Cm δ= （5-7）2. 传质系数浓差极化层内的传质系数K ，受体系流体力学状况影响较大，可以采用传质准数并联式计算，当膜组件内的流动为层流时，可用莱维科式进行计算：S h ＝1.62（Re 、Sc 、d h /L ）1/3 (5-8)式中： S h ——舍伍德数(=Kd h /D )；Re ——雷诺数(=Ud h /γ)； Sc ——施密特数(=γ/D)； d h ——当量直径，m ；L ——膜的长度，m 。
式5-8的适应范围为：1000< Re 、Sc 、d h /L <5000。
由式5-8求得的传质系数是沿膜长L 的平均值。
湍流时可按照德斯来尔提出的方程进行计算：S h ＝0.023Re 0.875Sc 0.25 （5-9）实际使用的膜组件，除了管式和中空纤维式外，一般在流道中要加入湍流促进材料，以增加湍流程度，提高传质系数K 。
3. 速率方程膜透过速率方程式，可以从不可逆过程热力学现象论方程式推导如下：)(πσ∆-∆=P Lp Jv （5-10） Jv C Cp Cm P Js )1()(σ-+-= （5-11）式中 Lp ── 纯水渗透系数，m 3/m 2•Pa •s ；P ── 溶质渗透系数，m/s ；σ── 反射系数，通常为0～1； C ── 膜两侧溶质平均浓度，mg/L 。
当膜两侧浓度差较大时，可用式5-12代替式5-9：)1/()1(F F R σσ--= （5-12）式中F 为：{}P Jv F /)1(ex p σ--= （5-13）式5-12和式5-13表明，随着压力的增加，透过膜的通量Jv 增大时，真实截留率R 也增大，式5-10、式5-12和式5-13可以作为表示截留率的速率方程式使用，也包括高截留率的情况在内。
4. 微孔模型超滤膜的渗透机理基本上是“筛分机理”，通常用微孔模型来评价膜性能。
纯水渗透系数是膜的固有值，而溶质渗透系数及反射系数是由溶质决定的数值。
在微孔模型中，假定膜中半径r p 、长△x 的圆筒形微孔是贯穿孔。
溶质为半径r s 的刚体球，溶液在微孔内的流动为泊谡叶（Poiseuille ）流动，溶质的反射系数及渗透系数可分别表示如下：σ= 1-S F {}2)9/16(1q + (5-14) P=D S D (A k /∆x) (5-15)式中 q=r s /r p ；S F =2(1-q)2-（1-q ）4 ； S D =(1-q)2 A k ——单位膜面积上所有微孔的截面积（即孔隙率）；r s ——可根据溶质为刚性球的假设，用斯托克斯（Stocks ）半径公式来表示为：r s ＝kT/6ЛμD 。
其中 k 为波尔茨曼常数（＝1.38×10-23）；T 为绝对温度，K ；Л为渗透压，MPa ；μ为粘度，g/cm ·s ；D 为扩散系数m 2,/s 。
另外根据泊谡叶定律，纯水渗透系数可表示为：L p =(μ8/2p r )(A k /∆x) (5-16) 式中 r p ——膜的微孔半径，mm ；A k ——单位膜面积的全部微孔截面积；μ——粘度，g/cm ·s 。
对于表征膜特性的r p 及A k /∆x 为已知的膜，任何溶质都可以用式5-14、式5-15和式5-16计算截留率，溶质的特性可以用其扩散系数表示。
5. 渗透压模型超滤的溶质是高分子，因此低浓度时其渗透压与操作压力相比可忽略不计，随着溶液浓度升高，渗透压成指数关系急剧上升，因此用超滤浓缩时必须考虑渗透压的影响。
高分子溶液的渗透压，通常可表示为：π( c )= A 1 c+ A 2 c 2 + A 3 c 3(5-17)在超滤浓缩过程中应用时，溶质截留率一般为100％，所以式5-10中的σ＝1，渗透压差（∆x ）变为与膜面浓度相对应的渗透压，即式5-10可改写为：J v = L p [∆P - A 1 2m c + A 2 2m c + A 3 2m c ] (5-18)使浓差极化式5-5中的c p ＝0，可得到下列膜表面浓度计算式： c m ＝c b exp(J v /K) (5-19)当操作压力、原料液浓度及式5-19联立求解透过膜的通量，式5-19中的传质系数K 可通过式5-10或式5-11求得。
用纯水测定透过膜的通量时，其值与操作压力成比例增加，但用高分子溶液进行超滤时透过膜的通量与压力不成比例，在达到某一定值后，就不随压力变化了。
并且这个值与膜的渗透阻力（纯水渗透系数的倒数）也无关。
此时膜的透过通量，称为极限通量。
它随着料液浓度增高而变小，随着膜表面的传质条件改变而变大。
6. 凝胶极化模型当膜表面溶质浓度C m 达到溶质的凝胶浓度时（C g ），式5-5可表示为： J v =Kln[(C g –C p )/( C b –C p )] (5-20) 形成凝胶层时，溶质截留率极高，即C p ＝0，上式简化为：J v =Kln(C g /C b ) (5-21)式5-21称为凝胶极化方程式，凝胶浓度C g 决定于溶质的性质，在一定压力下极限通量J lim 与主体料液浓度C b 的关系是一条斜率为K 的直线。
第三节超滤膜的特性及制备方法一、超滤膜的特性超滤膜按形态结构可分为对称膜和非对称膜，如图5-3所示中空纤维超滤膜的结构，对称膜内外均有致密的皮层，中间为支撑层；而非对称膜具有单皮层结构，即在中空纤维的内表面或外表面只有一层致密层。