超濾膜小試實驗裝置

Ⅰ 超濾膜主要有哪些優點和缺點

超濾膜主要具有以下優點：

1.回收率高，所得產品品質優良，可實現物料的高回效分答離、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生產規范要求。系統工藝設計先進，集成化程度高，結構緊湊，佔地面積少，操作與維護簡便，工人勞動強度低。

2.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。

3.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。

4.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。在生物大分子的制備技術中，超濾主要用於生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。

超濾膜缺點：

超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到乾粉制劑。對於蛋白質溶液，一般只能得到10～50%的濃度。超濾膜的缺點是膜更換費用較高，技術設備投資很大。

Ⅱ 求助膜超濾的小試設備

超濾根據設備的構造不同分很多種類型，比如：

平板超濾膜設備專（有機屬板式超濾膜設備、無機板式超濾膜設備），在工業物料分離應用中主要用於物料的澄清過濾、分離蛋白、酶制劑濃縮等等應用；在水處理領域被做成另外一種組件形式：MBR，用於污水處理。

管式超濾膜設備（有機管式超濾膜設備、無機管式超濾膜設備），在工業物料分離應用中用於物料的澄清過濾，如發酵液過濾、植物提取澄清過濾、乳品澄清等等；在水處理行業通常用於用於作為污水處理的預處理以及油水分離。

卷式超濾膜設備，在工業分離應用中主要用於脫色除雜，去除可溶性蛋白雜質等等

中空纖維超濾膜設備，主要用於水處理行業的反滲透預處理。

以下是網上找的幾種小試設備的圖，供參考：

Ⅲ 超濾膜如何安裝

超濾膜的安裝：

從工廠裝運的工業超濾膜組件含有保護液。在每一個埠上都有緊固的端帽，可以防止保護液的滲漏。在安裝之前，用戶可以沖洗組件中的保護液。一般安裝程序如下：

1.徹底沖洗系統及管線，以防止外物進入膜組件。

2.拆掉3個介面上的塑料端帽。

3.將組件放到支架上，底端中心處接觸支架。將膜組件放到底部支架上，安上兩只卡箍。將曲線形馬鞍襯墊安置在組件和支架之間。

4.松開組件端蓋夾具，以便於對側介面的位置進行調整。將埠調整到位，擰緊埠夾具，組件埠與母管埠之間要完全接觸。

5.連接所有的埠，開始啟動原水泵。推薦使用卡套式快裝接頭連接。上緊所有的卡套接頭。緩慢加壓，檢查連接部位是否有滲漏。

6.用自來水或透過水對系統進行全面沖洗。

在安裝時需要考慮以下內容：

1.採用正確的安裝方向：從膜殼的進水端往濃水端推進，反向安裝超濾膜會導致濃水密封環損壞。超濾膜沒有黑色密封圈的濃水端首先進入膜殼，超濾膜有黑色密封圈的進水端後進入膜殼，如果反向可能導致系統運行時切向流速不夠，濃差極化和污染速度增加。

2.使用正確的潤滑劑，推薦使用甘油(丙三醇)。嚴格禁止使用洗潔精、凡士林以及其它油類潤滑劑，洗潔精屬於陽離子表面活性劑會導致電負性的超濾膜水量下降，其它油性潤滑劑會導致超濾膜中心管脆化損壞。

3.安裝結束前必需消除安裝間隙，即使是合格的膜殼和超濾膜也會有尺寸偏差，當系統運行時由於存在安裝間隙，超濾膜會在膜殼內來回滑動，撞擊膜殼端板，從而導致故障。當進水側膜殼端蓋被鎖定前，必需在膜殼與超濾膜之間連接的適配器上安裝墊片消除安裝間隙。

Ⅳ 中空纖維超濾膜濾芯過濾特點與應用

超濾膜組件特點：
1、殼體採用抗沖擊的ABS料，承壓能力在16KG以上，回並且壁厚答加厚1mm，完全可承受進水可能出現的各種壓力沖擊，確保在沖擊水壓下不會出現破裂現象，避免了超濾膜在使用的過程中長期受壓，材質產生蠕變引起漏水。
2、每一支HUF90膜裝填1400根膜絲，長度加長100mm，增大了15%的膜面積，有效膜面積高於國內任何一家的同種規格的產品。提高了產水量。
3、端蓋為半球凸出結構，與傳統的端面平面結構相比，使進水在端面膜絲的分布更均勻，並且壁厚加厚1mm，確保在沖擊水壓下不破裂。
4、殼體與螺紋套之間的粘接選用法國進口膠水粘接，粘接長度加長了，連接間隙均勻一致。在使用過程中不會出現漏水，脫膠現象，並且完全達到衛生標准。

Ⅳ 超濾原理的超濾

⑴原理
超濾膜篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。
⑵超濾膜與超濾裝置
①超濾膜的種類：
常用的超濾膜有：醋酸纖維素膜，聚碸膜，聚醯胺膜
②超濾裝置：主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等，與反滲透裝置類似。
Ⅰ板框式超濾裝置
優點：裝置牢固，適合在廣泛的壓力范圍內工作；流道間隙大小可調，原水流道不易被雜物堵塞；具有可拆性，清洗方便；通過增減膜及支撐板的數量可處理不同水量。
缺點：裝置較笨重；單位體積內的有效膜面積較小；膜的強度要求較高，一般做在無紡布上，以增強膜的機械性能。
Ⅱ管式超濾裝置
優點：原液流道截留面積較大，不易堵塞；膜面的清洗比較容易，可化學清洗或擦洗。
缺點：單位體積內膜的充填密度較低，佔地面積大；膜管的彎頭及連接件多，設備安裝費時。
Ⅲ卷式超濾裝置
優點：單位體積內的有效膜面積較大，水在膜表面流動狀態比較好，結構緊湊，佔地面積較小。缺點：進水預處理要求嚴格，對所用的膜強度要求較高，使用過程中，一旦發現膜破損須更換新的膜元件。
Ⅳ中空纖維式超濾裝置：
優點：單位體積內有效膜面積最大，工作效率最高，佔地面積小。中空纖維無須支撐物。
缺點：膜的清洗較困難，只能用水力沖洗或化學清洗，不能用機械清洗，另外，中空纖維膜損壞後要更換整個組件。
③超濾工藝參數
主要參數有膜通量、膜清洗和膜壽命。
在操作壓力為0.11～0.6Mpa，溫度小於60℃時，超濾膜的膜通量以1～500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有：進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預處理等。
膜必須定期清洗，以延長膜的壽命，正常使用的膜的壽命為12～18個月。
④超濾在廢水處理中的應用
如今已應用在汽車製造行業噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業廢水的處理及有用物質的回收。
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，從而使水得到凈化。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。
超濾原理並不復雜。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。
a． 超濾與傳統的預處理工藝相比，系統簡單、操作方便、佔地小、投資省、且水質極優，可滿足各類反滲透裝置的進水要求。
b． 合理地選擇運行條件和清洗工藝，可完全控制超濾的濃差極化問題，使此預處理方法更可靠。
c．超濾對水中的各類膠體均具有良好的去除特性,因而可以考慮擴大到凝結水精處理及離子交換除鹽系統的預處理中。
在超濾過程中，水深液在壓力推動下，流經膜表面，小於膜孔的深劑（水）及小分子溶質透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質及溶質集團被截留，隨水流排出，成為深縮液。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）具有單位溶器內充填密度高，佔地面積小等優點。
超濾技術的優缺點
與傳統分離方法相比，超濾技術具有以下特點：
1. 濾過程是在常溫下進行，條件溫和無成分破壞，因而特別適宜對熱敏感的物質，如葯物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
2. 濾過程不發生相變化，無需加熱，能耗低，無需添加化學試劑，無污染，是一種節能環保的分離技術。
3. 超濾技術分離效率高，對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。
4. 超濾過程僅採用壓力作為膜分離的動力，因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、易於控制和維護。
5. 超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到乾粉制劑。對於蛋白質溶液，一般只能得到10～50%的濃度。
超濾裝置是在一個密閉的容器中進行，以壓縮空氣為動力，推動容器內的活塞前進，使樣液形成內壓，容器底部設有堅固的膜板。小於膜板孔徑直徑的小分子，受壓力的作用被擠出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超濾開始時，由於溶質分子均勻地分布在溶液中，超濾的速度比較快。但是，隨著小分子的不斷排出，大分子被截留堆積在膜表面，濃度越來越高， 自下而上形成濃度梯度，這日才超濾速度就會逐漸減慢，這種現象稱為濃度極化現象。為了克服濃度極化現象，增加流速，設計了幾種超濾裝置：
1. 無攪拌式超濾
這種裝置比較簡單，只是在密閉的容器中施加一定壓力，使小分子和溶劑分子擠壓出膜外，無攪拌裝置濃度極化較為嚴重，只適合於濃度較稀的小量超濾。
2. 攪拌式超濾
攪拌式超濾是將超濾裝置位於電磁攪拌器之上，超濾容器內放人一支磁棒。在超濾時向容器內施加壓力的同時開動磁力攪拌器，小分子溶質和溶劑分子被排出膜外，大分子向濾膜表面堆積時，被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產生濃度極化現象，提高了超濾的速度。
4. 中空纖維超濾
由於膜板式超濾裝置，截留面積有限，中空纖維超濾是在一支空心柱內裝有許多的，中空纖維毛細管，兩端相通，管的內徑一般在0．2mm左右，有效面積可以達到1平方厘米每一根纖維毛細管像一個微型透析袋，極大地增大了滲透的表面積，提高了超濾的速度。納米膜表超濾膜也是中空超濾膜的一種。

Ⅵ 過濾器怎麼做濾液澄清度試驗

圖詳見參考資料

FIRST!

DynaSand 活性砂過濾器在市政中水回用中的應用
DynaSand 活性砂過濾器在市政中水回用中的應用
1. 王東 2.馬景輝 3.張紅麗 4.叢林
（1． 北京沃特林克環境工程有限公司， 北京 100028； 2． 國家工業水處理工程技術研究中心， 天津 300131；3．中國人民大學環境學院， 北京 100872； 4．瑞典 Nordic Water 公司， 北京 100006）
〔摘要〕採用 DynaSand 活性砂過濾器對城市污水處理廠二沉池出水進行深度處理中試試驗， 運行結果表明該裝
置用於市政中水回用是可行的， 其出水水質穩定， 各項指標優於《城市雜用水質標准》2002 年徵求意見稿的要求。並對絮凝劑的選擇和過濾器的過濾效果做了簡要分析。
〔 關鍵詞〕 過濾器； 連續過濾； 中水回用
〔 中圖分類號〕 X703．1 〔 文獻標識碼〕 A 〔 文章編號〕 1005－ 829X（2006）09－ 0059－ 03
DynaSand 活性砂過濾器是由瑞典 Waterlink AB公司發明的一種先進的， 基於逆流原理的連續過濾設備。DynaSand 活性砂過濾器至今已經有 25 a 的歷史， 目前在全世界已經有 40 000多家用戶， 在中國的應用實例已有二十多台。
活性砂過濾器不同於一般的傳統過濾器， 它是一種微絮凝過濾器， 集混凝、澄清、過濾為一體， 無需單設混凝、澄清池， 從而大大降低了一次性投資成本， 減少了佔地面積。活性砂過濾器外形為圓柱型罐， 由進水管、濾液排放堰板、洗砂水排放管、布水器和放空管等組成（ 見圖 1）。進水通過位於設備底部的入流分配管進入處理系統， 經砂床過濾後由頂部出口溢流出水。過濾時砂床截留的雜質被空氣提升泵輸送到濾罐頂部的洗砂器， 通過機械摩擦作用和
紊流作用使污染物從濾砂表面分離出來， 雜質經洗砂水出口排出， 凈砂利用自重返回砂床。
它不需停機反沖洗； 採用單級濾料， 無需級配，因而克服了普通砂過濾器水力分布不均和產生初濾液的問題； 內部沒有可移動部件， 減少了設備的維護和維修成本。同時該過濾器無需配備反沖洗水泵及用於停機切換的電動、氣動閥門和反沖洗水罐。

圖 1 活性砂過濾器結構示意
1 試驗裝置與方法
1．1 工藝流程
本中試試驗採用的工藝流程如圖 2。
試驗用水採用北小河污水處理廠二沉池出水， 經加葯後進入過濾器。過濾後出水達到《城市雜用水水質標准》， 進入清水池回用。

圖 2工藝流程
1．2 試驗裝置
DynaSand 活性砂過濾器基於逆流原理， 待處理的原水經進水管， 通過位於過濾器底部的布水器進入過濾器。水流由下向上逆流通過濾床， 經過濾後的過濾液在過濾器頂部聚集， 經溢流口流出。過濾器底部被污染的濾料通過空氣提升泵被提升到過濾器頂部的洗砂器， 通過紊流作用使污染物從活性砂中分離出來， 雜質通過清洗水出口排出， 凈砂利用自重返回砂床從而實現連續過濾。
DynaSand 活性砂過濾克服了傳統快速濾池反沖洗的「水力篩分」和「初濾液」問題。與超濾膜過濾比較， 活性砂過濾器一次性投資費用低， 不需定期更換濾膜， 控制和使用成本低。此外活性砂過濾器的連續操作方式意味著反洗泵、自動反洗閥、反洗控制系統等附屬設備均可取消從而降低一次性投資成本，同時也意味著活動部件少， 維護、保養費用更低。
1．3 試驗方法和活性砂過濾器的主要運行參數
DynaSand 活性砂過濾器安裝在北小河污水處理廠內。試驗用水為二沉池出水， 24h 連續進水， 連續出水。原水投加絮凝劑， 經管道混合器混合後進入活性砂過濾罐。設備的運行參數： 處理水量為 6m3／h， 濾速8．5 m／h， 空氣提砂泵壓力為 160 kPa， 空氣流量 1￣2m3／h， 清洗水流量為總進水流量的 1％￣3％。濾料為石英砂，粒徑1．2￣2．0mm。北小河二沉池出水水質見表1。

試驗過程中， 定期採集水樣並分析其 CODCr、BOD5、總磷、濁度、SS 等指標。各指標測試方法採用國家標准方法。
1．4 葯劑
葯劑採用聚合氯化鋁（PAC） 粉末和質量分數為35％的聚合氯化鐵（PFC）溶液。使用時將 PAC配製成質量分數為 10％的溶液。本試驗中， 僅對懸浮物 SS 進行了絮凝劑對比試驗， PAC、PFC 的投加量均為 30mg／L；其餘指標試驗都採用 PAC， 投加量為 30mg／L。
2 試驗結果分析
試驗出水水質指標採用《城市雜用水水質標准》（2002 年徵求意見稿）， 試驗出水水質見表 2。

2．1 CODCr 的去除
在城市生活污水中， CODCr 主要以懸浮狀態的顆粒有機物質和膠體狀大分子有機物質為主。活性砂過濾器對粒徑在 1 μm 以上的有機物有較好的截留作用， 故對 COD 有較好的去除效果。
進水 CODCr 的范圍為 29．0￣57．5 mg／L， 平均值為 43．20 mg／L。出水 CODCr 的范圍為 14．86 ￣ 49．62mg／L， 平均值為 28．43 mg／L， CODCr 去除率的范圍為10．79％ ￣ 62．57％， 平均去除率為 35．36％， 見圖3和圖 4。

2．2 懸浮物的去除
進水 SS 的范圍為 9．0 ￣ 84．5 mg／L， 平均值為37．28mg／L， 出水 SS 的范圍為 1．6￣55．5 mg／L， 平均值為 16．88mg／L。SS 去除率為 25．54％￣92．73％。使用聚合氯化鋁時 SS 的平均去除率為 45．97％。 投加聚合氯化鐵時 SS 的平均去除率為 75．15％。可見聚合氯化鐵去除 SS 的效果要好於聚合氯化鋁， 見圖 5 和圖 6。

2．3 磷的去除
進水總磷的范圍為 0．80 ～8．39 mg／L， 平均值為3．76 mg／L。出水總磷范圍為 0．01～7．58 mg／L。總磷去除率的范圍為 14．29％～65．44％， 見圖 7。

2．4 NH4＋ － N 的去除
本試驗裝置對氨氮的去除僅依靠活性砂床作為微生物載體， 通過濾料表面形成的微生物活性層去除， 作用比較有限。
進水 NH4＋ －N 的范圍為 16．80 ～39．56 mg／L， 出＋水 NH4＋ －N的范圍為 15．68 ～38．72 mg／L。NH4＋－N的平均去除率為 9．43％。試驗結果見圖 8。

圖 8 進出水的氨氮以及氨氮去除率的變化曲線
2．5 濁度的去除
二沉池出水中的濁度主要源於水中的懸浮顆粒和膠體物質。故濁度指標與懸浮物指標的關系較為緊密， 在一定程度上可以相互映證。通過在活性砂過濾器中的混凝、沉澱和過濾作用可以去除全部大於活性砂過濾精度的物質， 取得較好的除濁效果。進水的濁度范圍為 2．10￣12．84NTU， 平均值為 7．43NTU。出水的范圍為 0．40￣2．41 NTU， 平均值為 1．11 NTU。去除率的平均值為 82．55％。出水的濁度指標較為穩定。
試驗結果見圖 9。

圖 9 進出水的濁度以及濁度的去除率變化曲線
3 結論
中試試驗結果表明： DynaSand 活性砂過濾器對污水廠二沉池出水有較好的處理效果。該過濾器對進水水質要求寬松， 過濾效果好， 出水水質穩定， 一次性投資低， 且維護和運行費用低。

SECOND

1 結構及工作原理
眾所周知：在過濾介質表面上進行的過濾，在初期，新鮮的過濾介質使得過濾效率較高，懸浮液的粗顆粒首先在過濾介質表層架橋形成濾餅層，而較小顆粒隨濾液流走(一般過濾介質本身不能起到精密過濾的作用)，此時的濾液並不澄清(含有許多微小顆粒) 隨著過濾時間增長濾講層的增厚，微小的顆粒在濾餅層中被捕捉，濾液的澄清度不斷提高，過濾阻力不斷增加(過濾過程中可認為過濾介質阻力是一常數，但濾餅層阻力隨濾餅厚度增加而增加 )。過濾時間增長到一定
程度，微小的顆粒及膠狀物堵塞過濾介質過濾液體的流道，造成過濾介質的過濾速率下降，直至出現流道被完全堵塞。
袋式過濾器(如圖1所示)由過濾器的外殼、濾袋【如圖2所示)兩個主要部件組成，過濾過程是在過濾介質表面上進行的 過濾時對濾袋的清洗採用了非常方便的反吹逆洗工藝，是一種較新穎的壓濾裝置 它的工作原理是：濾漿(懸浮液)用泵打入壓力容器內，通過濾袋進行過濾。過濾時(如圖3所示)由於濾袋直徑比籠架大，壓濾時濾袋緊貼籠架。截獲的固相顆粒牯附在濾袋錶面上形成濾餅，通過濾袋過濾後的濾液排出殼體。當粘附在濾袋錶面濾餅層達到操作中的最佳厚度時停止過濾，排出殘液，利用壓縮空氣反吹濾袋卸渣。反吹時濾袋膨脹恢復到原來的直徑，濾袋外壁的濾餅龜裂成互不相連的小塊，反吹風使濾袋不斷振動，小塊濾餅不斷下落，脫落礙干凈且迅速。卸下濾餅後，再用洗滌水反冼濾袋，從而使濾袋得到再生。袋式過濾器應用這種反吹逆洗技術，可使濾袋經常地保持著清潔狀態，始終處在較佳的狀態下過濾。因而袋式過濾器特別適應於含有較多微小的顆粒以及膠狀物的難過濾懸浮液的分離。

2.實驗裝置及實驗結果
實驗裝置是一台以濾袋為過濾介質的單管過濾器，過濾介質由12根直徑6 mm．長1 200 mm的1cr]8Ni9Ti圓鋼與環形拉筋焊接組成的鼠籠式支架，在其上套上2 0#滌綸布製造的濾袋而成(實際過濾面積為0．38 m )。實驗用濾漿取自鍋爐水膜除塵器循環排污水池，其固體粒徑分析和固液比十見表l和表2 在整個實驗過程中濾漿保持為恆壓。實驗結果見圖4和圖5。

根據圖中曲線分折，濾漿中含有微小的固體顆粒，過濾初期濾液呈現渾濁t含固體顆粒量較高)，但濾袋的表面形成一定厚度的濾餅後，即顯澄清 圖中曲線表明，在啟動濾漿泵10mitt後，濾液的固液比趨於穩定值，即0 35 mg／m1左右，濾液中固相顆粒均在3 173以下。濾漿中固相濃度高，濾餅的厚度增加的快+濾液中固液比趨於穩定值也越快。過濾速率與過濾壓力有關，壓力增大，過濾速率增大 當推動力一定時，過濾速率隨著過濾時間的增長而逐漸降低並隨著濾1砬中固坡比的增大而降低，這反映了過濾介質表面形成的固體顆粒層厚度的變化。
3 結束語
袋式過濾器具備以下優點：
A、過濾元件豎直裝在殼體內，結構十分緊離，單位容積內的過濾面積大
B、濾袋過濾阻力小，過濾速度高，再生快，價格便宜；
C、結構簡單，操作維修方便，重量輕，裝卸方便，反吹卸渣較干凈；
D、過濾效果好，特別適應於分離含有較多微小的顆粒以及膠狀物的難過濾懸浮液。
http://china.toocle.com/forum/threads-369441.64858.1.html

Ⅶ 做超濾實驗時，超濾膜如何預處理

不知你要做的實驗原液是何種物質，要區別對待。一般超濾膜在出廠時都做過保養，分為干態保存和濕法保存。乾的拿來直接通水就可使用了，濕法的要將保護液放干凈方可使用，否則會和實驗原液發生混合，影響效果。

Ⅷ 超濾膜裝置的適用范圍是什麼

超濾膜基本原理是在常溫下以一定壓力和流量，利用不對稱微孔結構和半透膜介質，依靠膜兩側的壓力差作為推動力，以錯流方式進行過濾，使溶劑及小分子物質通過，大分子物質和微粒子如蛋白質、水溶性高聚物、細菌、膠體等被濾膜阻留，從而達到分離、分級、純化、濃縮目的的一種新型膜分離技術。超濾膜元件是把一束束的膜絲兩端以環氧樹脂密封，使得每根膜絲外表面之間密封，與膜外殼之間聯合起來形成獨立的原水空間和產水空間。 超濾膜裝置則是把單支的超濾膜元件按一定的排列布置並聯到一起，通過主幹管道的自動閥門和水泵控制所有超濾膜元件過濾、正洗、反洗的周期性運行，並配備必要的保護措施的集成化設備。

Ⅸ 超濾膜孔徑如何測定

超濾膜孔徑的測定微孔濾膜的孔徑分離效率是關鍵所在，所以評價濾膜孔徑甚為重要。

目前大致採用以下方法：

一、直接測量法

1.直接法測膜孔徑

（1）電子顯微鏡

掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）電子顯微鏡表徵膜的孔徑、孔徑分布及膜的形態結構。

制樣至關重要。濕膜樣品要經過脫水、蒸鍍、復型等處理。

逐級脫水法：膜樣品用5%餓酸固定，然後在提取器中用CCl4或乙醇逐級脫水，再用環氧樹脂包埋固化，最後用超薄切片機切成薄片。適用透射電子顯微鏡的觀察。

低溫冷凍脫水法：膜樣品放在液氮或其他低溫介質中冷凍，使膜樣品中的水急速冷凍為細小的結晶，然後在低溫（至少低於-60°C）和低真空下，使冷凍的結晶逐級升華。這樣制備的膜樣品不收縮，經鍍金或復型，可用電子顯微鏡觀測。

微濾膜的孔徑為0.05-10m，掃描電鏡可分辨。

超濾膜的孔徑為1nm-30mm，掃描電鏡的解析度低於5-10nmnm，所以採用掃描電鏡觀測超濾膜的結構是困難的。

透射電鏡的解析度比掃描電鏡要高得多，約為3-4A正確制樣，高解析度的透射電鏡可以觀測超濾膜的表面細微結構。

環境掃描電子顯微鏡（ESEM），克服了常規SEM的局限性。使濕的、油性的、臟的和不導電的樣品不經處理就可直接上機觀測。

二、間接測量法

間接法是利用與孔徑有關的物理現象，通過實驗測出相應的物理參數，在假設孔徑為均勻直通圓孔的假設條件下，計算得到膜的等效孔徑，主要方法有泡點壓力法、壓汞法、氮氣吸附法、液液置換法、氣體滲透法、截留分子量法、懸浮液過濾法。

泡點法：

泡點壓力所對應膜的最大孔徑。實測時，膜應被液體完全潤濕，否則將帶來誤差。

親水性膜採用水為潤濕液體；疏水性膜採用醇為潤濕液體。

測定步驟

a將樣品平行於液面浸入蒸餾水中，使其完全濕潤b將濾膜置於測試池上，壓上光滑的多孔板c在多孔板上加入3-5mm深的水d開通氣源，使壓力緩慢上升，當濾膜表面出現第一個氣泡並連續出泡時的氣體壓力值，帶入公式可求出樣品最大孔徑值。

e氣泡出現最多時的壓力值，帶入公式可求出樣品最小孔徑。

f由最大孔徑與最小孔徑即可算出平均孔徑。

（1）電鏡法比較直觀，但屬破壞性檢測，也只能得到局部信息

（2）泡壓法（又稱氣體滲透法）只局限於測定膜孔中的最大孔徑，用於小孔徑超濾膜的測定時所需壓力遠高於膜的使用壓力，故一般認為只適用於微濾膜的測定。

Ⅹ 第三節超濾

膜處理技術作為一項新型的高效分離技術，因其工藝簡單、操作方便、設備緊湊、分離效果好、經濟性高，進年來在水處理、環保、醫葯、食品、化工等領域得到快速應用。在解決水資源缺乏的問題上，膜處理技術起到了非常重要的作用。在水與廢水循環回用方面，膜的特殊作用顯得十分重要，尤其在水供應缺乏的地區，更引起了人們的廣泛關注。

微濾、超濾、納濾、反滲透均屬於外力驅動型膜處理技術。目前，在幾種主要的膜分離技術中，以超濾和反滲透的應用最為廣泛。

超濾過程是以膜兩側壓差為驅動力、以機械篩分為基礎的溶液分離過程。超濾膜的孔徑為0.005～1.0μm。比超濾膜孔徑小的物質和溶解在水中的物質能作為透過液透過濾膜，不能透過濾膜的物質將被截留下來濃縮在排放液中。因此，產水（透過液）含有水、 離子和小分子物質，而膠體物質、顆粒、細菌、病毒和原生動物將被膜去除。膜分離過程為動態過濾過程，大分子溶質被膜阻隔，隨濃縮液流出膜組件。膜不易被堵塞，可連續長期使用。超濾過程可在常溫、低壓下運行，無相態變化，高效節能。圖2-4所示為超濾膜的基本原理。

要過濾的水由超濾給水泵加壓後輸送到膜組件中，由於膜內外的壓差作用，水滲過濾膜，而水中雜質則被截留，無法透過濾膜。如果分離的雜質在膜上過多沉積，會導致難溶性鹽聚集在膜表面形成覆蓋層進而結垢。為了避免這一點，往往在分離過程中讓雜質隨一部分水作為濃縮液流出去。根據膜的類型和應用不同，這樣的過程要持續進行或者在迴流時進行。超濾同傳統的凈化方式如絮凝、沉澱以及砂濾比較，其過濾的水質穩定、設備管理比較簡單，不會產生過濾殘渣或絮凝污泥等廢棄物。

當超濾用於水處理時，其材質的化學穩定性和親水性是兩個最重要的性質。化學穩定性決定了材料在酸鹼、氧化劑、微生物等作用下的壽命，還直接關繫到清洗可以採取的方法；親水性則決定了膜材料對水中有機污染物的吸附程度，影響膜的通量。超濾膜有各種類型和規格，可根據實際需要選用。

1.超濾膜制備所需的化學材料

製造超濾膜的材料有很多：但用於製造中空纖維式超濾膜的材料主要為成纖性能良好的高分子材料。對膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、耐酸鹼性、抗微生物侵蝕性和抗氧化性，並且具有良好的親水性，以得到較高的水通量和抗污染能力。目前：常用的中空纖維式超濾膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚碸(PFS)、聚碸(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)等。性能優良的聚偏氟乙烯和聚醚碸是日前最廣泛使用的超濾膜材料。

2.超濾膜組件的結構

超濾膜一般可分為板框式(板式)、卷式、管式、中空纖維式等多種結構。

板式超濾膜是最原始的一種膜結構，主要用於大顆粒物質的分離，由於其佔地面積大，能耗高， 逐步被市場所淘汰。

卷式膜組件也被稱作螺旋卷式膜組件，由於其所用的膜易於大規模工業化生產，制備的 組件也易於工業化，所以獲得了廣泛的應用，涵蓋了反滲透、納濾、超濾、微濾四種膜分離過程，並在反滲透、納濾領域有著最高的使用率。

管式超濾膜能較大范圍地耐懸浮固體和纖維、蛋白等物質，對料液的前處理要求低，對料液可以進行高倍濃縮，但設備的投資費用高，佔地面積大。

在眾多的膜組件結構形式中，目前以中空纖維式超濾膜為主，組件的結構需要考慮盡量提高膜的填充密度，增加單位體積的產水量，盡量減小濃差極化的影響，便於清洗，製造成本低。

目前中空纖維式超濾膜以其不可比擬的優勢成為超濾的最主要形式。根據緻密層位置的不同，中空纖維式超濾膜又可分為內壓膜、外壓膜兩種，如圖2-5所示。外壓中空纖濾膜是將原液經壓差沿維式超徑向由外向內滲透過中空纖維成為透過液，而其截留的物質則匯在中空纖維的外部。該膜進水流道在膜絲之間，膜絲存在一定的自由活動空間，因而更適合原水水質較差、懸浮物含量較高的情況。內壓中空纖維式超濾膜中的原液進人中空纖維的內部，經壓差驅動，沿徑向由內向外透過中空纖維成為透過液，濃縮液則留在中空纖維的內部，由另一端流出。該膜進水流道是中空纖維的內腔，為防止堵塞，對進水的顆粒粒徑和含量都有較嚴格的要求，因而適合於原水水質較好的工況。

3.超濾膜組件的截留性能

⑴對微粒的截留。利用超濾通常可以將濾液的渾濁度降到0.1NTU以下。在原水濁度不穩定的情況下：使用超濾比較合適。與傳統的凈化過程相比，超濾可以非常容易地實現自動化。

⑵對有機質的截留。有機質包括微粒、膠體和能溶於水的有機物質。由於超濾對不同類型的有機質的截留能力不同，因此其凈化效率就取決於水中有機質的成分組成。與傳統的方式相比，用超濾的方法既不必考慮沉澱作用，又不必注意凝固物的可過濾性，因為超濾的凈化效率與凝固物的形狀和密度無關。根據是否絮凝與原水的水質不同，超濾對有機質的截留率為40%～60%。

超濾系統的運行有 全流過濾和錯流過濾兩種模式，全流過濾時 · 進水全部透過膜表面成為產水；而錯流過濾時、一部分進水透過膜表面成為產水、另二部分則帶雜質排出成為濃水。全流過濾能耗低、操作壓力低，因而運行成本更低；錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。當超濾的濾液通量較低時、超濾膜的過濾負荷低，膜面形成的污染物容易被清除，因而長期濾液通量穩定；當濾液通量較高時，超濾膜發生不可恢復的污堵的傾向增大，清洗液的恢復率下降 · 不利於長期保持濾液通量的穩定。

(一)過濾模式

1.全流過濾模式

一般當原水中懸浮物和膠體含量較低(如SS<5、濁度<5NTU)時採用。原水以較低的錯流流速進入膜管，濃水則以一定比例從膜管另一端排出。產水在膜管過濾液側產出，水回收率通常是90%～99%，這由原水水質決定，和循環模式相比、全流過濾模式的操作成本較低，但水回收率和系統的出水能力可能會受限制。這種模式通常需要定期快沖和反沖來維持系統出力、當污物積累到一定程度時 · 就需要通過化學清洗來進行處理。

2.錯流過濾模式

原水中懸浮物含量較高及在大多數非水應用領域，需要通過減少回收率來保持膜管內部的高流速、這樣就會產生大量的廢水。為了避免浪費，排出的濃水會被重新加壓迴流到膜管內。這樣，雖然降低了膜管的回收率，但對於整個系統，回收率仍然很高。在這種模式下，進水連續地在膜表面循環，高速的循環水阻止了微粒在膜表面的堆積、並增加了濾液通量。因為較少的進水成為產水，為了一獲得相同的產率，錯流過濾模式的能耗就比全流過濾模式的大。

(二)超濾膜的運行

超濾膜運行前應按以下步序進行檢查和啟動工作：

⑴進水水質檢查。重點是檢查進水濁度，當濁度在系統限定值范圍內時、方可運行超濾設備，其次是檢查水中余氯含量及pH值。

⑵系統檢查。按工藝路線圖，檢查設備及連接是否正確，同時檢查閥門的開啟狀態是否正確。對於手動操作的系統要特別注意，開機時進水閥不能全開、濃水閥和產水閥應全開以避免開機時壓力過大，造成對超濾膜的沖擊 · 從而損壞設備。

⑶儀表的檢查。檢驗各儀表是否正常，尤其是壓力表是否完好。

⑷啟動。當做好開機前的准備工作後。可試啟動系統，即打開電源，啟動泵後，立即停止，檢查泵的葉輪轉向是否正確，泵的運轉有無異常雜訊。當確認泵正常後，方可正式啟動泵，啟動後，應檢查介面、管線有無滲漏，在自控程序運轉的第一個周期內，應檢驗閥門的啟閉是否正常，各種儀表運轉是否正常。

⑸運行。設備運行時，應定時檢查儀表是否正常，泵有無異常雜訊，產水水質是否符合要求，尤其要注意壓力表和產水流量，當出現異常時，應立即停機檢査。一般全自動控制設計時，均考慮了系統的自我保護，若出現異常，系統會自動停運並報警。設備運行過程中，應按設計要求做好設備監控和記錄工作；按設計要求定期對設備進行清洗、滅菌和消毒；應定期對設備進行排氣或檢查自動排氣閥的工作狀態。

⑹停機。①先降低系統壓力和跨膜壓差，然後停機。②當停機時間不超過7天時，可每天對設備進行20～60min(時間以一個過濾、順沖、反洗、順沖周期為准)的保護性運行，以使新鮮的水置換出設備內的存水。③當設備長期停用時，應先對設備進行徹底的清洗和消毒，然後將膜保護劑和抑菌劑注入設備中，封閉好設備所有介面，以保持膜的濕潤，防止設備內滋生細菌和藻類。

(三)超濾膜的污染

膜污染是指料液中的顆粒、膠體或溶質大分子通過物理吸附、化學作用或機械截留等作用在膜的表面吸附、沉積造成膜孔堵塞，使膜發生透過通量與分離特性明顯變化的過程。超濾過程中膜的吸附現象被認為是造成膜污染的關健，吸附污染與膜、溶劑和溶質三者的相互作用有關。由於膜組分的化學性質、結構不同、因此產生吸附作用的機理也不同、一般可分為靜電作用、疏水作用等。

(四)超濾系統的清洗

在超濾過程中，由於分離物質及其他雜質在膜表面會逐漸積聚，對膜造成污染和堵塞，因此膜的清洗是超濾系統中不可缺少的操作過程，膜的有效清洗是延長膜使用壽命的重要手段。超濾膜常用的清洗方法主要有物理清洗和化學清洗兩大類，超濾系統的清洗包括水的正洗和反洗、氣洗、化學清洗等。其中，水的正洗和反洗可以清除膜表面的濾餅層；而氣法則利用氣的強烈湍流，更有效地清除膜表面的污染層；化學清洗則通過化學反應宋清除膠體、有機物、無機鹽等在超濾膜表面和內部進水形成的污堵。

(五)超濾系統反洗

超濾反洗用水為超濾產水，因為反洗水帶進的懸浮物將會集聚在支撐結構內而隨後不斷釋放出顆粒、細菌和TOC等，所以原水不適宜作反洗用水。

隨著超濾膜組件的長期使用，水中的雜質會沉積到膜上，使膜的分離性能逐漸受到影響。因此，在運行中當超濾膜的產水量下降20%以上或使用1～4個月時，需要對超濾進進行化學清洗，以便及時去除超濾膜上的污染物，防止超濾膜形成頑固性結垢 · 及時恢復膜的性能。

化學清洗分為酸性溶液清洗和鹼性溶液清洗。當進水中硬度較高或金屬離子（如鐵離子)的含量超過設計標准，從而對膜的進水側造成無機物污染時 · 需採用酸性溶液對超濾裝置進行清洗。對於生物污染的超濾膜，需採用鹼性溶液對超濾膜裝置進行清洗。清洗時應注意以下幾點：

⑴所有清洗劑都必須從超濾系統的進水側進人組件，以防止清洗劑中可能存在的雜質從緻密過濾層的背面進人膜絲壁的內部。

⑵超濾系統進行化學清洗前都先進行徹底的反洗。

⑶超濾系統的整個化學清洗過程需要2～4h；如果污堵嚴重，需要浸泡12h以上。

⑷清洗後，超濾系統停機時間如果超過三天，則必須按照長時間關閉的要求對超濾系進行保養維護。

⑸清洗液必須使用超濾產水或者更優質的水配製。

⑹清洗劑在循環進膜組件前必須去除其中可能存在的污染物

⑺清洗液溫度一般可控制在10～40℃，提高清洗液溫度能夠提高清洗的效率。

⑻必要時，可採用多種清洗劑清洗，但清洗劑和殺菌劑不能對膜和組件材料造成損傷。每次清洗後，應排盡清洗劑，用超濾或反滲透產水將系統沖洗干凈，才可再用另一種清洗劑清洗。

對反滲透膜的化學清洗不能太頻繁，以防止膜元件造成不可逆的損傷。