高分子超濾膜的制備方法

A. 超濾系統工藝流程圖

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，佔地面積小等優點。以下是我為大家整理的關於超濾系統工藝流程圖，給大家作為參考，歡迎閱讀!

超濾系統工藝流程圖

超濾系統的應用

超濾膜的最小截留分子量為500道爾頓，在生物制葯中可用來分離蛋白質、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超濾的優點是沒有相轉移，無需添加任何強烈化學物質，可以在低溫下操作，過濾速率較快，便於做無菌處理等。所有這些都能使分離操作簡化，避免了生物活性物質的活力損失和變性。

由於超濾技術有以上諸多優點，故常被用作：

(1)大分子物質的脫鹽和濃縮，以及大分子物質溶劑系統的交換平衡。

(2)大分子物質的分級分離。

(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。

超濾技術已成為制葯工業、食品工業、電子工業以及環境保護諸領域中不可缺少的有力工具[2] 。

濾膜

超濾技術的關鍵是膜。膜有各種不同的類型和規格，可根據工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜，即常用的微孔薄膜，其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產了一些各向異性的不對稱超濾膜，其中一種各向異性擴散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"(厚約0.1mm～1.0mm)，和一層相對厚得多的(約1mm)更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚層決定了膜的選擇性，而海綿層增加了機械強度。由於皮膚層非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶質阻塞而導致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物製成。近來為適應制葯和食品工業上滅菌的需要，發展了非纖維型的各向膜，例如聚碸膜、聚碸醯胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1～14都是穩定的，且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩定的，若使用恰當，能連續用1～2年。暫時不用，可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標主要有：水通量[cm3/(cm2?h)];截留率(以百分率%表示);化學物理穩定性(包括機械強度)等。

裝置

超濾裝置一般由若干超濾組件構成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由於超濾法處理的液體多數是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質極易粘附和沉積於膜表面上，造成嚴重的濃差極化和堵塞，這是超濾法最關鍵的問題，要克服濃差極化，通常可加大液體流量，加強湍流和加強攪拌。

廢水處理

在生物製品中應用超濾法有很高的經濟效益，例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的，該工藝流程硫酸銨耗量大，能源消耗多，操作時間長，透析過程易產生污染。改用超濾工藝後，平均回收率可達97.18%;吸附損失為1.69%;透過損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產量和質量，每年可節省硫酸銨6.2噸，自來水16000噸。目前國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。國內的知名廠家有立升。

超濾在廢水處理中的應用

(1)還原性染料廢水處理;

(2)電泳塗漆廢水處理;

(3)含乳化油廢水處理;

(4)生活污水處理

凈水器

一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過

濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm;超濾膜(UF)為0.001～0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術，即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多，如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的，它能將細小物體放行，而將個頭較大的截留下來。可是，您聽說過能篩分子的篩子嗎?超膜--這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來!那麼，到底什麼是超濾膜呢? 超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超濾廚飲用兩用機：①PP棉濾芯、②活性碳、③納米膜表超濾膜濾芯、④復合濾芯，五級過濾設備多加了一個後置活性炭，六級的多加了一個礦化濾芯就成立市場上見到的直飲水機。更多級的就加更多針對性的濾芯。

配套設備

(1)增壓泵超濾膜以力差為推動力進行過濾，當原水的水壓不能滿足過濾需求時，系統需要增加泵加壓，以實現超濾膜分離作用，由於超濾膜的工作壓力較低，一般小於O·7MPa，故在系統設計時，一般選用離心泵，選擇離心泵的主要依據是揚程、流量、泵體材質，其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。

①揚程和流量的選擇根據超濾系統設計中所需要的進水工作壓力，跨膜壓差和通水流量，來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應當等於或略大於設計供水量和工作壓力，以滿足超濾系統的正常運行。

②泵體材質的選擇根據原水水質的情況來選擇合適的泵體材質以減少投資成本，其材質不能與原水中的成分產生任何反應，也不能有溶解現象。當原水的pH值為6.5～8.5時可選用鑄鐵泵體;當原水為海水時，應選耐海水腐蝕的塑料泵體;醫葯和食品工業水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。

化學清洗泵一般選擇耐化學葯劑的泵體。

(2)減壓閥 當原水水壓大於系統設計水壓時，要對原水進行減壓。一般採用可減靜壓的減壓閥來實現，減壓閥減壓的精度視超濾系統而定。另根據原水的水質選擇適合材質的減壓閥，一般可選的材質為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。

(3)物理清洗和化學清洗系統 清洗系統主要由配葯箱、凈水箱、循環泵組成，採用氣水混合清洗的還包括空壓機，一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關閉產水閥，全開濃水閥，使原水以快於正常工作狀態時的流速沖刷膜表面，去除污垢。反沖洗是關閉原水閥採用循環泵，將凈水箱中的水從產水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜，沖刷掉膜表面的污染物，並使其從濃水口排出，反沖洗後，馬上進行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出，為了加強清洗效果，順沖時，可採用氣水混合液進行沖洗。

化學清洗系統是用循環泵將配葯箱內的清洗液送入超濾系統，進行循環清洗和浸泡，靠化學葯品的作用去除膜表面的污垢，以恢復膜的產水能力，維持設計流量要求。

(4)消毒滅菌系統超濾的消毒滅菌系統所用設備和操作程序與化學清洗系統相同，僅需要將清洗液換成滅菌液即可，一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫，在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質和滅菌劑濃度。例如Ps材質膜不能採用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑，否則會對膜造成不可逆的通量損失。

(5)自動化計量、監控和儀表

①計量水流量採用流量表來計量，流量計有轉子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。在超濾系統中大多採用玻璃浮子(轉子)流量計，主要是顯示直觀，價格低，一台超濾系統最少需要設置兩個流量計以便觀察，一個是產水流量計，一個是濃水流量計或原水進水流量計。 流量計規格的選擇是根據系統的流量大小而定，浮子流量計的選擇通常選用的量程為1.5～2倍的實際最大測量流量。

②監控系統及儀表超濾系統在運行時，必須嚴格按照設計參數進行操作，這需要系統的相關參數進行監控，其中主要的監控項目是水質、流量、壓力，可以手動操作，也可採用儀表和可編程式控制制器對系統進行自動控制。

對水質的監控可採用水質監測儀進行，對水壓的監控可採用壓力開關和壓力表進行，對流量的控制可採用電子流量計進行監測，並將監測信號反饋到PLC中，然後來控制泵，閥門及清洗系統，從而實現系統的自動化。

B. 中空纖維超濾膜

中空纖維超濾膜是超濾膜的一種。它是超濾技術中最為成熟與先進的一種技術。中空纖維分外徑:和內徑，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質的分子量表達，截留分子量可達幾千至幾萬。原水在中空纖維膜外側或內腔加壓流動，分別構成外壓式與內壓式。超濾是動態過濾過程，被截留物質可隨濃液排除，可長期連續運行。超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一。

C. 超濾膜是用什麼製造的呢

主要是化學合成物，常用的有PVC膜、PAN膜、PVDF膜等多種。PVC膜就是大家所熟悉的塑料薄膜了，這種膜目前在國內凈水器中應用比較廣泛，是一種較成熟的技術，但PVC材料本身有異味（這個聞聞就知道了），應用在凈水器上會使過濾出來的水口感較差，且加熱後無法去除，解決辦法只有一個，就是在PVC膜後加活性炭來吸附異味，增加口感。主要是化學合成物，常用的有PVC膜、PAN膜、PVDF膜等多種。PVC膜就是大家所熟悉的塑料薄膜了，這種膜目前在國內凈水器中應用比較廣泛，是一種較成熟的技術，但PVC材料本身有異味（這個聞聞就知道了），應用在凈水器上會使過濾出來的水口感較差，且加熱後無法去除，解決辦法只有一個，就是在PVC膜後加活性炭來吸附異味，增加口感。

D. 制備超濾膜和微濾膜的方法是一樣的，為什麼製得的膜孔徑卻不同

微濾膜根據成膜材料分為無機膜和有機高分子膜，無機膜又分為陶瓷膜和金屬膜，有機專高分子膜又分為天然高屬分子膜和合成高分子膜;根據膜的形式又分為平板膜、管式膜、卷式膜和中空纖維膜;根據制膜原理，高分子膜的制備方法分為溶出法(干-濕法)、拉伸成孔法、相轉化法、熱致相法，浸塗法、輻照法、表面化學改性法、核徑跡法、動力形成法等。無機膜的制備方法主要有溶膠—凝膠法、燒結法、化學沉澱法等。過濾膜根據微孔孔徑的大小分為微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)四種形式，微濾膜一般指過濾孔徑在0.1-1微米之間的過濾膜。

E. 吐溫80在高分子超濾膜制備中起啥作用

高分子超濾膜法在水處理及其他工業凈化、濃縮、分離過程中，可以作為工藝過程內的預處容理，也可以作為工藝過程的深度處理。在廣泛應用的水處理工藝過程中，常作為深度凈化的手段。根據中空纖維超濾膜的特性，有一定的供水前處理要求。因為水中的懸浮物、膠體、微生物和其他雜質會附於膜表面，而使膜受到污染。由於超濾膜水通量比較大，被截留雜質在膜表面上的濃度迅速增大產生所謂濃度極化現象，更為嚴重的是有一些很細小的微粒會進入膜孔內而堵塞水通道。另外，水中微生物及其新陳代謝產物生成粘性物質也會附著在膜表面。這些因素都會導致超濾膜透水率的下降以及分離性能的變化。同時對超濾供水溫度、 PH 值和濃度等也有一定限度的要求。因此對超濾供水必須進行適當的預處理和調整水質，滿足供水要求條件，以延長超濾膜的使用壽命，降低水處理的費用。

F. PVC中空纖維超濾膜的制備

中空纖維超濾膜是超濾膜的一種.它是超濾技術中最為成熟與先進的一種技內術.中空纖維分外徑:和內徑容,中空纖維管壁上布滿微孔,孔徑以能截留物質的分子量表達,截留分子量可達幾千至幾萬.原水在中空纖維膜外側或內腔加壓流動,分別構成外壓式與內壓式.超濾是動態過濾過程,被截留物質可隨濃液排除,可長期連續運行.超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一.

G. 超濾膜怎麼生產

中空纖維式超濾膜的制備: 超濾膜的制備方法很多，而中空纖維超濾內膜主要採用相轉換法。容 相轉換法主要有浸漬凝膠法、溶劑蒸發凝膠法和溶出法等。目前商品化的中空纖維超濾膜主要採用浸漬凝膠法制備，制膜過程大致可分為七個步驟: (1)將制膜材料溶入特定的溶劑中，並根據需要加入相應致孔添加劑; (2)通過攪拌使膜材料充分溶解，而成為均勻的制膜液; (3)過濾去掉未溶解的其他雜質; (4)脫除溶液中微細的氣泡; (5)在紡絲機中用特製的噴絲頭擠出形成中空狀原纖; (6)使原纖中部分溶劑蒸發; (7)將原纖漬於對膜材料是非溶劑的凝固浴中(通常是水或水溶液)，液態原纖立即凝固成固態中空纖維; (8)後處理使中空纖維具備某種固有性能。

H. 超濾膜主要是由材料做成的

超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超濾膜
我們都知道篩子是用來篩東西的，它能將細小物體放行，而將個頭較大的截留下來。可是，您聽說過能篩分子的篩子嗎？超膜 －－這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來！那麼，到底什麼是超濾膜呢？

超濾膜是一種具有超級「篩分」分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發絲的1‰！在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾；後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置就實現了工業化。超濾膜的工業應用十分廣泛，已成為新型化工單元操作之一。用於分離、濃縮、純化生物製品、醫葯製品以及食品工業中；還用於血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。在我國已成功地利用超濾膜進行了中草葯的濃縮提純。超濾膜隨著技術的進步，其篩選功能必將得到改進和加強，對人類社會的貢獻也將越來越大。

I. 超濾膜的種類以及製作工藝

超濾膜的分類有很多：
按照膜組件的不同分類：有管式超濾膜，板框式超濾膜，卷式超濾膜和中空纖維式超濾膜。
按照壓力驅動形式的不同：可以分為外壓式和外壓式。
膜材料的不同分類：有機超濾膜和無機超濾膜兩種。
有機超濾膜按材質又可以分：
1、聚碸類
如聚碸(PS)、磺化聚碸(SPS)、聚醚碸(PES)等。用這種材料制膜，易成型，膜機械強度好，耐熱、耐化學性能也較好，是目前用得較多的材料。
2、聚烯烴類
主要是聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN)。同聚碸相似，它的機械和化學性能較好。PAN的腈基是強極性基因，但PAN並不十分親水，通常引入另一種共聚單體(如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯)，以增加鏈的柔韌性和親水性，從而改變其加工性。
3、氟材料
目前主要用的是聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTEE)，這種材料的超濾膜具有極優良的機械強度和耐高溫、耐化學侵蝕性能，使用溫度一40～260~C，可在強酸、強鹼和多種有機溶劑條件下使用，但成本很高。
4、聚氯乙烯(PVC)
這種材料製造的超濾膜具有優良的機械強度和極佳的化學侵蝕性性能，材料來源廣泛、穩定，成本適中，可以製造出優良的超濾膜，尤其是可以製造出在跨膜壓差很低的條件下，單位膜面積產水量卻很高的超濾膜。
5、其他材料除上述材料外，還有聚碸醯胺、聚醚酮、聚脂肪醯胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺等。