水处理中超滤膜的应用

A. 超滤技术在水处理中的应用有哪些

超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜系统，平均孔径在3-100nm，超滤膜是一种能够专将溶液进行净化属，分离，浓缩的膜分离技术，其截留机理主要是筛分作用，但有时候膜孔比溶剂分子大，又比溶质分子大，股膜便面的化学特性也起到截留的作用，以膜两侧的压力差为推动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只容许水及低分子量溶质通过，从而达到溶液的净化，分离，与浓缩的目的。

B. 超滤的应用

超滤膜的最小截留分子量为500道尔顿，在生物制药中可用来分离蛋白质、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超滤的优点是没有相转移，无需添加任何强烈化学物质，可以在低温下操作，过滤速率较快，便于做无菌处理等。所有这些都能使分离操作简化，避免了生物活性物质的活力损失和变性。
由于超滤技术有以上诸多优点，故常被用作：
(1)大分子物质的脱盐和浓缩，以及大分子物质溶剂系统的交换平衡。
(2)大分子物质的分级分离。
(3)生化制剂或其他制剂的去热原处理。
超滤技术已成为制药工业、食品工业、电子工业以及环境保护诸领域中不可缺少的有力工具 。 超滤技术的关键是膜。膜有各种不同的类型和规格，可根据工作的需要来选用。早期的膜是各向同性的均匀膜，即常用的微孔薄膜，其孔径通常是0.05mm 和0.025mm。近几年来生产了一些各向异性的不对称超滤膜，其中一种各向异性扩散膜是由一层非常薄的、具有一定孔径的多孔皮肤层（厚约0.1mm～1.0mm），和一层相对厚得多的（约1mm）更易通渗的、作为支撑用的海绵层组成。皮肤层决定了膜的选择性，而海绵层增加了机械强度。由于皮肤层非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶质阻塞而导致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纤维或硝酸纤维或此二者的混合物制成。近来为适应制药和食品工业上灭菌的需要，发展了非纤维型的各向膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。这种膜在pH 1～14都是稳定的，且能在90℃下正常工作。超滤膜通常是比较稳定的，若使用恰当，能连续用1～2年。暂时不用，可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超滤膜的基本性能指标主要有：水通量[cm3/(cm2?h)]；截留率（以百分率%表示）；化学物理稳定性（包括机械强度）等。
超滤装置一般由若干超滤组件构成。通常可分为板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式四种主要类型。由于超滤法处理的液体多数是含有水溶性生物大分子、有机胶体、多糖及微生物等。这些物质极易粘附和沉积于膜表面上，造成严重的浓差极化和堵塞，这是超滤法最关键的问题，要克服浓差极化，通常可加大液体流量，加强湍流和加强搅拌。
在生物制品中应用超滤法有很高的经济效益，例如供静脉注射的25%人胎盘血白蛋白（即胎白）通常是用硫酸铵盐析法、透析脱盐、真空浓缩等工艺制备的，该工艺流程硫酸铵耗量大，能源消耗多，操作时间长，透析过程易产生污染。改用超滤工艺后，平均回收率可达97.18%；吸附损失为1.69%；透过损失为1.23%；截留率为98.77%。大幅度提高了白蛋白的产量和质量，每年可节省硫酸铵6.2吨，自来水16000吨。目前国外生产超滤膜和超滤装置最有名的厂家是美国的Milipore公司和德国的Sartorius公司。国内的知名厂家有立升。
超滤在废水处理中的应用
（1）还原性染料废水处理；
（2）电泳涂漆废水处理；
（3）含乳化油废水处理；
（4）生活污水处理 一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过
滤方法为超滤膜过滤。超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，也常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离，其应用领域在不断扩大。以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三类。它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时，则微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.02～10μm；超滤膜(UF)为0.001～0.02μm；逆渗透膜(RO)为0.0001～0.001μm。由此可知，超滤膜最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。超滤膜的制膜技术，即获得预期尺寸和窄分布微孔的技术是极其重要的。孔的控制因素较多，如根据制膜时溶液的种类和浓度、蒸发及凝聚条件等不同可得到不同孔径及孔径分布的超滤膜。超滤膜一般为高分子分离膜，用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超滤膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式，广泛用于如医药工业、食品工业、环境工程等。我们都知道筛子是用来筛东西的，它能将细小物体放行，而将个头较大的截留下来。可是，您听说过能筛分子的筛子吗？超膜－－这种超级筛子能将尺寸不等的分子筛分开来！那么，到底什么是超滤膜呢？ 超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米，也就是说只有一根头发丝的1‰！在膜的一侧施以适当压力，就能筛出大于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层过滤；后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
超滤厨饮用两用机：①PP棉滤芯、②活性碳、③纳米膜表超滤膜滤芯、④复合滤芯，五级过滤设备多加了一个后置活性炭，六级的多加了一个矿化滤芯就成立市场上见到的直饮水机。更多级的就加更多针对性的滤芯。 (1)增压泵超滤膜以力差为推动力进行过滤，当原水的水压不能满足过滤需求时，系统需要增加泵加压，以实现超滤膜分离作用，由于超滤膜的工作压力较低，一般小于O·7MPa，故在系统设计时，一般选用离心泵，选择离心泵的主要依据是扬程、流量、泵体材质，其次是泵的体积大小、外观造型和价格等。
①扬程和流量的选择根据超滤系统设计中所需要的进水工作压力，跨膜压差和通水流量，来选择泵的扬程和流量。一般选择水泵的扬程和流量应当等于或略大于设计供水量和工作压力，以满足超滤系统的正常运行。
②泵体材质的选择根据原水水质的情况来选择合适的泵体材质以减少投资成本，其材质不能与原水中的成分产生任何反应，也不能有溶解现象。当原水的pH值为6．5～8．5时可选用铸铁泵体；当原水为海水时，应选耐海水腐蚀的塑料泵体；医药和食品工业水处理却一般选择使用不锈钢泵体。
化学清洗泵一般选择耐化学药剂的泵体。
(2)减压阀 当原水水压大于系统设计水压时，要对原水进行减压。一般采用可减静压的减压阀来实现，减压阀减压的精度视超滤系统而定。另根据原水的水质选择适合材质的减压阀，一般可选的材质为铜、不锈钢、铁、塑胶。
(3)物理清洗和化学清洗系统 清洗系统主要由配药箱、净水箱、循环泵组成，采用气水混合清洗的还包括空压机，一般物理清洗分为等压冲洗和反冲洗。等压冲洗时是关闭产水阀，全开浓水阀，使原水以快于正常工作状态时的流速冲刷膜表面，去除污垢。反冲洗是关闭原水阀采用循环泵，将净水箱中的水从产水口打入膜组件。使净水按正常过滤的反方向透过膜，冲刷掉膜表面的污染物，并使其从浓水口排出，反冲洗后，马上进行等压冲洗。能更有效地将被截留的污染物排出，为了加强清洗效果，顺冲时，可采用气水混合液进行冲洗。
化学清洗系统是用循环泵将配药箱内的清洗液送入超滤系统，进行循环清洗和浸泡，靠化学药品的作用去除膜表面的污垢，以恢复膜的产水能力，维持设计流量要求。
(4)消毒灭菌系统超滤的消毒灭菌系统所用设备和操作程序与化学清洗系统相同，仅需要将清洗液换成灭菌液即可，一般使用的灭菌剂为次氯酸钠和过氧化氢，在选择灭菌剂时要考虑剂膜的材质和灭菌剂浓度。例如Ps材质膜不能采用含有阴离子表面活性剂的灭菌剂，否则会对膜造成不可逆的通量损失。
(5)自动化计量、监控和仪表
①计量水流量采用流量表来计量，流量计有转子流量计、浮子流量计、电磁流量计、挣针式流量计等。在超滤系统中大多采用玻璃浮子(转子)流量计，主要是显示直观，价格低，一台超滤系统最少需要设置两个流量计以便观察，一个是产水流量计，一个是浓水流量计或原水进水流量计。 流量计规格的选择是根据系统的流量大小而定，浮子流量计的选择通常选用的量程为1．5～2倍的实际最大测量流量。
②监控系统及仪表超滤系统在运行时，必须严格按照设计参数进行操作，这需要系统的相关参数进行监控，其中主要的监控项目是水质、流量、压力，可以手动操作，也可采用仪表和可编程控制器对系统进行自动控制。
对水质的监控可采用水质监测仪进行，对水压的监控可采用压力开关和压力表进行，对流量的控制可采用电子流量计进行监测，并将监测信号反馈到PLC中，然后来控制泵，阀门及清洗系统，从而实现系统的自动化。
压力是超滤系统的一个重要参数，故在压力表选择时，要注意其精度和耐用性。压力表量程的选择，以使用压力能使指针处于刻度盘的1/2～2/3位置为宜，并要考虑水锤对压力表的冲击。

C. 超滤是什么意思超滤膜应用水处理的什么方面

超滤是什么？

超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为版目的，膜孔权径在20－1000A°之间。中空纤维超滤器（膜）具有单位容器内充填密度高，占地面积小等优点。

超滤膜在水处理方面的应用：

超滤膜作用分别技巧被广泛天时用于饮用水制备、食物工业、制药工业、工业废水处理、金属加工涂料、生物产物加工、石油加工等范畴。年夜范围的水处理凡是集中在以下方面：饮用水供水终端、地表水处理、海水处理和污水回用。

D. 超滤膜有什么作用

超滤膜能复够去除水中制能够找到的任何最为细小的颗粒物，超滤的颗粒截留范围一般可达到0.001－0.01微米，微滤的颗粒截留范围比超滤要高出1－2个数量级，一般为0.1－0.2微米。

目前人对水的需求不断增加，对水质的要求也越来越高，现在水质受到污染已经越来越严重了，为了能有效解决这个问题，得到可以饮用的水以及合格的工业用水，膜技术由于清洁、无污染、无相变等特色受到各行业广泛地关注。东丽超滤膜法是一种广泛应用于海水淡化、苦成水淡化、造、食品医疗、锅炉补给水软化水、浓缩分离、工艺纯水、饮用水、废水回用等领域，而且它的重要性正在日益显著

E. 请教超滤膜用在废水处理中的事项

1. 超滤膜可以截留来细菌，但不可以杀死自细菌，截留率再好的超滤膜也不能长期保证干净区没有细菌，这样会直接影响到出水水质，因此必须定期对周转环境及过滤系统进行定期灭菌，灭菌的操作周期因供给原水的水质情况而定。

2. 过滤系统所用组件数量是根据设计总透水量而定的，而每根组件所标称的每小时产水量是指纯水透水速率，是指采用纯水作测试介质，纯水对超滤膜不存在溶质引起的堵塞问题。但由于装置的透水速率随运转时间而逐渐下降，但经清洗后基本上可以回复到一个相对稳定值。此外，超滤组件的透水量还受到温度、压力、料液浓度、给水浊度等因素影响。

3. 由于每根超滤组件在出厂前加入保护液，使用前要彻底冲洗组件中的保护液，无论低压还是高压冲洗时，系统的产水排放阀均应全部打开。
4. 超滤组件要轻拿轻放，并注意保护，由于超滤组件是精密器材，所以在使用安装时要小心，要轻拿轻放，更不能甩坏。组件若停用，要先用清水冲洗干净后，加0.5%甲醛水溶液进行消毒灭菌，并密封好。如冬天组件还要进行防冻处理。

5. 使用中空纤维超滤膜前必须认真阅读使用说明，按照超滤膜在水处理应用工艺进行操作。

F. 管式超滤膜在水处理中的应用作用

管式超滤膜，具有高抗污染性、高运行通量、膜芯与组件外壳的可更换性特点，广泛应用于物料澄清过滤、垃圾渗滤液MBR工艺、油水分离、废水处理、应急饮水等领域。

G. 水处理中超滤膜是什么有哪些特点呢

超滤膜是什么？

超滤（UF）基本上是按分子量大小进行分离的压力驱动膜过程。超滤膜的孔径一般在—100nm之间，能够截留分子量在300—500,000道尔顿的物质，包括多糖、生物分子、聚合物和胶体物质等。大多数超滤膜所标称的切割分子量一般定义为膜具有90%以上截留率的最小分子量。

超滤膜具有哪些特点？

1. 亲水性膜丝，通量大

超滤膜通过降低膜表面张力，大幅改善了膜的亲水性，使水通量大幅增加，膜表面涂覆牢度强，衰减慢，经过相对高温的水洗和碱洗不易脱落，膜丝抗污染能力提高，耐化学腐蚀性增强。

2. 过滤精度高

超滤膜丝空隙分布均匀，膜孔数量繁多，结构稳定，过滤精度高达0.01微米，彻底滤除原水中的细菌、病毒、胶体、铁锈等各种杂质，出水稳定，水质可达国家饮用水标准，真正实现优质净化水效果。

3. 截留高，抗污染性强

超滤膜的膜丝分布狭窄，且微孔形状呈倒喇叭状，起稳定截留作用的表皮层孔径小，支撑层孔径大，污染物不能进入到支撑层，避免不可恢复的堵塞，使膜丝抗污染性强，在原水水质波动频繁，水质较为恶劣的条件下运行仍能保证良好的过滤效果。

4. 膜丝强度高

超滤膜膜丝拥有的机械强度大，每一根超滤膜丝在各种复杂的工况条件下运行稳定，不易出现断丝，保证超滤出水水质优良。

5. 易清洗，易恢复，使用寿命长

膜公司独特的制膜工艺，使超滤膜膜丝内外壁平整光滑，具有永久亲水性的特质，从而使超滤膜在过滤介质中：胶体、油、蛋白质与污染物质在膜的表面聚结成球状，这种聚结物很容易从膜表面脱离，通过简单的反洗就可以清洗干净，不易污堵，可有效减少化学清洗频率，延长超滤膜使用寿命。

H. 超滤膜在水处理中的污染及其控制措施

影响膜污染主要有膜或膜组件自身特性、运行条件、原水水质、污泥混合液的性质等四大因素。

膜污染的防制措施

通过有效的技术可以尽量延缓膜污染的进程，降低膜污染的程度，在防控浓差极化和膜污染面的研究主要集中在改良膜的性质、改变原水的特性、优化分离操作条件及对膜进行预处理、定期反冲洗等方面。前面影响因素中已提到很多方面，这里主要对预处理方法和定期反冲洗进行阐述。

1.预处理

它是降低膜污染的研究方法之一，其中包括混凝、吸附、预氧化、预过滤等方法。预处理影响膜的过滤性主要表现为三个方面：改变污染物粒径分布；改变污染物之间相互作用或它们在膜表面的沉积性；抑制微生物生长或是去除可生物降解的微生物。混凝是目前为止用得最为广泛和有效的预处理方法，研究表明投加混凝剂后能大大降低膜污染，增加膜通量，而且比投加活性炭更为有效。活性炭投加能吸附水中8～15μm的颗粒，而这些颗粒是控制膜通量的主要因素。但过多地投加活性炭可能会加剧膜污染，目前国内普遍采用的是2g/L的投加量。采用强氧化剂如氯、过氧化氢、高锰酸钾、臭氧等来氧化和改变有机物组成部分，从而改善出水水质，减轻膜污染。国内外对于预氧化控制膜污染的研究主要限于臭氧。适度的臭氧预氧化能增加了可生物同化有机碳和改善污泥性质,从而可能减轻膜污染，发现臭氧化能够促进活性污泥中微生物细胞的分解和控制丝状菌膨胀，从而减轻膜污染。然而有研究表明臭氧的投加对控制膜污染效果不明显,甚至有可能加重膜污染，而且由于强氧化性，可能会氧化膜，从而损害膜，并容易产生一些副产物，因此预氧化工艺还在不断研究中。使用填充床过滤器或是其它膜预过滤来去除部分可能对后续膜有污染的物质，疏水性粗孔径膜能很好低吸附有机污染物，因此在预处理使用疏水性粗孔径膜非常有效。

2.膜冲洗

研究表明对膜组件进行定期清洗可在很大程度上恢复膜通量。膜的清洗包括物理冲洗、化学冲洗、物化联合冲洗以及电冲洗。物理清洗是用机械方法从膜面上去除污染物,包括多种方法。如正方向冲洗、变方向冲洗、透过液反压冲洗、振动、排气充水法、空气喷射、自动海绵球清洗、水力方法、气液脉冲和循环洗涤等。但该法仅对污染初期的膜有效,清洗效果不能持久。

研究表明:单独进行水反冲洗不能够有效去除膜面的阻垢层。化学清洗实质上是利用化学试剂和沉积物、污垢、腐蚀产物及影响通量速率和产水水质的其他污染物的反应去除膜上的污染物。化学试剂主要包括酸、碱、螯合剂和按配方制造的产品等。采用盐酸、氢氧化钠及次氯酸钠三种清洗剂结合清洗PVDF膜效果很好，但是单独的进行化学清洗只能减小污染物对膜的粘滞性,不能将污染物有效去除，而且进行化学清洗时,水温、加药量及清洗时间是决定清洗效果的重要因素。将物理和化学清洗方法结合使用可以有效提高清洗效果, 如在清洗液中加入表面活性剂可使物理清洗的效果提高。电清洗是一种十分特殊的清洗方法。在膜上施加电场, 则带电粒子或分子将沿电场方向移动, 通过在一定时间间隔内施加电场, 且在无需中断操作的情况下从界面上除去粒子或分子。这种方法的缺点是需使用导电膜及安装有电极的特殊膜器。清洗剂的选择决定于污染物的类型和膜材料的性质。

在清洗方案的选择中,应考虑以下因素：清洗设备的要求, 膜的类型和清洗剂的相容性,系统的结构材料,污染物的鉴定,使用过的清洗液的排放条件及由此造成的影响。

I. 超滤膜在水处理工艺中的技术优势体现在哪些方面

超滤膜是超滤膜的一种。它是超滤技术中最为成熟与先进的一种技术。回中空纤维外径答:0.5-2.0mm，内径:0.3-1.4mm，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万。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小排除，不致堵塞膜表面，可长期连续运行。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一。
超滤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。特点是使用过程简单，不需加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。