超滤膜小试实验装置

Ⅰ 超滤膜主要有哪些优点和缺点

超滤膜主要具有以下优点：

1.回收率高，所得产品品质优良，可实现物料的高回效分答离、纯化及高倍数浓缩。系统制作材质采用卫生级管阀，现场清洁卫生，满足GMP或FDA生产规范要求。系统工艺设计先进，集成化程度高，结构紧凑，占地面积少，操作与维护简便，工人劳动强度低。

2.处理过程无相变，对物料中组成成分无任何不良影响，且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态，特别适用于热敏性物质的处理，完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端，有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。

3.超滤设备系统能耗低，生产周期短，与传统工艺设备相比，设备运行费用低，能有效降低生产成本，提高企业经济效益。

4.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。

超滤膜缺点：

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。超滤膜的缺点是膜更换费用较高，技术设备投资很大。

Ⅱ 求助膜超滤的小试设备

超滤根据设备的构造不同分很多种类型，比如：

平板超滤膜设备专（有机属板式超滤膜设备、无机板式超滤膜设备），在工业物料分离应用中主要用于物料的澄清过滤、分离蛋白、酶制剂浓缩等等应用；在水处理领域被做成另外一种组件形式：MBR，用于污水处理。

管式超滤膜设备（有机管式超滤膜设备、无机管式超滤膜设备），在工业物料分离应用中用于物料的澄清过滤，如发酵液过滤、植物提取澄清过滤、乳品澄清等等；在水处理行业通常用于用于作为污水处理的预处理以及油水分离。

卷式超滤膜设备，在工业分离应用中主要用于脱色除杂，去除可溶性蛋白杂质等等

中空纤维超滤膜设备，主要用于水处理行业的反渗透预处理。

以下是网上找的几种小试设备的图，供参考：

Ⅲ 超滤膜如何安装

超滤膜的安装：

从工厂装运的工业超滤膜组件含有保护液。在每一个端口上都有紧固的端帽，可以防止保护液的渗漏。在安装之前，用户可以冲洗组件中的保护液。一般安装程序如下：

1.彻底冲洗系统及管线，以防止外物进入膜组件。

2.拆掉3个接口上的塑料端帽。

3.将组件放到支架上，底端中心处接触支架。将膜组件放到底部支架上，安上两只卡箍。将曲线形马鞍衬垫安置在组件和支架之间。

4.松开组件端盖夹具，以便于对侧接口的位置进行调整。将端口调整到位，拧紧端口夹具，组件端口与母管端口之间要完全接触。

5.连接所有的端口，开始启动原水泵。推荐使用卡套式快装接头连接。上紧所有的卡套接头。缓慢加压，检查连接部位是否有渗漏。

6.用自来水或透过水对系统进行全面冲洗。

在安装时需要考虑以下内容：

1.采用正确的安装方向：从膜壳的进水端往浓水端推进，反向安装超滤膜会导致浓水密封环损坏。超滤膜没有黑色密封圈的浓水端首先进入膜壳，超滤膜有黑色密封圈的进水端后进入膜壳，如果反向可能导致系统运行时切向流速不够，浓差极化和污染速度增加。

2.使用正确的润滑剂，推荐使用甘油(丙三醇)。严格禁止使用洗洁精、凡士林以及其它油类润滑剂，洗洁精属于阳离子表面活性剂会导致电负性的超滤膜水量下降，其它油性润滑剂会导致超滤膜中心管脆化损坏。

3.安装结束前必需消除安装间隙，即使是合格的膜壳和超滤膜也会有尺寸偏差，当系统运行时由于存在安装间隙，超滤膜会在膜壳内来回滑动，撞击膜壳端板，从而导致故障。当进水侧膜壳端盖被锁定前，必需在膜壳与超滤膜之间连接的适配器上安装垫片消除安装间隙。

Ⅳ 中空纤维超滤膜滤芯过滤特点与应用

超滤膜组件特点：
1、壳体采用抗冲击的ABS料，承压能力在16KG以上，回并且壁厚答加厚1mm，完全可承受进水可能出现的各种压力冲击，确保在冲击水压下不会出现破裂现象，避免了超滤膜在使用的过程中长期受压，材质产生蠕变引起漏水。
2、每一支HUF90膜装填1400根膜丝，长度加长100mm，增大了15%的膜面积，有效膜面积高于国内任何一家的同种规格的产品。提高了产水量。
3、端盖为半球凸出结构，与传统的端面平面结构相比，使进水在端面膜丝的分布更均匀，并且壁厚加厚1mm，确保在冲击水压下不破裂。
4、壳体与螺纹套之间的粘接选用法国进口胶水粘接，粘接长度加长了，连接间隙均匀一致。在使用过程中不会出现漏水，脱胶现象，并且完全达到卫生标准。

Ⅳ 超滤原理的超滤

⑴原理
超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
⑵超滤膜与超滤装置
①超滤膜的种类：
常用的超滤膜有：醋酸纤维素膜，聚砜膜，聚酰胺膜
②超滤装置：主要有板框式、管式、卷式和中空纤维式等，与反渗透装置类似。
Ⅰ板框式超滤装置
优点：装置牢固，适合在广泛的压力范围内工作；流道间隙大小可调，原水流道不易被杂物堵塞；具有可拆性，清洗方便；通过增减膜及支撑板的数量可处理不同水量。
缺点：装置较笨重；单位体积内的有效膜面积较小；膜的强度要求较高，一般做在无纺布上，以增强膜的机械性能。
Ⅱ管式超滤装置
优点：原液流道截留面积较大，不易堵塞；膜面的清洗比较容易，可化学清洗或擦洗。
缺点：单位体积内膜的充填密度较低，占地面积大；膜管的弯头及连接件多，设备安装费时。
Ⅲ卷式超滤装置
优点：单位体积内的有效膜面积较大，水在膜表面流动状态比较好，结构紧凑，占地面积较小。缺点：进水预处理要求严格，对所用的膜强度要求较高，使用过程中，一旦发现膜破损须更换新的膜元件。
Ⅳ中空纤维式超滤装置：
优点：单位体积内有效膜面积最大，工作效率最高，占地面积小。中空纤维无须支撑物。
缺点：膜的清洗较困难，只能用水力冲洗或化学清洗，不能用机械清洗，另外，中空纤维膜损坏后要更换整个组件。
③超滤工艺参数
主要参数有膜通量、膜清洗和膜寿命。
在操作压力为0.11～0.6Mpa，温度小于60℃时，超滤膜的膜通量以1～500L/m2h为宜。影响膜通量的因素有：进水流速、操作压力、温度、进水浓度和原水预处理等。
膜必须定期清洗，以延长膜的寿命，正常使用的膜的寿命为12～18个月。
④超滤在废水处理中的应用
如今已应用在汽车制造行业喷漆废水、金属加工废水以及食品工业废水的处理及有用物质的回收。
超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。
超滤原理并不复杂。在超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制。为此，需通过试验进行研究，以确定最佳的工艺和运行条件，最大限度地减轻浓差极化的影响，使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。
a． 超滤与传统的预处理工艺相比，系统简单、操作方便、占地小、投资省、且水质极优，可满足各类反渗透装置的进水要求。
b． 合理地选择运行条件和清洗工艺，可完全控制超滤的浓差极化问题，使此预处理方法更可靠。
c．超滤对水中的各类胶体均具有良好的去除特性,因而可以考虑扩大到凝结水精处理及离子交换除盐系统的预处理中。
在超滤过程中，水深液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的深剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为深缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。
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目的，膜孔径在20－1000A°之间。中空纤维超滤器（膜）具有单位溶器内充填密度高，占地面积小等优点。
超滤技术的优缺点
与传统分离方法相比，超滤技术具有以下特点：
1. 滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2. 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，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4. 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，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。
超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作用被挤出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高， 自下而上形成浓度梯度，这日才超滤速度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。为了克服浓度极化现象，增加流速，设计了几种超滤装置：
1. 无搅拌式超滤
这种装置比较简单，只是在密闭的容器中施加一定压力，使小分子和溶剂分子挤压出膜外，无搅拌装置浓度极化较为严重，只适合于浓度较稀的小量超滤。
2. 搅拌式超滤
搅拌式超滤是将超滤装置位于电磁搅拌器之上，超滤容器内放人一支磁棒。在超滤时向容器内施加压力的同时开动磁力搅拌器，小分子溶质和溶剂分子被排出膜外，大分子向滤膜表面堆积时，被电磁搅拌器分散到溶液中。这种方法不容易产生浓度极化现象，提高了超滤的速度。
4. 中空纤维超滤
由于膜板式超滤装置，截留面积有限，中空纤维超滤是在一支空心柱内装有许多的，中空纤维毛细管，两端相通，管的内径一般在0．2mm左右，有效面积可以达到1平方厘米每一根纤维毛细管像一个微型透析袋，极大地增大了渗透的表面积，提高了超滤的速度。纳米膜表超滤膜也是中空超滤膜的一种。

Ⅵ 过滤器怎么做滤液澄清度试验

图详见参考资料

FIRST!

DynaSand 活性砂过滤器在市政中水回用中的应用
DynaSand 活性砂过滤器在市政中水回用中的应用
1. 王东 2.马景辉 3.张红丽 4.丛林
（1． 北京沃特林克环境工程有限公司， 北京 100028； 2． 国家工业水处理工程技术研究中心， 天津 300131；3．中国人民大学环境学院， 北京 100872； 4．瑞典 Nordic Water 公司， 北京 100006）
〔摘要〕采用 DynaSand 活性砂过滤器对城市污水处理厂二沉池出水进行深度处理中试试验， 运行结果表明该装
置用于市政中水回用是可行的， 其出水水质稳定， 各项指标优于《城市杂用水质标准》2002 年征求意见稿的要求。并对絮凝剂的选择和过滤器的过滤效果做了简要分析。
〔 关键词〕 过滤器； 连续过滤； 中水回用
〔 中图分类号〕 X703．1 〔 文献标识码〕 A 〔 文章编号〕 1005－ 829X（2006）09－ 0059－ 03
DynaSand 活性砂过滤器是由瑞典 Waterlink AB公司发明的一种先进的， 基于逆流原理的连续过滤设备。DynaSand 活性砂过滤器至今已经有 25 a 的历史， 目前在全世界已经有 40 000多家用户， 在中国的应用实例已有二十多台。
活性砂过滤器不同于一般的传统过滤器， 它是一种微絮凝过滤器， 集混凝、澄清、过滤为一体， 无需单设混凝、澄清池， 从而大大降低了一次性投资成本， 减少了占地面积。活性砂过滤器外形为圆柱型罐， 由进水管、滤液排放堰板、洗砂水排放管、布水器和放空管等组成（ 见图 1）。进水通过位于设备底部的入流分配管进入处理系统， 经砂床过滤后由顶部出口溢流出水。过滤时砂床截留的杂质被空气提升泵输送到滤罐顶部的洗砂器， 通过机械摩擦作用和
紊流作用使污染物从滤砂表面分离出来， 杂质经洗砂水出口排出， 净砂利用自重返回砂床。
它不需停机反冲洗； 采用单级滤料， 无需级配，因而克服了普通砂过滤器水力分布不均和产生初滤液的问题； 内部没有可移动部件， 减少了设备的维护和维修成本。同时该过滤器无需配备反冲洗水泵及用于停机切换的电动、气动阀门和反冲洗水罐。

图 1 活性砂过滤器结构示意
1 试验装置与方法
1．1 工艺流程
本中试试验采用的工艺流程如图 2。
试验用水采用北小河污水处理厂二沉池出水， 经加药后进入过滤器。过滤后出水达到《城市杂用水水质标准》， 进入清水池回用。

图 2工艺流程
1．2 试验装置
DynaSand 活性砂过滤器基于逆流原理， 待处理的原水经进水管， 通过位于过滤器底部的布水器进入过滤器。水流由下向上逆流通过滤床， 经过滤后的过滤液在过滤器顶部聚集， 经溢流口流出。过滤器底部被污染的滤料通过空气提升泵被提升到过滤器顶部的洗砂器， 通过紊流作用使污染物从活性砂中分离出来， 杂质通过清洗水出口排出， 净砂利用自重返回砂床从而实现连续过滤。
DynaSand 活性砂过滤克服了传统快速滤池反冲洗的“水力筛分”和“初滤液”问题。与超滤膜过滤比较， 活性砂过滤器一次性投资费用低， 不需定期更换滤膜， 控制和使用成本低。此外活性砂过滤器的连续操作方式意味着反洗泵、自动反洗阀、反洗控制系统等附属设备均可取消从而降低一次性投资成本，同时也意味着活动部件少， 维护、保养费用更低。
1．3 试验方法和活性砂过滤器的主要运行参数
DynaSand 活性砂过滤器安装在北小河污水处理厂内。试验用水为二沉池出水， 24h 连续进水， 连续出水。原水投加絮凝剂， 经管道混合器混合后进入活性砂过滤罐。设备的运行参数： 处理水量为 6m3／h， 滤速8．5 m／h， 空气提砂泵压力为 160 kPa， 空气流量 1￣2m3／h， 清洗水流量为总进水流量的 1％￣3％。滤料为石英砂，粒径1．2￣2．0mm。北小河二沉池出水水质见表1。

试验过程中， 定期采集水样并分析其 CODCr、BOD5、总磷、浊度、SS 等指标。各指标测试方法采用国家标准方法。
1．4 药剂
药剂采用聚合氯化铝（PAC） 粉末和质量分数为35％的聚合氯化铁（PFC）溶液。使用时将 PAC配制成质量分数为 10％的溶液。本试验中， 仅对悬浮物 SS 进行了絮凝剂对比试验， PAC、PFC 的投加量均为 30mg／L；其余指标试验都采用 PAC， 投加量为 30mg／L。
2 试验结果分析
试验出水水质指标采用《城市杂用水水质标准》（2002 年征求意见稿）， 试验出水水质见表 2。

2．1 CODCr 的去除
在城市生活污水中， CODCr 主要以悬浮状态的颗粒有机物质和胶体状大分子有机物质为主。活性砂过滤器对粒径在 1 μm 以上的有机物有较好的截留作用， 故对 COD 有较好的去除效果。
进水 CODCr 的范围为 29．0￣57．5 mg／L， 平均值为 43．20 mg／L。出水 CODCr 的范围为 14．86 ￣ 49．62mg／L， 平均值为 28．43 mg／L， CODCr 去除率的范围为10．79％ ￣ 62．57％， 平均去除率为 35．36％， 见图3和图 4。

2．2 悬浮物的去除
进水 SS 的范围为 9．0 ￣ 84．5 mg／L， 平均值为37．28mg／L， 出水 SS 的范围为 1．6￣55．5 mg／L， 平均值为 16．88mg／L。SS 去除率为 25．54％￣92．73％。使用聚合氯化铝时 SS 的平均去除率为 45．97％。 投加聚合氯化铁时 SS 的平均去除率为 75．15％。可见聚合氯化铁去除 SS 的效果要好于聚合氯化铝， 见图 5 和图 6。

2．3 磷的去除
进水总磷的范围为 0．80 ～8．39 mg／L， 平均值为3．76 mg／L。出水总磷范围为 0．01～7．58 mg／L。总磷去除率的范围为 14．29％～65．44％， 见图 7。

2．4 NH4＋ － N 的去除
本试验装置对氨氮的去除仅依靠活性砂床作为微生物载体， 通过滤料表面形成的微生物活性层去除， 作用比较有限。
进水 NH4＋ －N 的范围为 16．80 ～39．56 mg／L， 出＋水 NH4＋ －N的范围为 15．68 ～38．72 mg／L。NH4＋－N的平均去除率为 9．43％。试验结果见图 8。

图 8 进出水的氨氮以及氨氮去除率的变化曲线
2．5 浊度的去除
二沉池出水中的浊度主要源于水中的悬浮颗粒和胶体物质。故浊度指标与悬浮物指标的关系较为紧密， 在一定程度上可以相互映证。通过在活性砂过滤器中的混凝、沉淀和过滤作用可以去除全部大于活性砂过滤精度的物质， 取得较好的除浊效果。进水的浊度范围为 2．10￣12．84NTU， 平均值为 7．43NTU。出水的范围为 0．40￣2．41 NTU， 平均值为 1．11 NTU。去除率的平均值为 82．55％。出水的浊度指标较为稳定。
试验结果见图 9。

图 9 进出水的浊度以及浊度的去除率变化曲线
3 结论
中试试验结果表明： DynaSand 活性砂过滤器对污水厂二沉池出水有较好的处理效果。该过滤器对进水水质要求宽松， 过滤效果好， 出水水质稳定， 一次性投资低， 且维护和运行费用低。

SECOND

1 结构及工作原理
众所周知：在过滤介质表面上进行的过滤，在初期，新鲜的过滤介质使得过滤效率较高，悬浮液的粗颗粒首先在过滤介质表层架桥形成滤饼层，而较小颗粒随滤液流走(一般过滤介质本身不能起到精密过滤的作用)，此时的滤液并不澄清(含有许多微小颗粒) 随着过滤时间增长滤讲层的增厚，微小的颗粒在滤饼层中被捕捉，滤液的澄清度不断提高，过滤阻力不断增加(过滤过程中可认为过滤介质阻力是一常数，但滤饼层阻力随滤饼厚度增加而增加 )。过滤时间增长到一定
程度，微小的颗粒及胶状物堵塞过滤介质过滤液体的流道，造成过滤介质的过滤速率下降，直至出现流道被完全堵塞。
袋式过滤器(如图1所示)由过滤器的外壳、滤袋【如图2所示)两个主要部件组成，过滤过程是在过滤介质表面上进行的 过滤时对滤袋的清洗采用了非常方便的反吹逆洗工艺，是一种较新颖的压滤装置 它的工作原理是：滤浆(悬浮液)用泵打入压力容器内，通过滤袋进行过滤。过滤时(如图3所示)由于滤袋直径比笼架大，压滤时滤袋紧贴笼架。截获的固相颗粒牯附在滤袋表面上形成滤饼，通过滤袋过滤后的滤液排出壳体。当粘附在滤袋表面滤饼层达到操作中的最佳厚度时停止过滤，排出残液，利用压缩空气反吹滤袋卸渣。反吹时滤袋膨胀恢复到原来的直径，滤袋外壁的滤饼龟裂成互不相连的小块，反吹风使滤袋不断振动，小块滤饼不断下落，脱落碍干净且迅速。卸下滤饼后，再用洗涤水反冼滤袋，从而使滤袋得到再生。袋式过滤器应用这种反吹逆洗技术，可使滤袋经常地保持着清洁状态，始终处在较佳的状态下过滤。因而袋式过滤器特别适应于含有较多微小的颗粒以及胶状物的难过滤悬浮液的分离。

2.实验装置及实验结果
实验装置是一台以滤袋为过滤介质的单管过滤器，过滤介质由12根直径6 mm．长1 200 mm的1cr]8Ni9Ti圆钢与环形拉筋焊接组成的鼠笼式支架，在其上套上2 0#涤纶布制造的滤袋而成(实际过滤面积为0．38 m )。实验用滤浆取自锅炉水膜除尘器循环排污水池，其固体粒径分析和固液比十见表l和表2 在整个实验过程中滤浆保持为恒压。实验结果见图4和图5。

根据图中曲线分折，滤浆中含有微小的固体颗粒，过滤初期滤液呈现浑浊t含固体颗粒量较高)，但滤袋的表面形成一定厚度的滤饼后，即显澄清 图中曲线表明，在启动滤浆泵10mitt后，滤液的固液比趋于稳定值，即0 35 mg／m1左右，滤液中固相颗粒均在3 173以下。滤浆中固相浓度高，滤饼的厚度增加的快+滤液中固液比趋于稳定值也越快。过滤速率与过滤压力有关，压力增大，过滤速率增大 当推动力一定时，过滤速率随着过滤时间的增长而逐渐降低并随着滤1砬中固坡比的增大而降低，这反映了过滤介质表面形成的固体颗粒层厚度的变化。
3 结束语
袋式过滤器具备以下优点：
A、过滤元件竖直装在壳体内，结构十分紧离，单位容积内的过滤面积大
B、滤袋过滤阻力小，过滤速度高，再生快，价格便宜；
C、结构简单，操作维修方便，重量轻，装卸方便，反吹卸渣较干净；
D、过滤效果好，特别适应于分离含有较多微小的颗粒以及胶状物的难过滤悬浮液。
http://china.toocle.com/forum/threads-369441.64858.1.html

Ⅶ 做超滤实验时，超滤膜如何预处理

不知你要做的实验原液是何种物质，要区别对待。一般超滤膜在出厂时都做过保养，分为干态保存和湿法保存。干的拿来直接通水就可使用了，湿法的要将保护液放干净方可使用，否则会和实验原液发生混合，影响效果。

Ⅷ 超滤膜装置的适用范围是什么

超滤膜基本原理是在常温下以一定压力和流量，利用不对称微孔结构和半透膜介质，依靠膜两侧的压力差作为推动力，以错流方式进行过滤，使溶剂及小分子物质通过，大分子物质和微粒子如蛋白质、水溶性高聚物、细菌、胶体等被滤膜阻留，从而达到分离、分级、纯化、浓缩目的的一种新型膜分离技术。超滤膜元件是把一束束的膜丝两端以环氧树脂密封，使得每根膜丝外表面之间密封，与膜外壳之间联合起来形成独立的原水空间和产水空间。 超滤膜装置则是把单支的超滤膜元件按一定的排列布置并联到一起，通过主干管道的自动阀门和水泵控制所有超滤膜元件过滤、正洗、反洗的周期性运行，并配备必要的保护措施的集成化设备。

Ⅸ 超滤膜孔径如何测定

超滤膜孔径的测定微孔滤膜的孔径分离效率是关键所在，所以评价滤膜孔径甚为重要。

目前大致采用以下方法：

一、直接测量法

1.直接法测膜孔径

（1）电子显微镜

扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）电子显微镜表征膜的孔径、孔径分布及膜的形态结构。

制样至关重要。湿膜样品要经过脱水、蒸镀、复型等处理。

逐级脱水法：膜样品用5%饿酸固定，然后在提取器中用CCl4或乙醇逐级脱水，再用环氧树脂包埋固化，最后用超薄切片机切成薄片。适用透射电子显微镜的观察。

低温冷冻脱水法：膜样品放在液氮或其他低温介质中冷冻，使膜样品中的水急速冷冻为细小的结晶，然后在低温（至少低于-60°C）和低真空下，使冷冻的结晶逐级升华。这样制备的膜样品不收缩，经镀金或复型，可用电子显微镜观测。

微滤膜的孔径为0.05-10m，扫描电镜可分辨。

超滤膜的孔径为1nm-30mm，扫描电镜的分辨率低于5-10nmnm，所以采用扫描电镜观测超滤膜的结构是困难的。

透射电镜的分辨率比扫描电镜要高得多，约为3-4A正确制样，高分辨率的透射电镜可以观测超滤膜的表面细微结构。

环境扫描电子显微镜（ESEM），克服了常规SEM的局限性。使湿的、油性的、脏的和不导电的样品不经处理就可直接上机观测。

二、间接测量法

间接法是利用与孔径有关的物理现象，通过实验测出相应的物理参数，在假设孔径为均匀直通圆孔的假设条件下，计算得到膜的等效孔径，主要方法有泡点压力法、压汞法、氮气吸附法、液液置换法、气体渗透法、截留分子量法、悬浮液过滤法。

泡点法：

泡点压力所对应膜的最大孔径。实测时，膜应被液体完全润湿，否则将带来误差。

亲水性膜采用水为润湿液体；疏水性膜采用醇为润湿液体。

测定步骤

a将样品平行于液面浸入蒸馏水中，使其完全湿润b将滤膜置于测试池上，压上光滑的多孔板c在多孔板上加入3-5mm深的水d开通气源，使压力缓慢上升，当滤膜表面出现第一个气泡并连续出泡时的气体压力值，带入公式可求出样品最大孔径值。

e气泡出现最多时的压力值，带入公式可求出样品最小孔径。

f由最大孔径与最小孔径即可算出平均孔径。

（1）电镜法比较直观，但属破坏性检测，也只能得到局部信息

（2）泡压法（又称气体渗透法）只局限于测定膜孔中的最大孔径，用于小孔径超滤膜的测定时所需压力远高于膜的使用压力，故一般认为只适用于微滤膜的测定。

Ⅹ 第三节超滤

膜处理技术作为一项新型的高效分离技术，因其工艺简单、操作方便、设备紧凑、分离效果好、经济性高，进年来在水处理、环保、医药、食品、化工等领域得到快速应用。在解决水资源缺乏的问题上，膜处理技术起到了非常重要的作用。在水与废水循环回用方面，膜的特殊作用显得十分重要，尤其在水供应缺乏的地区，更引起了人们的广泛关注。

微滤、超滤、纳滤、反渗透均属于外力驱动型膜处理技术。目前，在几种主要的膜分离技术中，以超滤和反渗透的应用最为广泛。

超滤过程是以膜两侧压差为驱动力、以机械筛分为基础的溶液分离过程。超滤膜的孔径为0.005～1.0μm。比超滤膜孔径小的物质和溶解在水中的物质能作为透过液透过滤膜，不能透过滤膜的物质将被截留下来浓缩在排放液中。因此，产水（透过液）含有水、 离子和小分子物质，而胶体物质、颗粒、细菌、病毒和原生动物将被膜去除。膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质被膜阻隔，随浓缩液流出膜组件。膜不易被堵塞，可连续长期使用。超滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。图2-4所示为超滤膜的基本原理。

要过滤的水由超滤给水泵加压后输送到膜组件中，由于膜内外的压差作用，水渗过滤膜，而水中杂质则被截留，无法透过滤膜。如果分离的杂质在膜上过多沉积，会导致难溶性盐聚集在膜表面形成覆盖层进而结垢。为了避免这一点，往往在分离过程中让杂质随一部分水作为浓缩液流出去。根据膜的类型和应用不同，这样的过程要持续进行或者在回流时进行。超滤同传统的净化方式如絮凝、沉淀以及砂滤比较，其过滤的水质稳定、设备管理比较简单，不会产生过滤残渣或絮凝污泥等废弃物。

当超滤用于水处理时，其材质的化学稳定性和亲水性是两个最重要的性质。化学稳定性决定了材料在酸碱、氧化剂、微生物等作用下的寿命，还直接关系到清洗可以采取的方法；亲水性则决定了膜材料对水中有机污染物的吸附程度，影响膜的通量。超滤膜有各种类型和规格，可根据实际需要选用。

1.超滤膜制备所需的化学材料

制造超滤膜的材料有很多：但用于制造中空纤维式超滤膜的材料主要为成纤性能良好的高分子材料。对膜材料的要求是具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、抗微生物侵蚀性和抗氧化性，并且具有良好的亲水性，以得到较高的水通量和抗污染能力。目前：常用的中空纤维式超滤膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PFS)、聚砜(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)等。性能优良的聚偏氟乙烯和聚醚砜是日前最广泛使用的超滤膜材料。

2.超滤膜组件的结构

超滤膜一般可分为板框式(板式)、卷式、管式、中空纤维式等多种结构。

板式超滤膜是最原始的一种膜结构，主要用于大颗粒物质的分离，由于其占地面积大，能耗高， 逐步被市场所淘汰。

卷式膜组件也被称作螺旋卷式膜组件，由于其所用的膜易于大规模工业化生产，制备的 组件也易于工业化，所以获得了广泛的应用，涵盖了反渗透、纳滤、超滤、微滤四种膜分离过程，并在反渗透、纳滤领域有着最高的使用率。

管式超滤膜能较大范围地耐悬浮固体和纤维、蛋白等物质，对料液的前处理要求低，对料液可以进行高倍浓缩，但设备的投资费用高，占地面积大。

在众多的膜组件结构形式中，目前以中空纤维式超滤膜为主，组件的结构需要考虑尽量提高膜的填充密度，增加单位体积的产水量，尽量减小浓差极化的影响，便于清洗，制造成本低。

目前中空纤维式超滤膜以其不可比拟的优势成为超滤的最主要形式。根据致密层位置的不同，中空纤维式超滤膜又可分为内压膜、外压膜两种，如图2-5所示。外压中空纤滤膜是将原液经压差沿维式超径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液，而其截留的物质则汇在中空纤维的外部。该膜进水流道在膜丝之间，膜丝存在一定的自由活动空间，因而更适合原水水质较差、悬浮物含量较高的情况。内压中空纤维式超滤膜中的原液进人中空纤维的内部，经压差驱动，沿径向由内向外透过中空纤维成为透过液，浓缩液则留在中空纤维的内部，由另一端流出。该膜进水流道是中空纤维的内腔，为防止堵塞，对进水的颗粒粒径和含量都有较严格的要求，因而适合于原水水质较好的工况。

3.超滤膜组件的截留性能

⑴对微粒的截留。利用超滤通常可以将滤液的浑浊度降到0.1NTU以下。在原水浊度不稳定的情况下：使用超滤比较合适。与传统的净化过程相比，超滤可以非常容易地实现自动化。

⑵对有机质的截留。有机质包括微粒、胶体和能溶于水的有机物质。由于超滤对不同类型的有机质的截留能力不同，因此其净化效率就取决于水中有机质的成分组成。与传统的方式相比，用超滤的方法既不必考虑沉淀作用，又不必注意凝固物的可过滤性，因为超滤的净化效率与凝固物的形状和密度无关。根据是否絮凝与原水的水质不同，超滤对有机质的截留率为40%～60%。

超滤系统的运行有 全流过滤和错流过滤两种模式，全流过滤时 · 进水全部透过膜表面成为产水；而错流过滤时、一部分进水透过膜表面成为产水、另二部分则带杂质排出成为浓水。全流过滤能耗低、操作压力低，因而运行成本更低；错流过滤则能处理悬浮物含量更高的流体。当超滤的滤液通量较低时、超滤膜的过滤负荷低，膜面形成的污染物容易被清除，因而长期滤液通量稳定；当滤液通量较高时，超滤膜发生不可恢复的污堵的倾向增大，清洗液的恢复率下降 · 不利于长期保持滤液通量的稳定。

(一)过滤模式

1.全流过滤模式

一般当原水中悬浮物和胶体含量较低(如SS<5、浊度<5NTU)时采用。原水以较低的错流流速进入膜管，浓水则以一定比例从膜管另一端排出。产水在膜管过滤液侧产出，水回收率通常是90%～99%，这由原水水质决定，和循环模式相比、全流过滤模式的操作成本较低，但水回收率和系统的出水能力可能会受限制。这种模式通常需要定期快冲和反冲来维持系统出力、当污物积累到一定程度时 · 就需要通过化学清洗来进行处理。

2.错流过滤模式

原水中悬浮物含量较高及在大多数非水应用领域，需要通过减少回收率来保持膜管内部的高流速、这样就会产生大量的废水。为了避免浪费，排出的浓水会被重新加压回流到膜管内。这样，虽然降低了膜管的回收率，但对于整个系统，回收率仍然很高。在这种模式下，进水连续地在膜表面循环，高速的循环水阻止了微粒在膜表面的堆积、并增加了滤液通量。因为较少的进水成为产水，为了一获得相同的产率，错流过滤模式的能耗就比全流过滤模式的大。

(二)超滤膜的运行

超滤膜运行前应按以下步序进行检查和启动工作：

⑴进水水质检查。重点是检查进水浊度，当浊度在系统限定值范围内时、方可运行超滤设备，其次是检查水中余氯含量及pH值。

⑵系统检查。按工艺路线图，检查设备及连接是否正确，同时检查阀门的开启状态是否正确。对于手动操作的系统要特别注意，开机时进水阀不能全开、浓水阀和产水阀应全开以避免开机时压力过大，造成对超滤膜的冲击 · 从而损坏设备。

⑶仪表的检查。检验各仪表是否正常，尤其是压力表是否完好。

⑷启动。当做好开机前的准备工作后。可试启动系统，即打开电源，启动泵后，立即停止，检查泵的叶轮转向是否正确，泵的运转有无异常噪声。当确认泵正常后，方可正式启动泵，启动后，应检查接口、管线有无渗漏，在自控程序运转的第一个周期内，应检验阀门的启闭是否正常，各种仪表运转是否正常。

⑸运行。设备运行时，应定时检查仪表是否正常，泵有无异常噪声，产水水质是否符合要求，尤其要注意压力表和产水流量，当出现异常时，应立即停机检査。一般全自动控制设计时，均考虑了系统的自我保护，若出现异常，系统会自动停运并报警。设备运行过程中，应按设计要求做好设备监控和记录工作；按设计要求定期对设备进行清洗、灭菌和消毒；应定期对设备进行排气或检查自动排气阀的工作状态。

⑹停机。①先降低系统压力和跨膜压差，然后停机。②当停机时间不超过7天时，可每天对设备进行20～60min(时间以一个过滤、顺冲、反洗、顺冲周期为准)的保护性运行，以使新鲜的水置换出设备内的存水。③当设备长期停用时，应先对设备进行彻底的清洗和消毒，然后将膜保护剂和抑菌剂注入设备中，封闭好设备所有接口，以保持膜的湿润，防止设备内滋生细菌和藻类。

(三)超滤膜的污染

膜污染是指料液中的颗粒、胶体或溶质大分子通过物理吸附、化学作用或机械截留等作用在膜的表面吸附、沉积造成膜孔堵塞，使膜发生透过通量与分离特性明显变化的过程。超滤过程中膜的吸附现象被认为是造成膜污染的关健，吸附污染与膜、溶剂和溶质三者的相互作用有关。由于膜组分的化学性质、结构不同、因此产生吸附作用的机理也不同、一般可分为静电作用、疏水作用等。

(四)超滤系统的清洗

在超滤过程中，由于分离物质及其他杂质在膜表面会逐渐积聚，对膜造成污染和堵塞，因此膜的清洗是超滤系统中不可缺少的操作过程，膜的有效清洗是延长膜使用寿命的重要手段。超滤膜常用的清洗方法主要有物理清洗和化学清洗两大类，超滤系统的清洗包括水的正洗和反洗、气洗、化学清洗等。其中，水的正洗和反洗可以清除膜表面的滤饼层；而气法则利用气的强烈湍流，更有效地清除膜表面的污染层；化学清洗则通过化学反应宋清除胶体、有机物、无机盐等在超滤膜表面和内部进水形成的污堵。

(五)超滤系统反洗

超滤反洗用水为超滤产水，因为反洗水带进的悬浮物将会集聚在支撑结构内而随后不断释放出颗粒、细菌和TOC等，所以原水不适宜作反洗用水。

随着超滤膜组件的长期使用，水中的杂质会沉积到膜上，使膜的分离性能逐渐受到影响。因此，在运行中当超滤膜的产水量下降20%以上或使用1～4个月时，需要对超滤进进行化学清洗，以便及时去除超滤膜上的污染物，防止超滤膜形成顽固性结垢 · 及时恢复膜的性能。

化学清洗分为酸性溶液清洗和碱性溶液清洗。当进水中硬度较高或金属离子（如铁离子)的含量超过设计标准，从而对膜的进水侧造成无机物污染时 · 需采用酸性溶液对超滤装置进行清洗。对于生物污染的超滤膜，需采用碱性溶液对超滤膜装置进行清洗。清洗时应注意以下几点：

⑴所有清洗剂都必须从超滤系统的进水侧进人组件，以防止清洗剂中可能存在的杂质从致密过滤层的背面进人膜丝壁的内部。

⑵超滤系统进行化学清洗前都先进行彻底的反洗。

⑶超滤系统的整个化学清洗过程需要2～4h；如果污堵严重，需要浸泡12h以上。

⑷清洗后，超滤系统停机时间如果超过三天，则必须按照长时间关闭的要求对超滤系进行保养维护。

⑸清洗液必须使用超滤产水或者更优质的水配制。

⑹清洗剂在循环进膜组件前必须去除其中可能存在的污染物

⑺清洗液温度一般可控制在10～40℃，提高清洗液温度能够提高清洗的效率。

⑻必要时，可采用多种清洗剂清洗，但清洗剂和杀菌剂不能对膜和组件材料造成损伤。每次清洗后，应排尽清洗剂，用超滤或反渗透产水将系统冲洗干净，才可再用另一种清洗剂清洗。

对反渗透膜的化学清洗不能太频繁，以防止膜元件造成不可逆的损伤。