超滤膜设备分析

超滤膜设备是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜技术设备。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。超滤膜是早期开发的高分子分离膜之一，在60年代超滤装置就实现了工业化。

一、超滤膜设备简介

超滤膜设备的工业应用十分广泛，已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜设备进行了中草药的浓缩提纯。超滤膜设备随着技术的进步，其筛选功能必将得到改进和加强，对人类社会的贡献也将越来越大。

二、超滤膜设备产品结构

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。

三、超滤膜设备过滤

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。适用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。

每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。

四、超滤膜设备工艺特点

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，超滤膜适用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很重要的。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。

五、超滤膜设备与反渗透设备的主要区别：

1、超滤的核心部件是膜元件

（1）反渗透膜的孔径只有超滤膜的1/100，因此反渗透净水器能去除水中重金属、农药等化学污染物，超滤净水器对此则是无能为力的；而超滤净水器能去除的颗粒污染物及细菌，反渗透全能去除。

（2）反渗透净水器是分质供水，纯水供饮用，浓水供洗涤用；而超滤净水器一般用作洗涤用水；当自来水水质很好时也可用作饮用水超纯水设备。

2、反渗透净水器的优缺点

优点：能去除水中各种有害杂质；对供水特发事件效果较好；出水口感较好；能降低水的硬度，煮水容器不结垢。

缺点：用泵、耗电；接头多、水压高，故障率及漏水概率相对较高；结构复杂、价格较贵。

3、超滤净水器的优缺点

优点：一般不用泵、不耗电；接头少、水压低，故障率及漏水概率相对较低;结构简单、价格便宜；

缺点：去除水中化学污染物效果差；对供水特发事件效果较差；出水口感稍差；不能降低水的硬度，如自来水硬度高，煮水容器可能会结垢。

4、纯净水饮用设备超滤膜可去除溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等，具有使用压力低、产水量大、便于操作的特点。通过测试中空纤维超滤膜装置深度净化制酒原水的处理效果，证明超滤膜净水装置能有效地消除水在管网中的二次污染，进一步提高水质。

5、超滤膜设备具有占地面积小，节省人力、电耗及操作简便等优点。

六、超滤膜设备的应用领域

1、医药及生物化工产业：在医药和生物化工生产中，常需要对热敏性物质进行分离提纯，超滤技术对此显示其突出的优点。用超滤来分离浓缩生物活性物（如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等）是相当合适的从动、植物中提取的药物（如生物碱等），其提取液中常有大分子或固体物质，很多情况下可以用超滤来分离，使产品质量得到提高。

2、矿泉水：在矿泉水制造中，应用超滤技术，在工程设计中，将根据矿泉水的水源水质分析报告，针对性地选择膜的孔径和膜的类型，设计超滤膜。

3、食品：乳制品、果汁、酒、调味品等食品的生产中逐步采用超滤技术，如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖与水的分离，果汁澄清和去菌消毒，酒中有色蛋白、多糖及其它胶体杂质的去除等，酱油、醋中细菌的脱除，较传统方法显示出经济、可靠、保证质量等优点。

4、医药：在医药和生物化工生产中，常需要对热敏性物质进行分离提纯，超滤技术对此显示其突出的优点。

5、纯水、超纯水：工业用水的初级纯化，纯水超纯水制备RO预处理，纯水、超纯水终端处理

七、超滤膜设备的工艺流程

原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器（或计量加药系统）→精滤器→高压泵→反渗透主机 →中间水箱→二级高压泵→二级反渗透主机→纯水箱→纯水泵→用水点

八、超滤膜设备的操作说明 

超滤膜设备设备由水箱V101、增压泵P101、膜组件M101、及阀门、仪表、管路组成。 

1、正常运行

（1）试验开始前，用清水冲洗设备。

将清水置于水箱V101中，开启阀门101#，开启阀门104#、105#、106#，同时检查阀门102#、103#、107#处于关闭状态。按下控制柜上的红色总电源按钮，然后再按下绿色增压泵按钮开启增压泵，开始冲洗设备。冲洗结束将水排放。

（2）开始试验

将料液置于水箱V101中，确认阀门处于步骤一中的状态。然后开启增压泵，通过调节阀门105#和103#使得运行压力为所需值。收集淡侧溶液，浓侧溶液返回水箱V101，直到达到所需浓缩倍数，或淡测流量小于指定值时停机。

（3）试验结束后，用清水冲洗设备。

2、清洗设备

连续运行处理一批溶液后，超滤膜需进行清洗。 冲洗顺序为先正洗，再进行反洗。

（1）正洗：在水箱V101中加入清洗液。 开101#、104阀门，适当开启105#调节阀，检查此时其他阀门处于关闭状态。开启增压泵P101，调节103#阀门，控制冲洗流量在1—1.5吨/小时，冲洗压力0.10—0.15MPa，循环清洗洗30分钟，关闭增压泵P101。

（2）反洗：开启107#阀，关闭104#阀门，开启增压泵P101，调节103#阀门，控制冲洗流量在1—1.5吨/小时，冲洗压力0.10—0.15MPa，循环清洗洗30分钟，关闭增压泵P101,反冲结束。

（3）反洗结束后用清水冲洗设备。

3、清洗液和杀菌液配置

清洗液：配置百分之一的NaOH，控制温度小于40℃。

杀菌液：配置百分之二的甲醛，控制温度小于40℃。 

4、浓缩提取液 

当用于浓缩提取液时，提取液先用300目左右的纱布过滤，将过滤的提取液倒入水箱

V101，开启增压泵P101，调节压力1.5—2.5MPa，将纯侧透析液接入干净的容器。当水箱V101中的提取液剩下投料量的百分之十时，按照重量1：1加入纯化水，继续透析，收集纯侧溶液。