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超滤技术及应用
 浏览次数:1352次 更新时间:2015-10-22

设备概述

超滤技术简介 
       30 年来,超滤技术的发展极为迅速,不但在特殊溶液的分离方面有独到的作用,而且在工业给水方面也用得越来越多。例如在海水淡化、纯水及高纯水的制备中,超滤可作为预处理设备,确保反渗透等后续设备的长期安全稳定运行。在食品饮料、矿泉水生产中,超滤也发挥了重要作用。因为超滤仅去除水中的悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质,而保留了对人体健康有益的矿物质。    超滤是一种膜分离技术,其膜为多孔性不对称结构。过滤过程是以膜两侧压差为驱动力,以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程,使用压力通常为0.03~0.6 MPa,筛分孔径从 0.005~0.1µm,截留分子量为 1000 ~500,000 道尔顿左右。 

超滤装置示意图



性能参数 

一、超滤系统的技术优势 
相对于反渗透膜和气体分离膜等其它膜分离技术,超滤的分离过程具有以下几个显著特点: 
1、在常温下和低压下进行分离,因而能耗低,从而使设备的运行费用低。 
2、设备体积小,结构简单,故投资费用低。 
3、超滤分离过程只是简单的加压输送液体,工艺流程简单,易于操作管理。 
4、超滤膜是由高分子材料制成的均匀连续体,纯物理方法过滤,物质在分离过程中不发生质的变化。并且在使用过程中不会有任何杂质脱落,保证超滤液的纯净。 

超滤系统在使用过程中也具有显著的优势,总结如下: 
  □多组交替运行,连续反冲 
  □大流量错流,污染均化 
  □反冲加药,抑制污染 
  □化学药洗,及时恢复 
  □反冲水回用,节约用水 
  □易于自动控制,直观高效 
      以上特点决定了超滤膜的的应用非常广泛,从普通家用饮水的净化到高新技术领域都有大规模的应用,因而超滤膜分离技术是一种具有广阔发展前景的膜法分离技术。 

二、超滤与活性炭性能比较

 

超滤与活性炭性能比较

 

超滤

活性炭

过滤精度

0.01mm

>100 mm

生物污染

去除

滋生

有机污染

去除大分子有机物

去除小分子有机物

游离氯

不去除

去除

寿命

>36(月)

<6 (月)

更换成本

0.08/t

0.17/t

 

三、超滤系统的评价指标

针对一个超滤系统,如何评价它,是我们要关注的问题。有很多的技术指标从不同的角度来衡量和评价一个超滤系统,现选取部分定义如下。

序号

名词术语

定义

1

泡点测试Bubble point test[BP]

泡点是用来测试监控膜性能及膜组件完整性的一种常用方法,泡点是指膜完全浸润并浸泡在液体中,从膜的一边加以一定压力的气体,从膜的另一边开始出现连续气泡时的最低压力。泡点测试也常常被用来检测膜的最大孔径。

2

错流过滤cross-flow filtration

指进水平行膜表面流动,透水垂直于进水流动方向透过膜,被截留物质富集于剩余水中,沿进水流动方向排出组件,返回进水箱,与原水合并循环返回超滤系统。循环水量越大,错流切速越高,膜表面截留物质覆盖层越薄,膜的污堵越轻。

3

死端(全流)过滤Dead-end filtration

指原料以垂直膜表面的方式透过膜流动,并全部透过膜得产水,水中的污染物被膜截留而沉积于膜表面。

4

原水 feed

进入超滤系统的液体,还没有透过超滤膜。

5

超滤Ultra-filtration[UF]

液体通过超滤膜将其中的固体颗粒以及不同粒径的物质截留分离的过程。

6

透量/通量Flux

一般用来表示水等液体透过膜的速率,通常表示为每平米膜过滤面积每小时透过水等液体的体积(如3   2m /m .h)。

7

污染Fouling

被膜截留而沉积在膜表面的固体物质。污染常常导致膜透量的衰减。通常需要采用化学清洗的方法清除膜表面的污染物,恢复膜的透量。

8

疏水性(憎水性)Hydrophobic

膜材料的对水的排斥特性,疏水性膜材料具有很低的吸水性能,因此在表面水常成颗粒状。

9

亲水性Hydrophilic

亲水性膜材料对水有较强的吸引力,它们的表面很自然的具有润湿的化学特性。

10

跨(透)膜压差Trans-membrane Pressure[TMP]

表示水透过膜的实际所需的驱动压力,计算为原水侧的平均压力与产水侧平均压力的差,即:跨膜压差=P+P浓)/2-P

11

透膜流量Trans-membrane flow[TMF]

证明膜流量特性的单位。定义为液体在一定时间内透过膜的初始体积,与膜的过滤面积和跨膜压差相关,一般表述单位为:ml/min cm² bar

12

切割分子量Molecular Weight Cut Off

超滤膜的孔径通常用它截留物质的分子量大小来定义,将能截留 90%的物质的分子量为膜的切割分子量。通常用典型的已知分子量的球形分子如葡萄糖、蔗糖、杆菌肽、肌红蛋白、胃蛋白酶、球蛋白等作基准物进行此种测定。

13

反洗Back flush

将超滤透过液从膜丝外侧(产水侧)在一定压力作用下流向膜丝内侧(原水侧)

14

回收率Recovery

单位时间超滤净产水量(去处反洗所需用水)与总原水量的百分比R%=净产水量/总原水量×100

15

浓差极化Concentration Polarization

引起被截留的悬浮物在膜表面聚集的现象。通常提高膜丝表面液体的切向流速可以有效降低浓差极化的现象

 

四、如何确定一个贵单位所需超滤系统的性能参数

当您要选择一套适合的超滤系统时,对于不深入了解上述技术参数的其他行业专家,显然需要拥有更多经验的公司支持。

欲了解详细情况,请询共创富来技术部。  
  
  
工艺流程 

在膜法分离技术中膜的微孔径在20×10-10m1000×10-10m之间的过滤膜称为超滤膜,即0.002-0.1um之间,而一般胶体体积均≥0.1um,乳胶≥0.5um,大肠菌、葡萄球菌等细菌体积≥0.2um,悬浮物、微粒子等体积≥5um,因此超滤膜可以过滤出溶液中的细菌、胶体、悬浮物、蛋白质等大分子物质。 
  
欲了解详细情况,请询共创富来技术部。
  
  
选型指导 
1.超滤的基本形式及应用范围 
从结构来划分为:板框式、管式、卷式和中空纤维式四种;从膜的致密层(分离层)是在中空纤维的内表面或者外表面来划分为:内压式、外压式及内外压三类从操作方式来划分为:死端、错流和部分错流三类;从运行方式上分为:恒压、恒流及变压流三种方式。  
   
形式应用领域 
板框式废水回用,食品、化工及医药方面的浓缩或提纯等 
管式食品、化工及医药方面的浓缩或提纯等 
卷式电泳漆回用等 
中空纤维废水回用、地表水处理、反渗透预处理等 

  
 2. 内压式和外压式中空纤维超滤膜 
   
   1.内压式:即原液先进入中空丝内部,经压力差驱动,沿径向由内向外渗透过中空纤维成为透过液,浓缩液则留在中空丝的内部,由另一端流出,其流向参见图1所示。 
  
   其中环氧树脂端封的作用是在中空纤维膜丝的端头密封住膜丝之间的间隙,从而使原液与透过液分离,防止原液不经过膜丝过滤而直接渗入到透过液中。 
   
  1是一个内压式毛细管超滤膜组件的工作原理图。 
   
2.外压式中空纤维超滤膜则是原液经压力差沿径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液,而截留的物质则汇集在中空丝的外部,其流向见图2所示。 

    3.全量过滤和错流过滤方式 
     中空纤维超滤膜的过滤方式主要分为全量过滤和错流过滤两种。 
     全量过滤方式是指原液中的水分子全部渗透过超滤膜,没有浓缩液流出。 
 而错流过滤方式则是在过滤的过程中有一部分的浓缩液体从超滤膜的另一端排掉。 
 欲了解详细情况,请询共创富来技术部。
超滤系统广泛应用于以下系统,如需获取超滤系统在以下应用领域的技术支持,请垂询欲了解详细情况,请询共创富来技术部。
  
典型客户 
序号应用领域具体实例应用备注 
1.      食品发酵工业乳品工业中乳清蛋白的回收  
脱脂牛奶的浓缩 
酒的澄清、除菌和催熟 
酱油、醋的除菌、澄清与脱色 
发酵液的提纯精制 
果汁的澄清 
明胶的浓缩 
糖汁及糖液的回收 
2.      医药工业抗生素、干扰素的提纯精制  
针剂、针剂用水除热源 
血浆、生物高分子处理 
腹水浓缩 
蛋白、酶的分离、浓缩和纯化 
中草药遥精制与提纯 
3.      金属加工业延长电浸渍涂溶液的停留时间  
/水乳浊液的分离 
脱脂溶液的处理 
4.      汽车工业电泳漆回收  
5.      水处理反渗透预处理  
中水回用 
电镀废水等各种废水的处理 
 
UF System 
Ultra-Filtration (UF) is a kind of membrane filtration method. It is a filtration process which utilizes trans-membrane pressure differential to separate particles according to molecular weights.
By using hollow fibers UF membrane as filtration media, raw water particles which are smaller than “pore” of UF membrane will permeate through and collected as permeate; whilst, particles which are larger than UF membrane pore size will be separated as concentrate under certain pressure applied.

UF membrane is an asymmetric semi-permeable membrane made of high molecular material by special technology. Its' hollow fiber tube cover densely by micro-pores which allow solution flowing in or out the membraneunder the influence of pressure. UF membrane pore size range from 0.1 to 0.005 μm or molecular weight (200,000 to 10,000 Daltons) for different applications.

Generally, it is used to remove high molecular-weight substances, colloidal materials, bacteria, organic and inorganic polymeric molecules.

UF system requires ONLY 20% energy consumption of reverse osmosis system. Low operating pressures are sufficient to achieve high flux rates from UF membrane.

It has outstanding advantages as followings: Minimum pumping energy required, thus energy saving Chemical resistance, wide PH range Back-washable Easy to operate & maintenance Low investment cost No phase change No contaminant residue caused by chemical reaction Recovery ratio up to 98%

UF had been wide applied in industries such as: 
1. Surface Water Clarification
2. RO Pre-Treatment
3. Waste Water Treatment   



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