基本介紹
- 中文名：超濾分級技術
- 外文名：Ultrafiltration classification technology
工作原理,超濾膜的類型,制膜材料,有機高分子材料,無機材料,優缺點,
工作原理
在壓差的推動下，原料液中的溶劑和小的溶質粒子從高壓的料液側透過膜到低壓側，所得到的液體一般稱為濾出液或透過液，而大的粒子組分被膜截留，使它在濾剩液中濃度增大，達到溶液的淨化、分離與濃縮的目的。
超濾膜的類型
超濾膜是多孔的，但與微濾膜相比，其結構更具有不對稱性，這種不對稱膜包括一個很薄的皮層（一般小於1μm）和一個多孔亞層。所以超濾膜的表征主要是皮層表征，即厚度。
孔徑分布和表面孔隙率，超濾膜皮層典型的孔徑在2-100nm範圍內。
按制膜材料分類，超濾膜可分為有機膜和無機膜。
按膜的外形特徵可將超濾膜分為：1、平板膜；2、管式超濾膜，內徑>10nm；3、毛細管式超濾膜，內徑0.50-10.00nm；4、中空纖維超濾膜，內徑<0.5nm；5、多孔超濾膜。
制膜材料
可用於製造超濾膜的材料很多，分為有機高分子材料和無機材料兩大類。
有機高分子材料
①纖維素酯類
主要有二醋酸纖維素(CA)，三醋酸纖維素(CTA)，混合纖維素(CA-CN)等。
這類材料製造的超濾膜親水性好，成孔性好，材料來源廣泛、穩定，成本較低。但這種材料耐酸鹼性能差，也不適用於酮類、酯類和有機溶劑。
②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。
③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。
④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、耐化學侵蝕性性能，使用溫度一40～260℃，可在強酸、強鹼和多種有機溶劑條件下使用，但成本很高。
⑤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。例如，海南立升淨水科技實業有限公司已生產出在25℃，1m水柱條件下，PVC膜過濾純水的通量達到400L/(mz．h)(國家十五科技攻關項目)。
⑥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。
無機材料
這是近幾年來開發的新型制膜材料，主要有陶瓷、玻璃、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)和金屬，目前國內還處於實驗室研究階段，尚未商品化生產，這種材質的超濾膜最突出的優點是耐高溫，耐有機溶劑性能好，不易老化，可再生性強，適用於特種分離。
優缺點
與傳統分離方法相比，超濾分級技術具有以下特點：
1、濾過程是在常溫下進行，條件溫和無成分破壞，因而特別適宜對熱敏感的物質，如藥物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
2、濾過程不發生相變化，無需加熱，能耗低，無需添加化學試劑，無污染，是一種節能環保的分離技術。
3、超濾技術分離效率高，對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。
4、超濾過程僅採用壓力作為膜分離的動力，因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、易於控制和維護。
5、超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到乾粉製劑。對於蛋白質溶液，一般只能得到10～50%的濃度。
超濾裝置是在一個密閉的容器中進行，以壓縮空氣為動力，推動容器內的活塞前進，使樣液形成內壓，容器底部設有堅固的膜板。小於膜板孔徑直徑的小分子，受壓力的作用被擠出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超濾開始時，由於溶質分子均勻地分布在溶液中，超濾的速度比較快。但是，隨著小分子的不斷排出，大分子被截留堆積在膜表面，濃度越來越高， 自下而上形成濃度梯度，超濾速度就會逐漸減慢，這種現象稱為濃度極化現象。
