超濾技術

超濾技術是膜分離技術的一種，是以0.1～0.5 MPa的壓力差為推動力，利用多孔膜的攔截能力，以物理截留的方式，將溶液中的大小不同的物質顆粒分開，從而達到純化和濃縮、篩分溶液中不同組分的目的。

基本介紹

• 中文名：超濾技術
• 外文名：ultra - filtration，UF
• 原理：對物質進行選擇性分離
• 目的：大、小分子的分離、濃縮、淨化

超濾技術的原理

一般認為超濾是一種篩孔分離過程，在靜壓差為推動力的作用下，原料液中溶劑和小溶質粒子從高壓的料液側透過膜到低壓側，一般稱為濾出液或透過液，而大粒子組分被膜所阻攔，使它們在濾剩液中濃度增大。按照這樣的分離機理，超濾膜具有選擇性表面層的主要因素是形成具有一定大小和形狀的孔，聚合物的化學性質對膜的分離特性影響不大。

UF同RO、NF、MF一樣，均屬於壓力驅動型膜分離技術。超濾主要用於從液相物質中分離大分子化合物(蛋白質，核酸聚合物，澱粉，天然膠，酶等)，膠體分散液(粘土，顏料，礦物料，孔液粒子，微生物)，乳液(潤滑脂-洗滌劑以及油-水乳液)。採用溶質，從而可達到某些含有各種小分子量可溶性溶質和高分子物質(如蛋白質、酶、病毒)等溶液的濃縮、分離、提純和淨化。其操作靜壓差一般為0.1-0.5MPa，被分離組分的直徑大約為0.01-0.1μm，這相當於光學顯微鏡的分辨極限，一般為分子量大於500-1000000的大分子和膠體粒子，這種液體的滲透壓很小，可以忽略，所用膜常為非對稱膜，膜孔徑為10-10μm，膜表面有效截留層厚度較小(0.1-10μm)，操作壓力一般為0.2-0.4MPa(2-4kg/cm)，膜的透過速率為0.5-5m/(m·d)。

總之，超濾對去除水中的微粒、膠體、細菌、熱源和各種有機物有較好的效果，但它幾乎不能截留無機離子。

超濾技術的操作模式

超濾過程常用的操作模式有三種。

(1)單段間歇操作：在超濾過程中，為了減輕濃差極化的影響，膜組件必須保持較高的料液流速，但膜的滲透通量較小，所以料液必須在膜組件中循環多次才能使料液濃縮到要求的程度，這是工業過濾裝置最基本的特徵。間歇操作適用於實驗室或小規模間歇生產產品的處理。

(2)單段連續操作：與間歇操作相比，其特點是超濾過程始終處於接近濃縮液的濃度下進行，因此滲透量與截留率均較低，為了克服此缺點，可採用多段連續操作。

(3)多段連續操作：各段循環液的濃度依次升高，最後一段引出濃縮液，因此前面幾段中料液可以在較低的濃度下操作。這種連續多段操作適用於大規模工業生產。

超濾技術的特點

與傳統分離技術比較，超濾技術具有以下的特點：

①超濾過程是在常溫下進行的，條件溫和無成分破壞，特別適合對熱敏感的物質，如藥物、酶、果汁等進行分離、濃縮和富集。

②超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，對稀溶液中微量成分的回收，低濃度溶液的濃縮都非常有效。

④超濾過程僅採用壓力作為分離的動力，因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、易於控制和維護。

⑤超濾技術也有局限性，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。

超濾技術的套用

超濾作為一種膜分離技術，在工業生產、醫藥衛生、環境保護和人民生活等國民經濟的各個領域得到了廣泛地套用。雖然它可以處理的對象種類繁多，人們所要求達到的目的也各有不同，但超濾所起的作用可歸結為淨化、分離和濃縮三大功能。

（1）工業廢水處理中的套用

工業廢水處理主要套用在：含糖廢水的處理與套用；含原油廢水的處理；與生物反應器結合處理各種廢水；紡織工業、染料及染色廢水處理與回用；造紙廢水的處理；放射性廢水的處理等。例如，在染色廢水染料的回收中，印染廠懸浮扎染時，還原蒸箱在生產中會排出較多的還原染料，既污染，又浪費。採用超濾技術，使用聚碸和聚碸醯胺超濾膜，不需加酸中和及降溫即可處理印染廢水。

（2）醫藥工業中的套用

醫藥工業中的套用主要有：抗生素、干擾素的提純精製；針劑、針劑用水除熱原；血漿、生物高分子處理；蛋白質、酶的分離、濃縮和純化；中草藥的精製和提純等。例如：製藥工業中除熱源的套用。

（3）水處理方面的套用

水處理方面的套用主要有：電子工業用純水；高純水及反滲透組件進水的預處理；飲料及化妝品用無菌水的生產；醫藥工業用無菌、無熱原水的生產；中水回用、飲用水的生產等，例如，礦泉水的製造中，其水源必須是地下水，而這種水在地下流動時會溶人某些無機鹽。採用超濾和微濾組合工藝可製造合乎飲用水標準的礦泉水。

（4）食品發酵工業中的套用

食品發酵工業中的套用主要有：酒的澄清、除菌；催熟醬油；醋的除菌、澄清、脫色；發酵液的提純精製；果汁的澄清；糖汁和糖液的回收；乳清蛋白的回收；脫脂牛奶的濃縮等。