
超滤的基本原理
超滤的分离机理主要为“机械筛分”机理,即含有“杂质”的原水在压力作为驱动力的作用下流经超滤膜的表面,原水中大于膜微孔孔径的物质被截留下来,小于膜微孔孔径的物质则透过膜,以此达到分离的目的。
超滤膜表面的微孔孔径范围约在0.001~0.1μm之间,截留分子量(MWCO)约在1000~500000道尔顿之间。超滤膜对水中的悬浮物、胶体、细菌及大分子物质等有较高的去除率,对水中的BOD、COD及小分子物质有部分的去除率,对水、可溶性固体等小分子物质则几乎不能截留。
超滤的特点
● 分离过程不发生相变化、耗能少。
● 分离过程可以在常温下进行,适合一些热敏感性物质如果汁、生物制剂及某些药品等的浓缩或者提纯。
● 分离过程操作压力低,设备及工艺流程简单,易于操作、管理及维修。
● 应用范围广,凡溶质分力量为1000~500000道尔顿或溶质尺寸大小为0.001~0.1μm左右,都可以利用超滤分离技术。此外,采用系列化不同截留分子量的超滤膜,能将不同分子量溶质的混合液中各组分实行分子量分级。
超滤的几个常用基本概念
1、纯水通量与产水流量
(1)纯水通量
指在0.1MPa的压力下,在25℃的条件下,以纯水为原水,单位时间内从单位面积的超滤膜上透过的水量,单位一般为L/m2.hr。它与原水的温度、压力、浊度以及超滤膜的材料、结构、孔隙率、切割分子量等诸多因素有关,主要由超滤膜生产商的生产工艺来确定,一般作为膜组件出厂时超滤膜厂商提供的标准性能参数之一。
(2)产水流量
指超滤膜在实际应用中的实际水通量,通常由超滤生产厂商提供给工程公司进行超滤系统工程的设计参考,它主要受进水水质、水温、操作压力等各种因素的影响,是超滤膜生产商的多年应用经验的数据总结。
2、温度对产水流量的影响
温度对超滤产水流量的影响比较明显,温度升高,水的粘度下降,产水流量增加;反之产水流量下降。一般温度每增加1℃,则相应的产水流量增加约2%。
3、临界流量与临界压力
在低压操作时,超滤膜的产水流量与压力基本成正比关系,即产水流量随着压力的升高而增加,但增加到一定压力后,产水流量会有一个比较明显的转折点,
称之为临界流量,所对应的压力称之为临界压力。当操作压力超过临界压力时,继续增大压力产水流量却只能小量增加,而且压力的增大会带来膜的压密、膜污染加剧等后果。
4、跨膜压差
跨膜压差是指进水侧的平均压力与产水侧平均压力的差,即膜两侧平均压力差。如果是全量过滤,则跨膜压差为进水压力和出水压力的差值。
5、内压式过滤与外压式过滤
(1)内压式过滤
原水从中空纤维膜丝的内部进入,在压力的驱动下,沿径向由内向外渗透过膜丝而成为透过液,这种过滤方式称之为内压式过滤。
(2)外压式过滤
原水从中空纤维膜丝的外部进入,在压力的驱动下,沿径向由外向内渗透过膜丝而成为透过液,这种过滤方式称之为外压式过滤。
6、全量过滤与错流过滤
(1)全量过滤
全量过滤也称为死端过滤,指的是原水进入膜组件后,等量透过液流出膜组件,截留物留在膜组件内。当原水的水质较好时(通常指其浊度≤10NTU),通常采用全量过滤的方式。
(2)错流过滤
错流过滤指的是原水进入膜组件后,部分原水垂直透过膜形成透过液流出膜组件,全部截留物伴随剩下的另一部分原水形成浓缩液流出膜组件。当原水水质较差时,则经常采用错流过滤的方式。

