超滤技术的应用及发展趋势
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超滤技术的原理及应用1. 超滤技术的概述超滤技术是一种通过超滤膜对悬浮物、胶体物质和高分子物质进行分离的膜分离技术。
它利用超滤膜的孔径大小,只允许某些溶质通过,而将其他物质截留在膜表面,从而实现物质的分离和浓缩。
超滤技术被广泛应用于水处理、食品加工、制药、生物工程等领域。
2. 超滤技术的原理超滤技术的原理基于膜分离的工作原理。
超滤膜是一种具有特定孔径大小的多孔膜。
当混合溶液通过超滤膜时,孔径较小的物质被膜截留,而孔径较大的物质通过膜孔径。
超滤的原理可以归纳为以下几个步骤:2.1 混合溶液的进料混合溶液通过进料系统被送入超滤模块。
2.2 膜分离混合溶液在超滤膜上进行分离。
孔径较小的物质被膜截留,而孔径较大的物质通过膜孔径。
2.3 过滤液的采集通过采集系统采集通过超滤膜的溶液。
2.4 截留物的排出截留在超滤膜上的物质通过排出系统进行处理。
3. 超滤技术的应用超滤技术在许多领域有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景:3.1 水处理超滤技术可以用于水处理领域,去除水中的悬浮物、胶体物质和有机物,提高水质。
特别适用于海水淡化、饮用水处理、废水处理等领域。
3.2 食品加工超滤技术可以应用于食品加工,用于浓缩、分离食品中的蛋白质、多糖、色素等成分。
例如,乳制品工业中常用超滤技术进行乳清分离和浓缩。
3.3 制药超滤技术在制药行业中也有广泛应用。
它可以用于药物的提纯、生物制剂的浓缩和分离等。
由于超滤膜对细菌、病毒等微生物有较高的截留效率,因此也可以用于生物制剂的无菌过滤。
3.4 生物工程超滤技术在生物工程中的应用很多。
例如,用于细胞培养中细胞的分离和浓缩,提取生物分子等。
4. 超滤技术的优势超滤技术具有以下几个优势:•高分离效率:能够分离和去除微小颗粒、胶体物质等。
•低能耗:不需要高温、高压等条件,能够在较低的能耗下完成分离过程。
•操作简单:超滤设备结构简单,操作便捷,易于维护。
•环保节能:超滤技术不需要使用化学药剂,对环境污染小,符合现代化要求。
超滤膜技术在水污染处理过程中的应用摘要:近年来,随着我国经济的快速发展,人们的生活水平日益提高,对水的质量提出了新的要求。
然而,在水处理中,由于各种内外部因素,出现了各种问题,难以有效改善水质。
因此,在未来的水处理中,将加强超滤膜技术的应用,以有效改善水质,促进水处理工作合理、有序,为人们的日常生活和工作提供更好的水资源。
关键词:环保工程;水处理;超滤膜技术;应用前言水处理是环境工程的重中之重。
水处理较好,可以有效保护环境,提高水资源的利用率。
因此,水处理尤为重要。
水处理技术有很多,其中超滤膜技术作为环境工程水处理技术应用最为广泛。
近年来,超滤膜技术因其优异的去除水中颗粒和胶体的能力而被广泛应用于饮用水处理中。
被广泛使用的超滤膜技术可以彻底去除病原体和颗粒杂质,大大提高饮用水的安全性。
超滤膜技术有效去除水体中所含的污水、废水等杂质,提高水资源的循环利用效率,实现水资源的有效净化。
1超滤膜技术概述1.1超滤膜技术基本原理超滤膜技术是一种重要的膜处理技术。
膜处理技术的基本原理是利用滤膜滤除水中的颗粒物、杂质和微生物,从而将水和污染物分离。
超滤膜技术广泛应用于环境工程中的水处理。
在压力的作用下,污水中所含的水、无机盐等小分子溶质被滤膜的微孔截留在滤膜一侧。
它穿过滤膜的微孔,滞留在滤膜的反面,使污水分离和净化。
超滤膜技术能有效分离聚合物杂质和污染物,在环境工程中具有很高的应用效果,主要用于污水处理、污水循环利用、油基污水净化、海水淡化等。
1.2超滤膜技术的基本特点超滤膜技术是一种不使用化学试剂的物理处理技术,近年来以聚合物分离膜研究为主导,发展迅速。
根据超滤膜技术的具体应用性能,超滤膜技术在水处理中具有以下基本特点:一是超滤膜技术使用化学试剂和化学品,可以避免工艺过程中的二次水处理,避免污染问题。
其次,超滤膜技术采用了较为先进的超滤膜形态,与常规膜技术相比,过滤效果显著提高,可以全面提升水处理效果。
第三,超滤膜技术的应用相对容易,可以实现水处理过程的自动化。
乳品加工中的新技术——超滤技术近年来,随着人们生活水平的提高,乳品消费量呈逐年增长的趋势。
而如何提高乳品的品质和营养价值,成为了乳品加工业内的研究重点。
超滤技术就是一种新兴的乳品加工技术,已经在乳品行业中得到了广泛的应用。
一、超滤技术简介超滤技术是一种通过分离处理奶液中的蛋白质、乳糖和水分的方法,该技术采用特殊的超滤膜,其孔径为0.01~0.1微米,可将分子量大于2000的蛋白质和部分小分子物质过滤掉,达到一定的去水分目的。
超滤技术主要应用于奶制品、发酵乳和蛋白饮料等乳制品中。
二、超滤技术的应用1. 替代传统热处理技术传统的热处理技术会让乳制品中的营养成分减少。
而超滤技术可以实现非热处理的灭菌,避免了高温处理对原味、营养素成分的破坏。
在生产蛋白饮料、奶粉和酸奶等乳制品时,经过超滤技术处理后的产品口感更加细腻,营养更丰富。
2. 提高乳制品质量在奶制品生产中,超滤技术可以降低奶制品的酸度,使奶制品的口感更加柔滑。
同时,由于超滤技术可以过滤掉大分子物质,因此可以降低奶制品的水分含量,提高奶制品的质量和稳定性。
3. 提高乳制品的产量传统的乳品加工生产出来的废物较多,浪费的用水也较多。
而超滤技术可以减少废物的产生,并能够减少生产过程中的水的消耗,从而提高生产效率。
4. 生产高端乳制品目前市场上的高端乳制品主要是针对小孩和老人的特殊配方奶粉,这些产品需要用到高品质的配方,其中低聚肽、胶原蛋白、玻尿酸等高端营养成分需要通过超滤技术实现。
超滤技术可以过滤掉不需要的物质,将有价值的物质完整保留在乳制品中,提高了产品的价值和质量。
三、超滤技术的前景由于超滤技术具有多个功能,能够提高乳制品的品质和营养价值,因此在全球范围内受到了广泛关注。
目前,超滤技术已经逐渐普及到很多国家和地区的乳品加工行业中。
我国的乳制品行业也逐渐开始重视超滤技术的应用,加入相关研究和生产。
未来,超滤技术将会不断完善和提高,为乳制品生产带来更多的机遇。
2024年超滤膜市场前景分析1. 引言超滤膜是一种广泛应用于水处理、食品和饮料工业、制药工业等领域的膜分离技术。
随着人们对水质和食品安全要求的提高,超滤膜市场也得到了快速发展。
本文将对超滤膜市场的前景进行分析。
2. 超滤膜市场现状目前,全球超滤膜市场规模逐年增加。
超滤膜在水处理领域得到广泛应用,用于去除水中的悬浮固体、重金属离子、有机物质等。
此外,超滤膜还被广泛应用于食品和饮料工业中的浓缩、分离和净化过程,以及制药工业中的生物制品分离和纯化。
3. 超滤膜市场驱动因素3.1 水质和环境问题随着全球水资源的日益紧缺和污染问题的加剧,对水质的要求越来越高。
超滤膜作为一种高效的水处理技术,可以有效去除水中的杂质和污染物,得到越来越多的应用。
3.2 食品和饮料安全需求近年来,食品和饮料安全问题备受关注。
超滤膜在食品和饮料工业中的应用可以去除悬浮物、大分子有机物、微生物等,保证产品的安全和质量。
3.3 制药工业的需求随着制药工业的快速发展,对生物制品的生产和纯化要求也越来越高。
超滤膜在制药工业中的应用可以高效地分离和纯化生物制品,提高产品的纯度和收率。
4. 超滤膜市场前景4.1 市场规模预测根据市场研究机构的数据,预计未来几年全球超滤膜市场规模将持续增长。
这主要受到上述驱动因素的影响,以及快速发展的水处理、食品和饮料、制药工业的需求推动。
4.2 技术创新和发展超滤膜技术在材料、结构等方面的不断创新和发展,将进一步提升超滤膜的性能。
例如,开发出更高通量、更低能耗的超滤膜材料,可以满足用户对于高效率、低成本的需求。
4.3 区域市场发展随着亚太地区经济的快速增长和水资源紧缺问题的加剧,亚太地区超滤膜市场增长势头强劲。
此外,欧美地区和中东地区的超滤膜市场也呈现出快速增长的趋势。
5. 超滤膜市场挑战5.1 成本压力超滤膜的生产成本较高,这对市场的推广和应用造成了一定的压力。
降低超滤膜的成本,提高生产效率是未来的挑战之一。
超滤的作用超滤作为一种常见的膜分离技术,广泛应用于水处理、食品加工、药品制造、环境保护等领域。
其主要作用是通过膜孔径的选择性,将溶液中的悬浮物、胶体、微生物、重金属离子等大分子物质和一部分其他杂质分离出来,从而提高水质和产品纯度。
以下将分别从水处理和食品加工两个方面来阐述超滤的作用。
首先是超滤在水处理中的作用。
随着人口的不断增长和工业发展,水资源面临着枯竭和污染的双重压力。
超滤技术可以有效地去除水中的悬浮物、胶体、细菌病毒等有害物质。
它与传统的过滤技术相比,具有更高的分离效率和更低的能耗。
超滤膜的孔径一般在0.001~0.1微米之间,可以实现对大部分有害物质的拦截。
此外,由于超滤膜具有良好的亲水性和抗污性,因此它能够在长时间使用后仍然保持较高的通量,延长了设备的使用寿命,并降低了维护成本。
通过超滤技术处理后的水质,可以达到国家饮用水水质标准,保障人们的健康用水需求。
其次是超滤在食品加工中的作用。
食品加工过程中的杂质往往会影响产品的质量和口感。
超滤技术可以有效地去除食品中的悬浮物、蛋白质、胶体等物质,从而提高产品的纯度和透明度。
比如在果汁生产中,超滤膜可以去除果汁中的果肉和果皮残留物,使果汁更加纯净和口感更好。
在乳制品生产中,超滤技术可以去除乳液中的蛋白质、乳糖等,得到更浓缩的乳制品,提高了产品的乳化性和稳定性。
此外,超滤技术还可以用于蛋白质的提取、酵素的分离等过程,有效地提高产品的纯度和产量。
总的来说,超滤技术具有广泛的应用前景和重要的经济价值。
它不仅可以提高水质和产品质量,还可以减少废物的排放和能源的消耗,对于保护生态环境和可持续发展具有积极的意义。
随着膜材料和膜工艺的不断创新和完善,相信超滤技术在未来会有更广泛的应用,并为人类的生活带来更多的便利和福祉。
超滤膜技术的进展和应用前景一、引言随着工业化和城市化的加速发展,资源的消耗和生产的废水排放,给环境带来了很大的压力。
然而,随着科技的不断发展,新型的水处理技术如超滤技术不断出现,无疑成为了水资源可持续利用的一大利器。
超滤技术以其卓越的过滤效果和结构紧凑、易于维护等优势,越来越被广泛运用在水处理,食品和饮料,生物制药和生命科学等领域。
在这篇文章中,我们将探讨超滤技术的进展和应用前景,以及其面临的挑战和解决方案,最后预测超滤技术的市场前景和展望。
二、超滤技术的进展1. 超滤技术的发展历程和现状超滤技术最早出现于20世纪50年代,当时只是一种实验室级的技术。
其随后得到了快速的发展,特别是在30年代末期的医疗领域,广泛应用于治疗患有尿毒症等疾病的肾脏衰竭患者。
如今的超滤技术已广泛应用于各个领域,特别是水处理领域。
除此之外,超滤技术还被应用于农业、食品、能源和环境等领域。
2. 超滤膜材料的改进和性能提升超滤膜材料的改进和性能提升是超滤技术进展的重要方面。
常见的超滤材料包括聚丙烯,聚酰胺,聚醚砜等。
超滤膜材料的改进主要是为了增强其抗污染,高通量和低能耗等特性。
在超滤膜材料的选择和设计方面,最近的研究表示,设计多层结构的超滤膜可以提高膜的性能。
此外,还有部分研究试图利用纳米材料和复合材料的纤维制造技术来设计和制造高性能的超滤膜。
3. 超滤系统的集成化和自动化趋势随着超滤技术进一步发展,超滤系统的集成化和自动化趋势也变得越来越重要。
在集成化方面,将预处理和辅助设备与超滤系统集成在一起,可以将系统的占地面积降至最小,并提高整个系统的工作效率。
自动化则主要是通过自动化控制系统,对超滤过程进行精细化操作,提高生产效率,并降低管理和运营成本。
三、超滤技术的应用前景1. 水处理行业中的超滤技术应用超滤技术在水资源的处理和保护方面具有重要意义。
应用于水处理领域,不仅可以减少污染物的浓度和提高水质,而且在水源的去除和回收方面也有较好的表现。
超滤技术方案引言:随着水资源的日益匮乏和水质污染问题的日益严重,如何提供安全、健康的饮用水和工业用水成为了当今社会面临的重要问题。
超滤技术作为一种高效、可靠的水处理技术,被广泛应用于饮用水和工业用水处理领域。
本文将介绍超滤技术的原理、应用领域、优势和发展趋势,以及一个基于超滤技术的典型方案。
一、超滤技术的原理超滤技术是利用超滤膜对水中的悬浮物、胶体、细菌、病毒等微小颗粒进行筛选分离的一种膜分离技术。
超滤膜具有微孔结构,可以阻拦直径大于膜孔的颗粒,同时允许水分子和溶解物通过,实现对水中杂质的去除。
其原理基于物质在分子级别上的大小、形状和电荷之间的差异。
二、超滤技术的应用领域1. 饮用水处理:超滤技术能够有效去除水中的有机物、胶体、微生物等污染物,提供清洁、健康的饮用水。
2. 工业用水处理:超滤技术在工业用水处理中广泛应用于废水再利用、工艺水处理和水资源回收等领域,可以降低水资源消耗,减少废水排放。
3. 生活污水处理:超滤技术可以对生活污水进行处理,去除悬浮物、有机物和微生物等污染物,提供符合排放标准的废水。
三、超滤技术的优势1. 高效去除污染物:超滤技术能够高效地去除水中的悬浮物、胶体、细菌和病毒等,提供清洁、安全的水质。
2. 运行成本低:超滤技术相较于传统的水处理方法,具有较低的运行成本,减少了消耗的能源和化学药剂。
3. 操作简便:超滤技术的操作和维护相对简单,不需要复杂的设备和专业的操作人员。
4. 模块化设计:超滤技术可根据需要进行模块化设计,灵活性大,可适应不同规模和水质要求的应用场景。
四、超滤技术发展趋势1. 膜材料的改进:为了提高超滤膜的除污能力和敏感性,研究者们不断改进和创新膜材料,如纳米材料等,以提高超滤技术的性能。
2. 能源消耗的降低:随着科学技术的不断发展,超滤技术中的能源消耗也在逐渐降低,使得技术更加可持续和环保。
3. 自动化控制系统的应用:超滤技术的自动化控制系统的应用将使整个系统运行更加稳定、可靠,并且减少人为操作的错误。
超滤技术的应用及发展趋势超滤技术是一种通过使用过滤膜分隔物质的方法。
它通常用于从溶液中分离固体或高分子物质。
该技术在水处理、食品加工、制药和生物技术等领域有广泛的应用。
下面将重点讨论超滤技术的应用及发展趋势。
一、应用1.水处理:超滤技术在水处理中用于去除悬浮颗粒、有机物、微生物和溶解质等。
它被广泛应用于饮用水和工业废水处理中。
超滤技术可以有效去除水中的微生物,如病毒、细菌和寄生虫卵等,提供清洁的饮用水。
此外,超滤技术还可以用于去除水中的重金属、有机物和悬浮固体,使废水符合排放标准。
2.食品加工:超滤技术用于乳制品、果汁、啤酒和酒精等液体的澄清和浓缩。
它可以去除悬浮固体、细菌和酵母等。
超滤技术还可以用于提取果汁中的胶体和可溶性物质,以改善产品的质量和口感。
3.制药:超滤技术在制药中用于分离和浓缩药物、细胞颗粒、蛋白质和多肽等。
它可以去除细菌、病毒和微粒等杂质,提高产品的纯度和活性。
此外,超滤技术还用于药物的包装和控释系统的制备。
4.生物技术:超滤技术在生物技术中常用于生物大分子如蛋白质、核酸和多肽的纯化和分离。
它可以去除杂质,提高产品的纯度和活性。
超滤技术还可以用于细胞培养和微生物发酵的浓缩和分离。
二、发展趋势1.提高膜材料的选择和开发:超滤膜的材料决定了其分离性能和稳定性。
目前,研究人员正在开发新型的膜材料,以提高超滤膜的通量、抗污染性和耐温性。
2.提高超滤系统的运行效率:提高超滤系统的运行效率是当今的研究热点之一、研究人员正在研究新的超滤系统设计和操作策略,以提高系统的分离效果和减少能耗。
3.开发先进的超滤设备和技术:随着超滤技术的不断发展,越来越多的先进设备和技术被应用于实际生产中。
如膜模块的改进、膜元件的自动化控制和在线监测技术等。
4.结合其他分离技术:超滤技术常常与其他分离技术如微滤、蒸发浓缩和冷冻干燥等结合使用,以提高产品的纯度和浓缩度。
5.向综合化和智能化方向发展:超滤技术正朝着综合化和智能化方向发展。
超滤技术的应用及发展趋势摘要:本文初步论述了膜分离技术的种类,特点、工艺概况,介绍了超滤分离技术的研究现状及其原理,类型和基本过程,最后具体介绍了超滤技术在水处理方面的应用,展望了超滤技术的未来发展趋势。
关键词:膜分离技术,超滤技术,水处理,发展趋势1. 膜分离技术概述膜分离技术是近30年来发展起来的一项高新技术,也是当前促进和保证社会持续发展的关键技术之一,已在能源、电子、化工、医药、食品、汽车、家电、环保等领域,发挥着其独特的重要作用[1]。
用膜近万平方米的大型超滤退浆废水,处理厂,2400×104t/d的地表水微孔过滤净化工厂,每年救治几十万人生命的人工肾(透析器)已成为现代的重要医疗手段,膜法制取的矿泉水、纯净水、优质饮用水等已进入千家万户,这些已充分了显示了膜分离技术的应用规模、水平和重要作用。
1.1膜分离过程的种类膜分离技术最重要的组成部分是膜。
膜是具有选择性分离功能的材料。
利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离[2]。
它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。
利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
微滤多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶剂和溶解物悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物超滤脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子反渗透和纳滤脱除溶液中的盐类及低分子物质压力差水和溶剂无机盐、糖类、氨基酸、有机物等透析脱除溶液中的盐类及低分子物质浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、糖类、氨基酸、有机物等电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机、有机离子渗透气化溶液中的低分子及溶剂间的分离压力差、浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过液体图中分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类,从中可以看出,除了透析膜主要用于医疗用途以外,几乎所有的分离膜技术均可应用于任何分离、提纯和浓缩领域[3]。
反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一,在分离膜领域内占重要地位。
1.2 膜分离技术特点膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离[4]。
与传统的蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等分离技术相比,膜分离具有以下特点:●膜分离通常是一个高效的分离过程。
●膜分离过程的能耗(功耗)通常比较低。
●多数膜分离过程的工作温度在室温附近,特别适用于对热敏物质的处理膜分离设备本身没有运动的部件,工作温度又在室温附近,所以很少需要维护,可靠度很高。
它的操作十分简单,而且从开动到得到产品的时间很短,可以在频繁的启、停下工作。
●膜分离过程的规模合处理能力可在很大范围内变化,而它的效率、设备简单单价、运行费用等都变化不大。
●膜分离由于分离效率高,通常设备的体积比较小,占地较少。
1.3工艺优点(1)在常温下进行。
有效成分损失极少,特别适用于热敏性物质,如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。
(2)无相态变化。
保持原有的风味,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8 。
(3)无化学变化。
典型的物理分离过程,不用化学试剂和添加剂,产品不受污染。
(4)选择性好。
可在分子级内进行物质分离,具有普遍滤材无法取代的卓越性能。
(5)适应性强。
处理规模可大可小,可以连续也可以间隙进行,工艺简单,操作方便,易于自动化(6)能耗低。
只需电能驱动,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8。
2.超滤技术2.1超滤技术概述超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程,膜孔径在0.05um至1nm之间。
超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术,超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。
以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下,当水流过膜表面时,只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过,达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。
主要用于分离溶液中的大分子、胶体和微粒,具有高效率、低能耗的分离特点。
近年来随着膜材料及膜工艺的不断发展。
超滤技术已成为污水处理中的一个重要的操作单元。
对于超滤而言,膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征,通常截留分子量范围在1000~300000,故超滤膜能对大分子有机物(如蛋白质、细菌)、胶体、悬浮固体等进行分离,广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。
超滤是以静压差为推动力,根据颗粒物大小和相对分子质量的不同来进行分离的膜技术。
超滤膜的孔径一般在3-30nm,透过的物质分子量一般小于1000Da1,被截留的物质分子量在1000-300000 Dal之间。
超滤技术的分离机理主要是筛分作用,但有时在溶剂分子、溶质分子均小于其孔径的情况下,仍然具有明显的截留作用,说明膜表面的化学特性、膜表面的静电作用在超滤分离过程中占据着不可忽视的地位。
超滤技术从20世纪90年代开始得到广泛的应用,是一项新型的高效分离技术,它具有工艺简单,经济效益高,不发生相变,分离系数较大,节能,高效,无二次污染,可在常温下连续操作等特点,在市政给水、制革废水、电镀废水、纺织印染废水、屠宰废水、食品废水的处理方面以及其他各工业领域和科学研究中得到广泛的应用[5]。
我国已经研究开发的超滤膜品种有醋酸纤维素CA,聚丙烯睛PAN,聚矾PSF,聚醚矾PES,聚矾酞胺PSA,聚氯乙烯PVC,聚偏氟乙烯PVDF,磺化聚矾SPSF和聚醚酮PEK等,以及以陶瓷、氧化铝、多孔玻璃等为膜材料的无机超滤膜,应用研究前景广阔。
2.2 超滤原理超滤目的:将溶质通过一层具有选择性的薄膜,从溶液中分离出来。
分离时的推动力都是压强,由于被分离物质的分子量和直径大小差别及膜孔结构不同,其采用的压强大小不同。
反渗透膜的操作压力高达10MPa 。
(1)超滤操作中的渗透压由于超滤和反渗透过程都是用一种半透膜把两种不同浓度的溶液隔开(淡水或盐水),因此都存在渗透压。
渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度;一般说来,无机小分子的渗透压要比有机大分子溶质的渗透压高得多。
(2)实现超滤的条件超滤:需要增加流体的静压力,改变天然过程的方向,才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜,此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差;atm p p p p >>0pp ——操作压 p0 ——渗透压 patm ——大气压反渗透:过程类似于超滤,只是纯溶剂通过膜,而低分子量的化合物被截留。
因此,操作压力比超滤大得多。
atm p p p p >>>0因此,超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”(3)超滤的基本方程)(π∆σ∆-=p L J p v (5.11a)JV :溶剂的体积通量(m3/m3·s )Lp :溶剂的透过系数(单位时间、单位膜面积的处理量)Δp :膜两侧的压差Δπ:膜两侧溶液的渗透压差σ:膜对溶质的反射系数 0<σ<12.3 超滤膜的类型超滤膜是多孔的,但与微滤膜相比,其结构更具有不对称性,这种不对称膜包括一个很薄的皮层(一般小于l μm)和一个多孔亚层。
所以超滤膜的表征主要是皮层表征即厚度。
孔径分布和表面孔隙率,超滤膜皮层典型的孔径在2~100nm 范围内。
按制膜材料分类,超滤膜可分为有机膜和无机膜。
按膜的外形特征可将超滤膜分为:①平板膜;②管式超滤膜,内径>l0nm;③毛细管式超滤膜,内径0.50~10.00nm;④中空纤维超滤膜,内径<0.5nm;⑤多孔超2.4超滤技术基本过程超滤是以静压差为推动力,根据颗粒物大小和相对分子质量的不同来进行分离的膜技术。
超滤膜的孔径一般在3-30nm,透过的物质分子量一般小于1000Da1,被截留的物质分子量在1000-300000 Dal之间。
超滤技术的分离机理主要是筛分作用,但有时在溶剂分子、溶质分子均小于其孔径的情况下,仍然具有明显的截留作用,说明膜表面的化学特性、膜表面的静电作用在超滤分离过程中占据着不可忽视的地位[6]。
超滤过程本质是一种机械筛分的过程,膜的清水侧水质基本保持稳定,浓水侧的溶质和颗粒物等杂质不断累积[7]。
超滤的运行过程示意图如图1-1所示,可以分为5个阶段,分别为过滤开始、污染物浓缩、孔堵塞和滤饼层形成、反冲洗和排污。
图中,中间的阴影部分表示超滤膜,膜的下侧为浓水,上侧为清水,图中的小黑点表示粒径小于膜孔径的颗粒,圆圈表示无法通过膜的较大颗粒。
在运行初期,小颗粒物质可以顺利通过膜孔,进入清水侧,这部分主要是小分子有机物、包括氨氮在内的大部分可溶性无机物。
较大颗粒物质则被截留,这部分物质主要包括泥沙、藻类、胶体颗粒、部分有机物、细菌、病毒等微生物。
随着超滤的继续进行,被截留的物质浓度逐渐增高,并且有一部分吸附在膜表面和膜孔中,前者形成多孔疏松结构的滤饼层,滤饼层随时间延长会在压力下逐渐形成结构紧密的凝胶层,凝胶层对部分小分子有机物有一定的吸附作用。
后者会造成膜孔内吸附污染和孔堵塞,从而使膜通量降低,跨膜压差增高。
通过反冲洗阶段,滤饼层可被基本去除,如果同时加以曝气,产生的气泡切割水面产生剪切力可以提高去除效果,此时的浓水侧包含了清洗下来的大颗粒凝聚成的胶体团。
反冲洗后,浓水侧的污染物含量浓度升高,会加速滤饼层的形成,因此,在一次或数次反冲洗后进行排污,即排干净浓水,并注入新的原水,可以有效的减缓膜污染。
3 超滤技术在水处理领域中的应用虽然超滤可以有很多的应用领域,但大规模的水处理通常集中在以下方面:饮用水供水终端、地表水处理、海水处理、流体的回用。
3.1饮用水处理由于对饮用水的质量要求越来越严格,水处理公司投入越来越大的精力来控制供水管网中存在的微生物的量。
为了做到这一点,因此一种方法是进行昂贵、频繁的水质检验,或者在供水终端设置防止细菌和病毒进入的屏障。
采用UF系统,可以非常方便的建成这样的屏障。
超滤膜对细菌的去除率可以达到6log,对于病毒的去除率达到4log,因此水厂和用水者都不必在担心细菌和病毒的问题。
由于饮用水的质量本身就很高(浊度和悬浮固体都非常低),因此此时的膜系统可以可以采用很高的膜通量,可以达到135升/平米.小时[8]。
同时较高的入水条件,因此反冲频率和化学加强反洗的频率都可以非常低,产水量可以达到99%。
如果需要还可以设立二级超滤系统,将第一级的反洗水进一步回用。
3.2 地表水处理UF系统非常多的应用在地表水处理上,处理后的水用于灌溉或作为反渗透的入水,来制备工业用水。
在荷兰,出现了越来越多的这类工厂。