超濾器

超濾器是電泳塗裝線上的關鍵設備，廣泛使用在電泳線上的有管式超濾器和卷式超濾器。超濾器的超濾又稱超過濾，用於截留水中膠體大小的顆粒，而水和低分子量溶質則允許透過膜。超濾的機理是指由膜表面機械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應，以篩濾為主。

基本信息

超濾是以膜兩側壓力差為動力，以機械篩分原理為基礎的一種溶液分離過程，使用壓力通常為0。2MPa-- 0。6MPa，分離孔徑1nm--0。1μm，可廣泛套用於物質的分離、 濃縮、提純。超濾過程無相轉化，常溫操作，對熱敏性物質的分離尤為適宜，並具有 良好的耐溫、耐酸鹼和耐氧化性能，能在60℃以下，PH為2-11的條件下長期連續使用。超濾器作為膜分離設備，它的關鍵部分是一種由極薄的表皮層構成的不對稱半透膜。與反滲透器不同的是其截留的溶質分子量大，約300～3×105，操作壓力一般為0。2～0。4MPa。超濾器對去除溶液中的微粒、膠 體、細菌、熱源和各種有機物有較好的效果，在水處理系統工程中和物質分離領域裡，愈來愈成為不可缺少的設備。但是，隨著運行時間的增長，超濾器性能逐漸下 降的問題顯得比較普遍和突出。

套用領域

可廣泛套用在各種淨化、濃縮、提純、澄清回收、除菌工藝中，涵蓋水處理、食品飲料、酒類、醫藥、工業、生物工程、金屬加工、表面塗裝等各個領域。生物醫 藥行業，中成藥分離提純，反滲透、納濾的前處理，礦泉水、山泉水、直飲水過濾，低度白酒去濁除菌，果汁、飲料、啤酒及其它酒類的精製、澄清過濾，化工、環 保行業過濾回收，綜合利用。

問題分析

由於超濾器的物質分離功能是依靠“膜”來實現的，所以，它和其他膜分離設備一樣，在使用過程中，總會發生膜污染和通量的遞減。不過，這個問題對於以濾膜篩分為原理的超濾器來說，更為顯著。這種膜污染常發生在三種場合，即濃差極化、大溶質的吸附和吸附層的聚合。

濃差極化

超濾器運行時，溶質中分子混合物由靜壓力帶到膜表面，某些分子透過膜，而另一些分子則被阻止。這就導致在臨近膜表面的邊界層中被阻止組分的聚集，且常常 因溶解度過飽和而沉積在膜的表面，形成凝膠層，致使透過組分的量減少，因而，降低了膜的通量，改變了對低分子物質的截留率和過濾特性。但是，濃差極化產生的作用是“可逆”的。所以，是可以減輕和加以控制的。

膜的污染

主要有兩種情況：一種是附著層，它是由料液（原水）中懸浮物堆積於膜面（濾餅）、 由溶解性有機物濃縮後粘附於膜面（凝膠層）、由溶解性無機物生成的水垢積附於膜面（水垢層）以及由膠體物質或微生物等吸附於膜面（吸附層）所構成;另一種是堵塞，即由上述料液中溶質等濃縮、結晶或沉澱致使膜孔產生不同程度的堵塞。由於膜污染是亞微細粒子或小分子溶質吸附、積累在膜表面或在膜孔中結晶沉積所致，所以，膜污染引起通量衰減往往是不可逆的。濃差極化和膜污染都能引起膜性能的變化，使膜的實用性能變壞，而膜污染是膜通量和分離性能下降的主要 原因。因此，對於超濾器來說，要特別注意區別情況進行維護和膜的污染控制與處理。

污染預防

超濾器的維護與污染預防控制，首先要根據其膜材料和膜分離特點，從設計、工藝流程到設備操作運行、儲運和停機保養等各個環節加以考慮，制定維護與預防措 施，使濃差極化的影響和膜污染減少到最低程度。多年來，國內外在理論研究與套用實踐的基礎上，積累了不少行之有效的經驗和方法。

料液的有效處理

對料液（原水）採取有效的預處理，以達到膜組件進水的水質指標。如設計上在超濾器前先裝上孔徑為5～10μm的過濾器，以去除膠體、固體懸浮物及鐵鏽等;或採用加入某類凝絮劑，進行預凝絮、預過濾;或改變溶液pH值等方法，以脫除一些能與膜相互作用的溶質。

改善力學條件

改善膜面附近料液（原水）側的流體力學條件。如提高超濾器的進水流速以增大膜面水流速度，或採用湍流促進器和設計合理的流道結構等方法，使被截留的溶質及時地被水流帶走。

日常沖洗

一般在超濾結束後向整個超濾系統注入清洗用水，排出料液（原水）進行沖洗1可採用等壓沖洗或壓差反洗（後者適宜中空纖維超濾器）。多少時間沖洗一次，每次沖洗時間是多少，要根據料液（原水）的實際情況和試驗來確定。

減少結構死角

在超濾設備設計中，除考慮清洗的要求外，還應注意減少設備結構中的死角和死空間間隙，以防止滯留物在此變質，擴大膜污染。

適當提高水溫

（以採用的超濾膜所允許的最高溫度為限），加速分子擴散，增大濾速;或降低膜兩側的壓差或料液濃度，均可減輕已經產生的濃差極化現象。

消毒試劑的使用

為防止微生物、細菌及有機物的污染，常使用消毒試劑，如含氯試劑、過氧化物、碘化物等。一般每月需用濃度為1%～2%的H2O2清洗膜一次。

長期停用

（5d以上）、長期保管時，在設備中需用0。5%甲醛液浸泡。若保管三個月以上時，尚需每月用H2O2清洗一次。

膜的清洗與保養

在膜清洗保養中的最基本原則是不能讓膜變乾。儲運、保存和不運轉時每個組件也應充水，使膜保持濕潤狀態。

膜面預處理

研究表明，在超濾前將膜表面進行適當的預處理，對減少膜面吸附有極大的幫助。例如，以一種對膜的分離特性不會產生很大影響的小分子化合物覆蓋住膜面，形成保護層，防止膜表面和料液中某些組分起作用。同時，它還可防止酶在膜處理過程中的失活。

膜的保存

膜是超濾器的關鍵部分，保存也很重要。不同的膜有不同的要求。對於聚碸中空纖維膜，停止運行時必須在濕態下保存，並以防腐溶液浸泡。對於醋酸纖維膜，為 使其水解降低至最低限度，保存於pH=4。5～5的去離子水中為宜，一般添加0。5%的甲醛溶液。對於芳香聚醯胺類膜，保存方法報導較少;但考慮水中游離 氯容易導致該膜破壞，所以最好不要放在自來水中，而應保存在離子水中。另外，根據實際水質和水處理要求，注意選擇膜材料，因為對溶質有強烈吸附的膜易被污 染和堵孔，且不易清洗。從抗污染的角度，預先考慮選擇膜材料也是比較重要的。

膜污染處理技術

儘管已經採取了上述的維護與預防控制措施，但是膜污染還是不同程度地客觀存在。因此，必須不斷地及時地進行對污染膜的處理，才能保證超濾器正常地工作和取得預期的效果。所以，應該較好地掌握處理技術，包括物理的和化學的方法。

等壓沖洗

適用於中空纖維膜超濾器。沖洗時首先降壓運行、關閉超濾液出口並增加原水（料液）進入速率。此時中空纖維內腔壓力隨之上升，直至達到與中空纖維外側腔體操作壓力相等，使膜兩側壓差為零，滯留於膜表面的溶質分子，即會懸浮於溶液中並隨濃縮液排出。

反衝洗

一般採用兩個超濾器並聯運行，用一個超濾器的出水對另一個超濾器進行反衝洗。這應在較低的操作壓力下進行（約132kPa左右），以免引起膜破裂。反衝洗時間一般需要20～30min。對於卷式超濾器，定時反衝洗是穩定其產水量的必要手段。

水力反衝洗

研究結果表明，對於因長期連續運轉透水量下降而再生又有困難的超濾裝置，在停止運轉時用高純水浸泡靜置10h以上，然後再進行水力反衝洗是提高超濾透水量的有效方法。

採用混合流體

混合流體在低壓下沖洗膜表面15min。這種處理方法簡單，對於初期受有機物污染的膜的清洗是有效的。

去除污染物

對管式超濾器可採用軟質泡沫塑膠球、海綿球（直徑略大膜管內徑），對內壓管膜進行清洗。在管內用水力讓泡沫、海綿球反覆經過膜表面，對污染物進行機械性 的去除。這種方法對軟質垢幾乎能全部去除，但對硬質垢則不但不易去除，且容易損傷膜表面。因此，該法特別適用於以有機膠體為主要成分的污染膜表面的清洗。

蒸汽消毒

蒸汽消毒可用於無機膜和聚碸膜組件。

化學清洗方法

超濾器化學清洗所採用的清洗劑種類，一般與反滲透器所用相同。但是，在具體選擇的時候，應根據污染的類型和程度、膜的物理和化學性能來選擇和確定清洗 劑。清洗劑可以單獨使用，但更多的情況下是複合使用。例如污垢的主要組成是無機物質像水垢、鐵鹽、鋁鹽等，則可用酸類、螯合劑、非離子型表面活性劑以及分 散劑的複合配方。如果污垢主要是有機污垢，包括粘泥和油類，則通常採用陰離子型或非離子型表面活性劑、鹼類、氧化劑或還原劑、分散劑和酶洗滌劑的複合配方。