超濾膜

超濾膜，是一種孔徑規格一致，額定孔徑範圍為0.01微米以下的微孔過濾膜。在膜的一側施以適當壓力，就能篩出小於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓(原子質量單位）、粒徑大於10納米的顆粒。超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置就實現了工業化。

基本介紹

• 中文名：超濾膜
• 外文名：ultrafiltration membrane
• 孔徑：2-50nm
• 套用：分離、濃縮、純化等

簡介

超濾膜的工業套用十分廣泛，已成為新型化工單元操作之一。用於分離、濃縮、純化生物製品、醫藥製品以及食品工業中；還用於血液處理、廢水處理和超純水製備中的終端處理裝置。在我國已成功地利用超濾膜進行了中草藥的濃縮提純和淨水設備的研發使用，尤其是國內研發的PVC合金超濾膜，攻克了普通PVC材料產業化生產優質超濾膜的世界難題，降低了超濾膜的生產成本和運行能耗，提高了超濾膜的過濾性能和使用壽命，被國家知識產權局列為節能減排推薦產品。超濾膜隨著技術的進步，其篩選功能必將得到改進和加強，對人類社會的貢獻也將越來越大。

產品結構

超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾；後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

過濾原理

超濾膜篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的淨化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過，而目前已知世界最小細菌的體積在0.2微米，因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵鏽、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來，從而實現了淨化過程。

其計算公式為：

S內=πdL×n

S外=πDL×n

其中：S內為膜絲總內表面積，d為超濾膜絲的內徑；

S外為膜絲總外表面積，D為超濾膜絲的外徑；

L為超濾膜絲的長度；

n為超濾膜絲的根數。

內壓式和外壓式中空纖維超濾膜

產品材料

【簡介】

聚丙烯腈。英文簡寫PAN。由單體丙烯腈經自由基聚合反應而得到。大分子鏈中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的。外觀為白色粉末狀，密度為1.14~1.15g/cm ，加熱至220~300℃時軟化並發生分解。

【主要套用】

聚丙烯腈主要用於製造合成纖維(如腈綸)。用85%以上的丙烯腈和其他第二、第三單體共聚的高分子聚合物仿製的合成纖維。聚丙烯腈纖維的中國商品名。俗稱人造羊毛。美國杜邦公司於20世紀40年代研製成功純聚丙烯腈纖維（商品名為奧綸），因染色困難、易原纖化，一直未投入工業化生產。後來在改善聚合物的可仿性和纖維的染色性的基礎上，腈綸才得以實現工業化生產。各個國家有不同的商品名，如美國有奧綸、阿克利綸、克麗斯綸、澤弗綸，英國有考特爾，日本有毛麗龍、開司米綸、依克絲蘭、貝絲綸等。腈綸密度一般為1.16～1.18克/厘米3，標準回潮率為1.0%～2.5%。纖維的特點是蓬鬆性和保暖性好，手感柔軟，並具有良好的耐氣候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纖維，俗稱人造羊毛；制毛線、針織物（純紡或與羊毛混紡）和機織物，尤其適宜作室內裝飾布，如窗簾等。在材料學中常以聚丙烯腈為基體來合成多空材料，例如PAN基活性炭。

【簡介】

聚氯乙烯。.英文簡寫PVC。是氯乙烯單體(vinyl chloride monomer, 簡稱VCM)在過氧化物、偶氮化合物等引發劑;或在光、熱作用下按自由基聚合反應機理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統稱之為氯乙烯樹脂。

【主要套用】

PVC曾是世界上產量最大的通用塑膠，套用非常廣泛。在建築材料、工業製品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發泡材料、密封材料、纖維等方面均有廣泛套用。PVC材料在淨水行業的套用由來已久，曾經一度被新材料所取代，但PVC合金超濾膜的研發讓它在淨水行業又站穩了腳跟。目前國內使用PVC合金超濾膜技術的淨水器屈指可數，其中國內一淨水器品牌研發的PVC合金超濾膜技術更是獲得了美國NSF的認證，在2010年的上海世博會上大放異彩，在國內形成了一家獨大的局面。

可以用來製造超濾的材質很多，包括：聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚醚碸 (PES)、聚丙烯 (PP)、聚乙烯(PE)、聚碸(PS)、聚丙稀腈(PAN)等。90 年代初，聚醚碸材料在商業上取得了套用；而 90 年代末，性能更優良的聚偏氟乙烯超濾開始被廣泛地套用於水處理行業。因此聚偏氟乙烯和聚醚碸成為目前最廣泛使用的超濾膜材料。

組件

操作壓力 225psi(1.55Mpa)

測試液溫度 770 F(250C)

測試液濃度 2000 mg/L(as NaCl)

單只膜元件水回收率 15%

測試液pH 7

單支膜元件最低脫鹽率 99.0%

最小透過水量 8,200gpd(31.0m3/d)

超濾膜配件的其他特點如下：

1)殼體採用抗衝擊的ABS料，承壓能力在16KG以上，並且壁厚加厚1mm,完全可承受進水可能出現的各種壓力衝擊，確保在衝擊水壓下不會出現破裂現象，避免了超濾膜在使用的過程中長期受壓，材質產生蠕變引起漏水。

2)每一支HUF90膜裝填1400根膜絲，長度加長100mm,增大了15%的膜面積，有效膜面積高於國內任何一家的同種規格的產品。提高了產水量。

3)端蓋為半球凸出結構，與傳統的端面平面結構相比，使進水在端面膜絲的分布更均勻，並且壁厚加厚1mm，確保在衝擊水壓下不破裂。

4)殼體與螺紋套之間的粘接選用法國進口膠水粘接，粘接長度加長了，連線間隙均勻一致。在使用過程中不會出現漏水.脫膠現象，並且完全達到衛生標準。

5)端蓋與殼體的連線螺紋採用鋸齒型螺紋，增大了扭距和負載，不會出現滑牙.漏水現象。

6)膜的有效面積大，水通量大，純水通量1800升，遠高於國內同種規格產品。

7)耐壓與防漏結構設計，確保HUF90超濾膜不會出現漏水、脫膠、滑牙、暴膠等現象。

分類

【超濾膜根據膜材料的不同】分為：無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜。

【有機膜】

有機膜主要是由高分子材料製成，如醋酸纖維素、芳香族聚醯胺、聚醚碸、聚偏氟乙烯等等。根據膜形狀的不同，可分為平板膜、管式膜、毛細管膜、中空纖維膜等。市面上家用淨水器用的膜基本上都是中空纖維膜。

【無機膜】

無機膜中，陶瓷超濾膜在家用淨水器中套用比較多。陶瓷膜壽命長，耐腐蝕，但出水有土味，影響口感。同時陶瓷膜易堵塞，清洗不易。中空纖維超濾膜由於其填充密度大，有效膜面積大，純水通量高，操作簡單易清洗等優勢，被廣泛套用於家用淨水行業。

在單位膜絲面積產水量不變的情況下，濾芯裝填的膜面積越大，則濾芯的總產水量越多。

其計算公式為： 　S內=πdL×n 　S外=πDL×n

其中：S內為膜絲總內表面積;

d為超濾膜絲的內徑;

S外為膜絲總外表面積;

D為超濾膜絲的外徑;

L為超濾膜絲的長度;

n為超濾膜絲的根數。

【按膜的外形特徵可將超濾膜】分為：

①平板膜；

②管式超濾膜，孔徑>lO微米；

③毛細管式超濾膜，孔徑O．50～10．00微米；

④中空纖維超濾膜，孔徑<0．5微米；

⑤多孔超濾膜。

【中空纖維超濾膜】

一支超濾膜由成百到上千根細小的中空纖維絲組成，一般將中空纖維膜內徑在0.6-6mm之間的超濾膜稱為毛細管式超濾膜，毛細管式超濾膜因內徑較大，不易被大顆粒物質堵塞。

PVDF的特點：

組件特點

1、良好的親水性

超濾膜經特殊的親水化處理，膜絲具有長期的親水性能，水解觸角由改性前的79-90度降為30到35度。可以在較低的跨膜壓力下，得到高的通水量，同時提高膜絲的耐污染性能。

2、過濾精度高

具有均勻的小於0.1微米的微孔，可以去除微生物，膠體，硅藻以及其他引起渾濁的物質。

3、良好的機械強度

超濾膜的機械強度大小反映了膜絲抵抗斷絲的能力，斷絲使超濾膜失去分離性能，是評測超濾膜性能的一個重要指標。

4、壽命長，抗污能力強

具有良好的耐化學腐蝕、耐氧化以及耐光老化等性能。因此可以使用各種方法反覆清洗，以除去污染物和恢復通量。

5、穩定的產品性能

從原材料的供應，製備工藝和產品檢測入手。保證原料質量穩定，製備過程中前後一致的精確控制以及產品的百分百的檢測，確保產品的穩定性能。

工藝特點

採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其套用領域在不斷擴大。

以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微濾膜過濾和反滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑範圍作為區分標準時，則微孔膜(MF)的額定孔徑範圍為0.02～10μm；超濾膜(UF)為0.001～0.02μm；反滲透膜(RO)為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術，即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多，如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。

超濾膜的套用十分廣泛,食品工業、製藥工業等，可以作為藥物、果汁、乳品等的濃縮提純，純淨水、礦泉水淨化等，超濾設備具有過濾效果好，出水量大，穩定性強等特點。

系統優點

1、超濾膜元件採用世界著名膜公司產品，確保了客戶得到目前世界上最優質的有機膜元件，從而確保截留性能和膜通量。

2、系統回收率高，所得產品品質優良，可實現物料的高效分離、純化及高倍數濃縮。

3、處理過程無相變，對物料中組成成分無任何不良影響，且分離、純化、濃縮過程中始終處於常溫狀態，特別適用於熱敏性物質的處理，完全避免了高溫對生物活性物質破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質及營養成分。

4、系統能耗低，生產周期短，與傳統工藝設備相比，設備運行費用低，能有效降低生產成本，提高企業經濟效益。

5、系統工藝設計先進，集成化程度高，結構緊湊，占地面積少，操作與維護簡便，工人勞動強度低。

6、系統製作材質採用衛生級不鏽鋼，全封閉管道式運行，現場清潔衛生，滿足GMP或FDA生產規範要求。

7、控制系統可根據用戶具體使用要求進行個性化設計，結合世佳先進的控制軟體，現場線上集中監控重要工藝操作參數，避免人工誤操作，多方位確保系統長期穩定運行。

清洗保存

【清洗】

膜必須進行定期清洗，以保持一定的膜透過通量，並延長膜的壽命。清洗方法一般根據膜的性質和處理料液的性質來確定。通常和反滲透相類似，即先以水力清洗，而後根據情況採用不同的化學洗滌劑進行清洗，例如對電塗材料可以選用含離子的增溶劑，對水溶性有機塗料可以用“橋鍵”型溶劑。食品工業中蛋白質沉澱可以用朊酶溶劑或磷酸鹽、矽酸鹽為基礎的鹼性去垢劑。膜表面由無機鹽形成的沉澱可用EDTA之類的螯合劑或酸、鹼加以溶解。對於不同的膜組件，可以選用不同的清洗方法，如管式組件可以用海綿球進行機械清洗，中空纖維式組件可以用反向沖洗等。對於食品工業用膜還需進行消毒處理（用NaOH和H2O2等）。

物理方法是利用器械的力拿清除膜表面的污染物，沒有任何化學反應，所以比較簡單，方便，健康。下面簡單給大家介紹幾種實用的。
1、對於一般的膜孔不是特別細小的可拆式的超濾濾芯，可直接拆開用柔軟物質一邊擦拭一邊用清水沖洗。
2、用海綿球擦洗，根據膜管直徑大小，選擇合適的海綿球，利用專用設備通過膜管進行擦拭清洗，可以反覆使用。
3、熱水沖洗法將水加熱到（30-40℃），然後沖洗膜表面，去那些黏稠或者是熱溶的雜質效果很好。

【保存】

超濾膜沒有使用前一般都是浸入保護液中進行密封保存以防止濕態膜脫水後產生收縮，膜孔變小，使膜結構破壞，水通量下降。

1. 短期保存：超濾膜如暫停使用時（少於10天時間）應對超濾膜殺菌反衝洗一次，在反衝洗水中加入15ppm（ml/L）的HY-240殺菌劑後再將超濾膜的進水閥、排放閥和調節閥關閉，保持超濾膜的密封和滅菌作用。
2. 長期保存：超濾膜如長期停止使用時（超過10天），先對超濾膜進行殺菌反衝洗一次，然後在超濾膜內注入HY-310保護液後密封保存（最好是RO水）。

超濾設備

超濾設備，就是以超濾膜為核心產品，利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質顆粒。在壓力驅動下，溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質被截留，從而達到篩分溶液中不同組分的目的。

超濾設備以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。其分子切割量（CWCO）一般為6000到50萬，孔徑為100nm（納米）。超濾所用的膜為非對稱膜，其表面活性分離層平均孔徑約為10-200，能夠截留分子量為500以上的大分子與膠體微粒，所用操作壓差在0.1—0.5MPa。

套用領域

超濾膜的套用範圍極其廣泛，基本上涉及過濾的行業都可以用到過濾設備，基本過濾的行業如下：純水與超純水製備工藝中作為反滲透預處理以及超純水的終端處理；工業用水中用於分離細菌、熱源、膠體、懸浮雜質及大分子有機物；飲用水、礦泉水淨化；發酵、酶製劑工業、製藥工業的濃縮、純化與澄清；果汁濃縮、分離；大豆、乳品、製糖工業、酒類、茶汁、醋等的分離、濃縮與澄清；工業廢水與生活污水的淨化和回收；電泳漆的回收。

超濾膜分離可取代傳統工藝中的自然沉降，板框過濾，真空轉鼓，離心分離，溶媒萃取，樹脂提純，活性炭脫色等工藝過程。該過程為常溫操作，無相態變化，不產生二次污染。

一種孔徑規格一致，額定孔徑範圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的 膜 過濾方法為超濾膜過濾。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用於如醫藥工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的，它能將細小物體放行，而將個頭較大的截留下來。可是，您聽說過能篩分子的篩子嗎？超膜 －－這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來！那么，到底什麼是超濾膜呢？ 超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭髮絲的1‰！在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。

發展前景

在國外，超濾主要套用於飲用水處理，我國則主要用於工業領域的廢水回用，作為反滲透的預處理。在國內水工業市場，超濾技術已在電力、鋼鐵、化工等工業廢水處理領域得到較多套用。

隨著經濟社會發展，大規模廢水處理工程將越來越多，為超濾膜技術開闢了廣闊的市場空間。在國外，已經有很多自來水廠套用超濾技術生產自來水，在國內，由於資金等問題還沒有套用開來。但是隨著國家和地方飲用水標準的修訂以及新規範的出台，超濾技術必將被越來越多的自來水廠所採用。根據水利部《 21世紀中國水供求》分析，2010年後我國將開始進入嚴重的缺水期，而水質污染也逐漸成為我國城市安全供水的最大障礙。城市生活污水處理和中水回用將成為解決未來城市水資源危機的有效途徑之一。因此超濾膜在未來市政污水處理市場將會具有廣闊的市場空間。

工業中空纖纖參數

HM90-2

總長度：1210 中心距：962

直徑：90 活結直徑：DN32

膜絲材質：聚丙烯PP、聚乙烯PE

殼體材質：UPVC

膜絲直徑：外徑0.5mm 、 內徑 0.4mm

過濾方式：內壓式

膜面積（㎡）：16.8㎡；

截留分子量（Dalton）：10000-100000 道爾頓；

初始產水量(t/h)：≥ 1.6 t/h；

自來水、井水設計產水量(t/h)：0.55-0.7 t/h；

地表水設計產水量（t/h）：0.4-0.55 t/h

中水設計產水量（t/h）：0.34-0.4 t/h

原水濁度要求：< 100 NTU

產水SDI值：< 2

產水濁度：<0.2 NTU

TOC去除率：5-40%

>0.2um顆粒去除率：100%（截留分子量80000道爾頓條件下）

大腸桿菌群去除率： 每100ml 水樣中未發現

最大進水壓力： 0.5 Mpa

最大跨膜壓降：0.2 Mpa

建議運行壓降：0.06-0.1Mpa

操作溫度： 5-45℃

適用PH值：1-14

運行模式：全量過濾或錯流過濾

技術介紹

隨著我國水處理技術發展越來越發達，給超濾膜的過濾功能也得到了很大的提升。至今。只要涉及到過濾設備及工藝的行業基本上都能用得到超濾膜。

超濾膜套用行業

在我國幾乎所有行業都涉及到水處理，例如在工業用水中的分離細菌、熱源、膠體、懸浮雜誌及大分子有機物;在飲用水中用於純水與超純水製備的終端處理;在飲用水中用於分離飲用水、礦泉水淨化等，還可用於發酵、酶製劑工業、製藥工業的濃縮、純化與澄清;果汁濃縮、分離;大豆、乳品、製糖工業、酒類、茶汁、醋等的分離、濃縮與澄清;工業廢水與生活污水的淨化和回收;電泳漆的回收等行業。可見，超濾膜的作用十分廣泛。

GE4040超濾膜原理解析

超濾是套用孔徑為1到20 nm的超過濾膜來過濾含有大分子或微細粒子的溶液，使大分子或微細粒子從溶液中分離的過程稱之為超濾。它以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的超濾膜，而使大分子溶質不能透過，留在膜的一邊，從而達到溶液的淨化、分離、與濃縮的目的。主要用於截流高分子溶質。例如用於處理不含固形成分的料液，其中相對分子質量較小的溶質和水分透過膜，而相對分子質量較大的溶質被截流。

隨著制膜技術的發展與生產規模化，ge超濾RO膜性能更加穩定，紙膜成本大為降低，目前超濾膜在飲用水淨化、工業用水處理、飲料、生物、食品、醫藥、環保等許多方面都已得到廣泛套用，而且獲得了行業的一致好評。

套用特性

1、 在超濾過程中不會發生任何質的變化，可以在常溫下穩定運行。

2、 設備結構精巧，占地面積小，易於操作。

3、 超濾分離過程簡單，設備自動化程度高。

4、 能將不同的分子量物質進行分類處理。

5、 對水質的適用性強，套用的範圍廣。

游泳館採用UF超濾膜，有效的解決了泳池水淨化問題，為人們打造更優質的娛樂環境提供技術支持。