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   超過濾（簡稱超濾）和微孔過濾（簡稱微濾）也是以壓力差為推動力的膜分離過程，一般用于液相分離，也可用于氣相分離，比如空氣中細(xì)菌與微粒的去除。

    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10一200Å，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。原料液在壓差作用下，其中溶劑透過膜上的微孔流到膜的低限側(cè)，為透過液，大分子物質(zhì)或膠體微粒被膜截留，不能透過膜，從而實(shí)現(xiàn)原料液中大分子物質(zhì)與膠體物質(zhì)和溶劑的分離。超濾膜對大分子物質(zhì)的截留機(jī)理主要是篩分作用，決定截留效果的主要是膜的表面活性層上孔的大小與形狀。除了篩分作用外，膜表面、微孔內(nèi)的吸附和粒子在膜孔中的滯留也使大分子被截留。實(shí)踐證明，有的情況下，膜表面的物化性質(zhì)對超濾分離有重要影響，因?yàn)槌瑸V處理的是大分子溶液，溶液的滲透壓對過程有影響。從這一意義上說，它與反滲透類似。但是，由于溶質(zhì)分子量大、滲透壓低，可以不考慮滲透壓的影響。

    微濾所用的膜為微孔膜，平均孔徑0.02—10  ，能夠截留直徑0.05—10  的微粒或分子量大于100萬的高分子物質(zhì)，操作壓差一般為0.01～0.2MPa。原料液在壓差作用下，其中水（溶劑）透過膜上的微孔流到膜的低壓側(cè)，為透過液，大于膜孔的微粒被截留，從而實(shí)現(xiàn)原料液中的微粒與溶劑的分離。微濾過程對微粒的截留機(jī)理是篩分作用，決定膜的分離效果是膜的物理結(jié)構(gòu)，孔的形狀和大小。

    超濾膜一般為非對稱膜，其制造方法與反滲透法類似。超濾膜的活性分離層上有無數(shù)不規(guī)則的小孔，且孔徑大小不一，很難確定其孔徑，也很難用孔徑去判斷其分離能力，故超濾膜的分離能力均用截留分子量來予以表述。定義能截留90％的物質(zhì)的分子量為膜的截留分子量。工業(yè)產(chǎn)品一般均是用截留分子量方法表示其產(chǎn)品的分離能力，但用截留分子量表示膜性能亦不是的方法，因?yàn)槌朔肿哟笮∫酝?，分子的結(jié)構(gòu)形狀，剛性等對截留性能也有影響，顯然當(dāng)分子量一定，剛性分子較之易變形的分子，球形和有側(cè)鏈的分子較之線性分子有更大的截留率。目前用作超濾膜的材料主要有聚砜、聚砜酰胺、聚丙烯氰、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素等。

    微濾膜一般均為均勻的多孔膜，孔徑較大，可用多種方法測定，可直接用測得的孔徑來表示其膜孔的大小。

    超濾、微濾和反滲透均是以壓差作為推動力的膜分離過程，它們組成了可以分離溶液中的離子、分子、固體微粒的這樣一個(gè)三級分離過程，其分工及范圍見圖10—14。根據(jù)所要分離物質(zhì)的不同，選用不同的方法。但也需說明，這三種分離方法之間的分界并不十分嚴(yán)格。下表列出超濾、微濾和反滲透過程的原理和操作性能，以資比較。 

    過程與操作

    與反滲透過程相似，微濾、超濾過程也必須克服濃差極化和膜孔堵塞帶來的影響。一般而言，超濾和微濾的膜孔堵塞問題十分嚴(yán)重，往往需要高壓反沖技術(shù)予以再生。因此在設(shè)計(jì)微濾、超濾過程時(shí)，除象設(shè)計(jì)反滲透過程一樣，注意膜面流速的選擇，料液的湍動、預(yù)處理以及膜的清洗等因素以外，尚需特別注意對膜的反沖洗以恢復(fù)膜的通量。

    由于超濾過程膜通量遠(yuǎn)高于反滲透過程，因此其濃差極化更為明顯，很容易在膜面形成一層凝膠層，此后膜通量將不再隨壓差增加而升高，這一滲透量稱之為臨界滲透通量。對于一定濃度的某種溶液而言，壓差達(dá)到一定值后滲透通量達(dá)到臨界值，所以實(shí)際操作應(yīng)選在接近臨界滲透通量附近操作，此時(shí)壓差一般在0.4—0.6MPa，過高的壓力不僅無益而且有害。

    超濾過程操作一般均呈錯流，即料液與膜面平行流動，料液流速影響著膜面邊界層的厚度，提高膜面流速有利于降低濃差極化影響，提高過濾通量，這與反滲透過程機(jī)理是類似的。

微濾過程以前大都采用折褶筒過濾，屬終端過濾，對于固相含量高的料液，近年來發(fā)展起來的錯流微濾技術(shù)的過濾過程類似于反滲透和超濾，設(shè)計(jì)時(shí)可以借鑒。

    微濾、超濾過程的操作壓力、溫度以及料液預(yù)處理、膜清洗過程的原理與反滲透極為相似，但其操作過程亦有自己的特點(diǎn)。   

    超濾過程流程與反滲透類似，采用錯流操作，常用的操作模式有三種。

    ⑴、單段間歇操作：如圖10—15所示，在超濾過程中，為了減輕濃差極化的影響，膜組件必需保持較高的料液流速，但膜的滲透通量較小，所以料液必需在膜組件中循環(huán)多次才能使料液濃縮到要求的程度，這是工業(yè)過濾裝置zui基本的特征。圖示兩種回路的區(qū)別在于閉式回路中料液從膜組件出來后不進(jìn)料液槽而直接流至循環(huán)泵人口，這樣輸送大量循環(huán)液所需能量僅僅是克服料液流動系統(tǒng)的能量損失，而開式回路中的循環(huán)泵除了需提供料液流動系統(tǒng)的能量損失外，還必需提供超濾所需的推動力即壓差，所以閉式回路的能耗低。

    間歇操作適用于實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模間歇生產(chǎn)產(chǎn)品的處理。

    ⑵、單段連續(xù)操作：如圖10—16所示，與間歇操作相比，其特點(diǎn)是超濾過程始終處于接近濃縮液的濃度下進(jìn)行，因此滲透量與截留率均較低，為了克服此缺點(diǎn)，可采用多段連續(xù)操作。

    ⑶、多段連續(xù)操作：如圖10—17所示，各段循環(huán)液的濃度依次升高，zui后一段引出濃縮液，因此前面幾段中料液可以在較低的濃度下操作。這種連續(xù)多段操作適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

    應(yīng)用

    1）、超濾的應(yīng)用