超滤“膜法”，未来大有可为

超滤技术是近年来依托于材料科学发展起来的膜分离技术，已广泛地应用到工业及市政建设的各个领域。

　　超滤(UF) 是一个压力驱动的膜分离过程，它利用多孔材料的拦截能力，将颗粒物质从流体及溶解组份中分离出来。超滤膜的典型孔径在0.01-0.1微米之间，对于细菌和大多数病毒、胶体、淤泥等具有很高的去除率。膜的公称孔径越小，去除率越高。超滤膜通常使用的材料都是高分子聚合物，其基本性质以疏水性为主。能够进行共混等亲水性改性。该过程为常温操作，无相态变化，不产生二次污染。其膜元件特点如下：

　　1、使用寿命长：超滤采用特别性能的PVDF材料并经过亲水改性，具有抗氧化性和抗疲劳强度，抗污染，耐清晰，大大延长了膜丝的使用寿命。

　　2、产水品质高：对细菌去除率达到6-log，使得其获得更佳的产水品质。

　　3、运行费用低：超滤外压式可采用低廉的气水混合清洗方式，高效保持通量的长期稳定，节约化学清洗剂消耗。

　　得益于超滤膜元件特点，容许更宽的进水悬浮物含量，更适合于水质较差的应用条件，并同时保证很高的水回收率，在水处理领域得到了广泛的应用。

1、含淀粉及酶的废水处理。

　　某些食品加工业中，例如土豆加工，其废水含有低浓度淀粉，酿造工业排放物中含有酶等。超滤可用于回收淀粉及酶，并得出可允许排放的废水。

　　2、纺织工业脱浆水的处理。

　　上浆材料例如淀粉及水溶性聚合物经常用于纺织过程以利该过程的进行。将织好的布进行洗涤以除去浆料，这样就得出含上浆材料的稀溶液。超滤可用于回收这种上浆材料以重复使用，并得出质量好的水滤液，它可以排放或重复使用。

　　4、乳液浓缩。

　　在合成橡胶制造与应用中，容器、反应器等的洗涤水中含有稀乳液溶液，采用超滤过程对此进行浓缩是成功的。

　　5、纸浆工厂排放液的处理。

　　纸浆工厂排放液中含有高分子量的木质素磺酸盐，可以采用超滤方法进行分离并浓缩。

　　在国外，超滤主要应用于饮用水处理，我国则主要用于工业领域的废水回用，作为反渗透的预处理。在国内水工业市场，德兰梅尔超滤技术已在电力、钢铁、化工等工业废水处理领域得到较多应用。

超滤技术原理：

一般认为超滤是一种筛孔分离过程，在静压差为推动力的作用下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，一般称为滤出液或透过液，而大粒子组分被膜所阻拦，使它们在滤剩液中浓度增大。按照这样的分离机理，超滤膜具有选择性表面层的主要因素是形成具有一定大小和形状的孔，聚合物的化学性质对膜的分离特性影响不大。

UF同RO、NF、MF一样，均属于压力驱动型膜分离技术。超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物(蛋白质，核酸聚合物，淀粉，天然胶，酶等)，胶体分散液(粘土，颜料，矿物料，孔液粒子，微生物)，乳液(润滑脂-洗涤剂以及油-水乳液)。采用溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质(如蛋白质、酶、病毒)等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。其操作静压差一般为0.1-0.5MPa，被分离组分的直径大约为0.01-0.1μm，这相当于光学显微镜的分辨极限，一般为分子量大于500-1000000的大分子和胶体粒子，这种液体的渗透压很小，可以忽略，所用膜常为非对称膜，膜孔径为10-10μm，膜表面有效截留层厚度较小(0.1-10μm)，操作压力一般为0.2-0.4MPa(2-4kg/cm)，膜的透过速率为0.5-5m/(m·d)。

总之，超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热原和各种有机物有较好的效果，但它几乎不能截留无机离子。

超滤技术的操作模式

超滤过程常用的操作模式有三种。

(1)单段间歇操作：在超滤过程中，为了减轻浓差极化的影响，膜组件必须保持较高的料液流速，但膜的渗透通量较小，所以料液必须在膜组件中循环多次才能使料液浓缩到要求的程度，这是工业过滤装置最基本的特征。间歇操作适用于实验室或小规模间歇生产产品的处理。

(2)单段连续操作：与间歇操作相比，其特点是超滤过程始终处于接近浓缩液的浓度下进行，因此渗透量与截留率均较低，为了克服此缺点，可采用多段连续操作。

(3)多段连续操作：各段循环液的浓度依次升高，最后一段引出浓缩液，因此前面几段中料液可以在较低的浓度下操作。这种连续多段操作适用于大规模工业生产。

超滤技术的特点

与传统分离技术比较，超滤技术具有以下的特点：

①超滤过程是在常温下进行的，条件温和无成分破坏，特别适合对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等进行分离、浓缩和富集。

②超滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。

③超滤技术分离效率高，对稀溶液中微量成分的回收，低浓度溶液的浓缩都非常有效。

④超滤过程仅采用压力作为分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。

⑤超滤技术也有局限性，不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10%～50%的浓度。