主页 > 新闻动态 > 超滤膜技术得运用原理、特点及问题与应用策略 2021-11-22

超滤膜技术得运用原理、特点及问题与应用策略

超滤膜技术是以压力差动力的一种半透膜，在过滤膜的技术上可以分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三类。这个是根据超滤膜所能截留的杂质或分子量的大小区分的，如果是椐据膜的孔径大小区分的话，微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.02～10μm;超滤膜(UF)为0.001～0.02μm;反渗透膜为0.0001～0.001μm。由此可知，超滤膜适于处理溶液中溶质的分离和增浓，或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。
超滤膜技术是一种新型水处理技术，与传统水处理技术相比，超滤膜技术的效率高、能耗低、处理水量大等优势在水处理过程中很有成效，随着技术发展日益成熟，超滤膜技术不仅在工业污水处理中得到了较为广泛的应用，而且在城市饮用水净化领域也体现出较为广阔的应用前景。
一、超滤膜技术的概念、运用原理和特点
1.概念
超滤技术是膜分离技术的一种，是以0.1～0.5 MPa的压力差为推动力，利用多孔膜的拦截能力，以物理截留的方式，将溶液中的大小不同的物质颗粒分开，从而达到纯化和浓缩、筛分溶液中不同组分的目的。
2.超滤膜技术的运用原理
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。
3.超滤膜技术的特点：
1）超滤膜化学稳定性高，可耐高温、耐酸、耐碱，因此对进水水质要求不高，通用性强；
2）超滤膜技术原理简单，容易实现自动化运转，节约劳动力，且操作简便、易于维护，运行安全稳定；
3）超滤膜技术属于物理方法，在水处理过程中并不需加任何化学药剂，因此可有效的防止水体出现二次污染的情况；
4）超滤膜技术效率高，处理水量大，尤其是对污染较小的城市饮用水处理方面，展现出高的应用效率。
二、应用超滤膜技术存在的问题
1.缺乏完善的超滤膜处理技术组合
自来水厂生产的纯净水，将会随着超滤膜技术的应用而增长一定的成本，所以在选择水处理工艺的时候，首先要对现场环境有一个具体的了解，然后再根据取水特点，分析怎样选用净水处理工艺。通过实践发现，如果水原料的硬度以及无机盐物质浓度都比较大的话，则可以选择双模技术；如果水质不错，但净水处理工序比较简单，则可以选用超滤技术，这样就可以减少水污染程度，降低生产纯净水的成本。不过一般在现实状况比较烦琐的情况下，一些生产厂家会选择超滤技术，如此一来，就会让生产成本以及工序增多，所以对于经济情况并不是太好的地区来说，这种方法并不适用。
2.超滤膜技术的应用会消耗一定的能源
想要更好地运用超滤模技术来进行水处理工作，最基本的前提就是要具备良好的驱动动力。
在进行水处理的过程中，外来动力必不可少，但这种情况造成能源的过度消耗，进一步增加水处理成本。在选用超滤设备的时候，一定要认真检查它对能量的消耗程度，并从中挑选出耗能最小的设备，这样就能在节省能源的情况下，进行净水处理工作。
3.超滤膜技术的应用形成污染问题
使用超滤膜技术会造成一定的污染，会降低原水容量通过超滤膜的能力，增大能源的消耗量，造成精华水生产成本的增加。如果发生超滤膜污染的情况，会严重影响超滤膜技术在水处理工作中的使用率，一旦污染程度较大，就必须要采用化学药剂来净化超滤膜。现在，自来水厂要时隔五个月才对超滤膜进行净化工作，并且净化的步骤比较烦琐，稍有不慎就很有可能导致水污染程度的恶化。所以，相关工作者一定要加强保护超滤膜的力度，延长它的使用寿命。
三、超滤膜技术的应用策略
1.对超滤膜处理技术组合进行改善
尽管在水处理的工作中运用超滤膜技术会具有明显的成果，不过此技术在工作期间会将许多分子遗留下来，所以在运用超滤膜技术进行水处理工作的时候，最好能够和其他技术结合。例如，在使用粉末活性炭和超滤膜技术的时候，如果使用的剂量较多，那么超滤膜的运行时间就会变长，不过水通量就会下降。同时，如果一直加大剂量的话，剂量和超滤膜之间会形成互补的关系，从而能够很好地调节水浊度，遏制住水的致突变活性。
2.对超滤膜清洗处理水平进行提升
对水进行处理的过程中能够发现，在处理超滤膜污染问题的时候，应当充分了解污染的差异性，从而采用合理的方法。同时，要做好前期准备工作，万一碰到污染情况能够及时拿出事先准备好的处理方案，使污染问题能够得到及时的解决。此外，在对净水处理期间，一定要准确的分析出水原料的具体情况，确保能够选用合理的处理技术，这样就可以提升水的质量，同时还能够减少超滤膜污染的程度。
3.加大对新生代滤膜的研发力度
超滤膜如果在水处理期间被污染，就会很容易造成再次污染，后果就是水的质量严重下降。如果采用化学药剂来清理超滤膜的话，操作过程特别烦琐。因此，应该加快对新生代滤膜的研发力度。这种滤膜能够确保水通量达到令人满意的程度，而且在抗氧化以及污染能力方面也比传统的滤膜要好很多。此外，还要确保新生代滤膜能够具有较长的使用寿命，这样就能够节省一部分生产成本。
四、超滤膜技术在环境工程水处理中的运用
1.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。
2.科学处理造纸污水
造纸污水是非常难处理的一种污水，它所包括的有害物质特别多，如果不能彻底净化，就会对环境造成非常大的破坏。不过，现在造纸污水的处理工作由于超滤膜技术的使用而得到了明显的改善。运用此项技术，可以很大限度的排出造纸污水中所含有的杂质。和过去的处理方法相比，超滤膜技术必须要进行浓缩作业，这样就能够很好地把所清除的杂质都搜集到一起，起到循环使用的效果。另外，采用超滤膜技术还可以将造纸污水中的有害物质全部净化，很大程度的提高环保效果。
3.净化处理人们日常的饮用水
由于人们生活水平的日益提高，纯净水已经成为主导饮用水。不过水污染问题较为严重，因此让一些有毒物质渗入水里，更为严重的是，还繁殖出更多的污染源。面对这样的情况，要采用有效办法提升水处理技术。超滤膜技术不但能够很好地清除掉饮用水中所有的有毒物质，而且还能够在加入多重膜的情况下，让水里的污染物质降到最低。另外，其净化速率也非常快，可以在很短的时间里对饮用水进行充分的净化。
4.对油质废水进行处理
在人们平时做饭的时候，比较容易产生油质废水。现在，在做饭的时候放油已经是极为普遍的情况，造成污水中有非常多的油质。在处理的方法上，主要是采用普通的物理过滤方式，这种方式清理一般的油质还算管用，但是在清理包含乳化剂油质污水的时候，却无法达到理想的处理效果。所以，很多人开始使用超滤膜技术来对包含乳化剂的油质污水进行处理。超滤膜技术能够把油性分子有效的阻挡在膜的一侧，而且还可以对水的氧化物质进行处理，从而清除包含乳化剂的油性物质。
五、教学设备的推挤与介绍

MYHG-02 超滤膜分离实验装置

一、超滤膜分离实验装置,超滤膜分离实验设备,超滤膜分离实验台实验目的:膜分离效率测定；了解膜分离的分离过程及流程；通过折分膜组件，进一步理解膜组件的内部结构；测定盐（溶质）的脱除率与操作压力的变化关系。

技术指标	说明
装置功能	1、膜分离效率测定；了解膜分离的分离工艺流程。 2、通过折分膜组件，进一步理解膜组件的内部结构。 3、测定盐（溶质）的脱除率与操作压力的变化关系
主要配置	洗水池、滤液池、水泵、超滤组件、压力表、液体流量计、控制屏、不锈钢框架。
公用设施	水：装置自带水箱，连接自来水。实验时由水箱循环泵送入系统，循环使用。电：电压AC220V，功率1KW，标准单相三线制。每个实验室需配置1～2个接地点（安全地及信号地）。实验物料：自来水或聚乙二醇，外配设备：分光光度计
技术参数	1、运行环境：温度0-40℃，相对湿度：≤90%RH，电源：电压220V；功率370W。 2、超滤膜组件：聚丙烯中孔纤维，孔径：0.01—0.3μm,孔隙率：50%-55%，截留分子量：5万,可实现无菌过滤。使用温度：44℃-73℃；最大工作压力：4Kg/cm²。 3、活性炭过滤器：规格：Φ100×400mm，过滤介质为活性炭。 4、配液池：60L，304不锈钢制。洗水池：60L，304不锈钢制。 5、水泵：不锈钢离心泵，流量：1m³/h，扬程：30m，功率：370W。 6、流量计：液体流量16-160L/h，10-100L/h。 7、管路、阀门、管件：304不锈钢材质。 8、各项电路指示、操作均在控制屏面板进行。 9、框架为304不锈钢，结构紧凑，外形美观，流程简单，操作方便。 10、外形尺寸：1200×500×1800mm（长×宽×高），外形为可移动式设计，带3寸双刹车轮。
测控组成	变量	检测机构	显示机构	执行机构
	电导率	电导传感器	电导率显示仪	无
	流量	转子流量计	转子流量计	手动阀控
	膜分离压力	指针式压力表	压力表就地显示	无
	温度	PT100铂电阻	数字温度仪表	无

六、结束语
当然，超滤膜技术在污水处理中还有很多方面的应用，如纺织工业废水的处理、制革工业废水的处理、重金属工业废水的处理等，应用非常的广泛，在污水处理中发挥了重要的作用，随着水资源的日益枯竭，膜处理技术的不断进步，人类必将找到更加高效的方法，使得水资源“源远流长”。

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MYHG-02 超滤膜分离实验装置

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