超滤原理并不复杂。在超滤过程中,由于被截留的杂质在膜表面上不断积累,会产生浓差极化现象,每当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层,就使膜的透水量急剧下降,从而使得超滤的应用受到一定程度的限制。因此,需要通过大量试验进行研究,以确保最佳的工艺和运行条件,从而能够最大限度地减少浓差极化所带来的影响,使超滤成为一种非常可靠的反渗透预处理方法[1~2]。
超滤是一种膜分离技术。可使得溶液分离,净化或者浓缩。超滤是一种介于微滤与纳滤之间的过滤技术,且三者之间并无显而易见的分界线。大体来说,超滤膜的孔径一般在0。05 um到1 nm之间,操作压力为0。1~0。5 Mpa。主要用于截留清除水中的悬浮物、微粒、胶体、细菌和病毒等大分子物质。超滤膜可根据膜材料,可分为无机膜和有机膜两种。按膜的外观形状,又可分为:微粒、平板式、管式、中空纤维和多孔式等。就目前来说,家用超滤净水器,多以中空膜为主。
超滤膜的工作以筛分机理为主,以膜的孔径大小和工作压力来进行水的净化处理。以中空纤维为例,以进水方式可分为外压式:原水从膜丝外进入,净水从膜丝内制备。反过来则为内压式。内压式的工作压力较外压式一般来说要低。超滤膜在饮用水深度处理,工业用超纯水和溶液浓缩分离等许多领域方面,已得到了全面的应用。
1。1。2 超滤技术的应用及发展
超滤这一技术出现于20世纪末段,超滤技术自从90年代已开始得到广泛的应用,是一项高效新型的分离技术。超滤技术的应用前景十分广范,近年来被广泛应用于(1)饮用水(自来水)60%;(2)大工业水处理18%;(3)中水、污水、废水处理回用15%;(4)食品、饮料、医药、电子、纺织、印染、造纸等及其他轻工业7%。其中,膜技术在水处理方面的应用,大约占膜市场的90%,另外10%的膜主要应用于过程工业上的分离。
膜分离技术早先被用于海水淡化,国内的有机超滤膜从19世纪70年代开始发展,随着人们对水处理新模式的需求及膜技术应用领域的日渐扩大,人们由此为了降低水处理的成本,由此越来越多的新型化学薄膜被研制,改进膜的性能已逐渐成为分离技术中的热点所在[3~4]。
1。2 超滤膜的分类与选择
按照膜组件的不同分类:可分为板框式超滤膜,管式超滤膜,卷式超滤膜和中空纤维式超滤膜。按照压力驱动形式的不同:可以分为内压式和外压式。膜材料的不同分类:可以分内为无机超滤膜和有机超滤膜两种[5]。有机超滤膜按照材质又可以分为以下类型:
(1) 聚砜类 如聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)等。使用这种材料制备膜,易成型,膜机械强度好,且耐热、耐化学性能也较好,是目前用得最广泛的材料。
(2) 聚烯烃类 主要是聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN)两种。同聚砜相似,它的机械和化学性能比较好。PAN的腈基是一种强极性基因,但PAN并不十分亲水,通常引入另一种共聚单体(如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯),以增加链的柔韧性和亲水性,从而改变其加工性。
(3) 氟材料 当下主要用的是聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTEE),这种材料的超滤膜具有极优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀性等性能,使用温度一般在40~260 ℃之间,也可在强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用,但成本要求相对较高。来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766
(4) 聚氯乙烯(PVC) 这种材料所制作的超滤膜具有优良的机械强度和极佳的化学侵蚀性性能,材料来源广泛、稳定,价格适中,可以制造出良性的超滤膜,尤其是可以制造出在跨膜压差很低的条件下,单位膜面积产水量却很高的超滤膜。例如,湖北立升净水科技实业有限公司已能够生产出在20 ℃,l m水柱条件下,PVC膜过滤纯水的通量达到500 L/(m2.h)。