一、超濾膜

超濾膜，是一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.01微米以下的微孔過(guò)濾膜。在膜的一側(cè)施以適當(dāng)壓力，就能篩出小于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓（原子質(zhì)量單位）、粒徑大于10納米的顆粒。超濾膜是早期開(kāi)發(fā)的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。

1、簡(jiǎn)介

超濾膜的工業(yè)應(yīng)用十分廣泛，已成為新型化工單元操作之一。用于分離、濃縮、純化生物制品、醫(yī)藥制品以及食品工業(yè)中；還用于血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。在我國(guó)已成功地利用超濾膜進(jìn)行了中草藥的濃縮提純和凈水設(shè)備的研發(fā)使用，尤其是國(guó)內(nèi)研發(fā)的PVC合金超濾膜，攻克了普通PVC材料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)超濾膜的世界難題，降低了超濾膜的生產(chǎn)成本和運(yùn)行能耗，提高了超濾膜的過(guò)濾性能和使用壽命，被知識(shí)產(chǎn)權(quán)局列為節(jié)能減排推薦產(chǎn)品。

超濾膜隨著技術(shù)的進(jìn)步，其篩選功能必將得到改進(jìn)和加強(qiáng)，對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)也將越來(lái)越大。

2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

超濾膜的結(jié)構(gòu)有對(duì)稱和非對(duì)稱之分。前者是各向同性的，沒(méi)有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬于深層過(guò)濾；后者具有較致密的表層和以指狀結(jié)構(gòu)為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬于表層過(guò)濾。工業(yè)使用的超濾膜一般為非對(duì)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、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

3、過(guò)濾原理

超濾膜篩分過(guò)程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過(guò)膜表面時(shí)，超濾膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過(guò)而成為透過(guò)液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長(zhǎng)的超濾膜絲管壁上約有60億個(gè)0.01微米的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質(zhì)和微量元素通過(guò)，而目前已知世界小細(xì)菌的體積下限在0.2微米，因此細(xì)菌以及比細(xì)菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機(jī)物等都能被超濾膜截留下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了凈化過(guò)程。

二、超濾膜的清洗

超濾膜是超濾設(shè)備的核心元件，是早期開(kāi)發(fā)的高分子分離膜之一，被用于超純水制備中的中端處理裝置。由于超濾膜是多空材料，以物理截留的方式去除水中的雜質(zhì)，所以超濾膜要定期清洗，以保證超濾膜的通過(guò)量延長(zhǎng)超濾膜的使用壽命。

超濾膜的清洗方法一般根據(jù)膜的性質(zhì)和處理料液的性質(zhì)來(lái)確定。通常和反滲透相類似，即先以水力清洗，而后根據(jù)情況采用不同的化學(xué)洗滌劑進(jìn)行清洗，例如對(duì)電涂材料可以選用含離子的增溶劑，對(duì)水溶性有機(jī)涂料可以用“橋鍵”型溶劑。食品工業(yè)中蛋白質(zhì)沉淀可以用朊酶溶劑或磷酸鹽、硅酸鹽為基礎(chǔ)的堿性去垢劑。膜表面由無(wú)機(jī)鹽形成的沉淀可用EDTA之類的螯合劑或酸、堿加以溶解。超濾膜的清洗方法分為七個(gè)步驟：

1、配制清洗液。

2、低流量輸入清洗液

首先用清洗水泵混合一遍清洗液，預(yù)熱清洗液時(shí)應(yīng)以低流量。 然后以盡可能低的清洗液壓力置換元件內(nèi)的原水，其壓力僅需達(dá)到足以補(bǔ)充進(jìn)水至濃水的壓力損失即可，即壓力須低到不會(huì)產(chǎn)生明顯的滲透產(chǎn)水。低壓置換操作能夠有效減低污垢再次沉淀到膜表面，視情況而定，排放部分濃水以 防止清洗液的稀釋。

3、循環(huán)

當(dāng)原水被置換掉后，濃水管路中就應(yīng)該出現(xiàn)清洗液，讓清洗液循環(huán)回清洗水箱并保證清洗液溫度恒定。

4、浸泡

停止清洗泵的運(yùn)行，讓膜元件完全浸泡在清洗液中。有時(shí)元件浸泡大約1小時(shí)就足夠了，但對(duì)于頑固的污染物，需要延長(zhǎng)浸泡時(shí)間，如浸泡10~15 小時(shí)或浸泡過(guò)夜。為了維持浸泡過(guò)程的溫度，可采用很低的循環(huán)流量。

5、高流量水泵循環(huán)

高流量能沖洗掉被清洗液清洗下來(lái)的污染物，如果污染嚴(yán)重，請(qǐng)采用高于表1 所 規(guī)定百分之五十的流量將有助于清洗，在高流量條件下，將會(huì)出現(xiàn)過(guò)高壓降的問(wèn)題，單元件允許的壓降為1bar （15psi），對(duì)多元件壓力容器允許壓降為3.5bar（50psi）。

6、沖洗

預(yù)處理的合格產(chǎn)水可以用于沖洗系統(tǒng)內(nèi)的清洗液，除非存在腐蝕問(wèn)題（例如，靜止的海水將腐蝕不銹鋼管道）。為了防止沉淀，沖洗溫度不低于20度。 附注在酸洗過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查清洗液pH 值變化，當(dāng)在溶解無(wú)機(jī)鹽類沉淀消耗掉酸時(shí)，如果pH的增加超過(guò)0.5個(gè)pH值單低，就應(yīng)該向清洗箱內(nèi)補(bǔ)充酸，酸性清洗液的總循環(huán)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)20分鐘，超過(guò)這一時(shí)間后，清洗液可能會(huì) 被清洗下來(lái)的無(wú)機(jī)鹽所飽和，而污染物就會(huì)再次沉積在膜表面，此時(shí)應(yīng)用合格預(yù)處理產(chǎn)水將膜系統(tǒng)及清洗系統(tǒng)內(nèi)的清洗液排放掉，重新配置清洗液進(jìn)行第第遍酸性清洗操作。如果系統(tǒng)需停機(jī)24 小時(shí)以上，則應(yīng)將元件保存在百分之一（重量比）的亞硫酸氫鈉水溶液中。在對(duì)大典系統(tǒng)清洗之前，建議從待清洗的系統(tǒng)內(nèi)取出一支膜元件， 進(jìn)行單元件清洗效果試驗(yàn)評(píng)估。

7、清洗多段系統(tǒng)

在多段系統(tǒng)的沖洗和浸泡步驟中，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的所有段同時(shí)進(jìn)行，但是對(duì)于高流量的循環(huán)要分段進(jìn)行，以保證循環(huán)流量對(duì)首段不會(huì)太低而對(duì)末段不會(huì)太高，這可以通過(guò)一臺(tái)泵每次分別清洗各段或針對(duì)每段流量要求設(shè)置不同的清洗泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。

及時(shí)清洗超濾膜才能保持膜的透過(guò)量和壽命，而正確的清洗方法則可以節(jié)省時(shí)間和減少膜元件在清洗過(guò)程中受損。對(duì)于不同的膜組件，可以選用不同的清洗方法，如管式組件可以用海綿球進(jìn)行機(jī)械清洗，中空纖維式組件可以用反向沖洗等。對(duì)于食品工業(yè)用膜還需進(jìn)行消毒處理（用NaOH和H2O2等）。