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超濾(Ultra-filtration, UF)是一種能將溶液進(jìn)行凈化和分離的膜分離技術(shù)。超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜絲為過濾介質(zhì),膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑(如水分子)、無機鹽及小分子有機物透過,而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)截留,從而達(dá)到凈化和分離的目的。
超濾膜被大量用于水處理工程。超濾技術(shù)在反滲透預(yù)處理、飲用水處理、中水回用等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。超濾技術(shù)在酒類和飲料的除菌與除濁,藥品的除熱原以及食品及制藥物濃縮過程中均起到關(guān)鍵作用。
超濾過濾孔徑和截留分子量的范圍一直以來定義較為模糊,一般認(rèn)為超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.1微米,截留分子量(Molecular weigh cut-off, MWCO)為1,000-1,000,000 Dalton。嚴(yán)格意義上來說超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.01微米,截留分子量為1,000-300,000 Dalton。若過濾孔徑大于0.01微米,或截留分子量大于300,000 Dalton的微孔膜就應(yīng)該定義為微濾膜或精濾膜。
一般用于水處理的超濾膜標(biāo)稱截留分子量為30,000-300,000 Dalton,而截留分子量為6,000-30,000 Dalton 的超濾膜大多用于物料的分離、濃縮、除菌和除熱源等領(lǐng)域。
超濾膜的形式可以分為板式和管式兩種。管式超濾膜根據(jù)其管徑的不同又分為中空纖維、毛細(xì)管和管式。市場上用于水處理的超濾膜基本上以毛細(xì)管式為主,個別工程中使用的中空纖維(內(nèi)徑0.1-0.5mm)聚乙烯或聚丙烯微孔膜實際上應(yīng)屬于微濾膜。
將超濾膜絲組合成可與超濾系統(tǒng)連接的組件稱為超濾膜組件。超濾膜組件分為內(nèi)壓式、外壓式和浸沒式三種。其中浸沒式超濾膜過濾的推動力是膜管內(nèi)部的真空與大氣壓之間的壓力差。對于過濾精度要求較高的超濾膜,這一壓力差通常不易滿足所需過濾推動力的要求,因此浸沒式的組件形式比較適合于過濾精度較低的超濾膜或微濾膜。外壓式超濾在正沖與反沖時,膜表面液體的流速極不均勻,影響膜表面的沖洗效果,因此常用于水處理的超濾膜還是內(nèi)壓式組件結(jié)構(gòu)較具有優(yōu)勢。
早期的工業(yè)超濾應(yīng)用于廢水和污水處理。三十多年來,隨著超濾技術(shù)的發(fā)展,如今超濾膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)很廣,主要包括食品工業(yè)、飲料工業(yè)、乳品工業(yè)、生物發(fā)酵、生物醫(yī)藥、醫(yī)藥化工、生物制劑、中藥制劑、臨床醫(yī)學(xué)、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收以及環(huán)境工程等等。
超濾設(shè)備的優(yōu)點
A.超濾膜元件采用世界著名膜公司產(chǎn)品,確保了客戶得到目前世界上的有機膜元件,從而確保截留性能和膜通量。
B.系統(tǒng)回收率高,所得產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良,可實現(xiàn)物料的高效分離、純化及高倍數(shù)濃縮。
C.處理過程無相變,對物料中組成成分無任何不良影響,且分離、純化、濃縮過程中始終處于常溫狀態(tài),特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理,*避免了高溫對生物活性物質(zhì)破壞這一弊端,有效保留原物料體系中的生物活性物質(zhì)及營養(yǎng)成分。
D.系統(tǒng)能耗低,生產(chǎn)周期短,與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比,設(shè)備運行費用低,能有效降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
E.系統(tǒng)工藝設(shè)計先進(jìn),集成化程度高,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積少,操作與維護(hù)簡便,工人勞動強度低。
F.系統(tǒng)制作材質(zhì)采用衛(wèi)生級管閥,現(xiàn)場清潔衛(wèi)生,滿足GMP或FDA生產(chǎn)規(guī)范要求。
G.控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶具體使用要求進(jìn)行個性化設(shè)計,結(jié)合先進(jìn)的控制軟件,現(xiàn)場在線集中監(jiān)控重要工藝操作參數(shù),避免人工誤操作,多方位確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行
中空纖維超濾膜在使用中應(yīng)注意事項
A.過濾系統(tǒng)要定期滅菌。 超濾膜可以截留細(xì)菌,但不可以殺死細(xì)菌,截留率再好的超濾膜也不能長期保證干凈區(qū)不長一個細(xì)菌,有細(xì)菌就可能大量繁殖。直接影響到透過水質(zhì),譬如有的礦泉水成品中出現(xiàn)半透明絲狀白色絮狀的霉菌團(tuán),主要是系統(tǒng)被霉菌污染所致。因此,必須定期對周轉(zhuǎn)環(huán)境及過濾系統(tǒng)進(jìn)行定期滅菌,滅菌的操作周期因供給原水的水質(zhì)情況而定,對于城市普通自來水而言,夏季7~10天,冬季30~40天,春秋季20~30天。地表水作為供給水源時,滅菌周期更短。滅菌藥品可用500~1000mg/L次氯酸鈉溶液或1%過氧化氫水溶液循環(huán)流或浸泡約半小時即可。
B.由于每根超濾組件在出廠前加入保護(hù)液,使用前要*沖洗組件中的保護(hù)液,先用低壓(0.1MPa)給水沖洗1小時,然后再用高壓(0.2MPa)給水沖洗1小時,無論低壓還是高壓沖洗時,系統(tǒng)的產(chǎn)水排放閥均應(yīng)全部打開。在使用產(chǎn)水時,應(yīng)檢查并確認(rèn)產(chǎn)品水中不含有任何殺菌劑。
C.超濾組件要輕拿輕放,并注意保護(hù),由于超濾組件是精密器材,所以在使用安裝時要小心,要輕拿輕放,更不能甩壞。組件若停用,要先用清水沖洗干凈后,加0.5%甲醛水溶液進(jìn)行消毒滅菌,并密封好。如冬天組件還要進(jìn)行防凍處理,否則組件可能報廢。
使用狀態(tài):錯流過濾或全量過濾,反向沖洗與快速沖洗
反沖洗壓力:<0.1MPa
反沖洗流量:200L/m2/hr
反沖洗頻率:隨進(jìn)水水質(zhì)而變化15~60min
反沖洗時間:30-60sec
化學(xué)沖洗:隨膜材質(zhì)及膜污染情況而定
滅菌處理:NaClO沖洗每周一次至每月一次
特點:可以顯著提高沖洗強度有利于膜的再生
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