超滤膜技术在污水处理的应用

超滤技术简介

超滤（Ultrafiltration）技术，又被称为错流过滤（Cross Filtration），是一种高效的膜滤法。它能够在常温条件下，通过施加一定的压力和流量，利用特殊的膜结构，以错流方式从周围含有微粒的介质中分离出尺寸为10～100A的微粒。这个尺寸范围内的微粒，通常指的是液体中的溶质。在过滤过程中，溶剂及小分子物质能够顺利通过膜孔，而大分子物质和微粒子，例如蛋白质、水溶性高聚物以及细菌等，则被滤膜有效地阻留。这样，超滤技术就能实现分离、分级、纯化以及浓缩等多种目的。

◉ 超滤的优势和局限性

与传统分离方法相比，超滤技术展现出诸多独特优势：首先，其过滤过程在常温下进行，条件温和且无成分破坏，非常适合对热敏感的物质如药物、酶和果汁等进行分离、分级、浓缩与富集。其次，超滤无需加热或发生相变化，节能环保且无需添加化学试剂，是一种绿色的分离技术。此外，该技术分离效率高，能有效回收稀溶液中的微量成分并浓缩低浓度溶液。再者，超滤过程仅以压力为动力，使得分离装置简单、流程短、操作便捷且易于控制维护。

然而，超滤技术也存在一定的局限性。例如，它无法直接得到干粉制剂，且对于蛋白质溶液的浓缩效果通常只能达到10～50％。此外，由于浓度极化现象的影响，超滤速度可能会逐渐减慢。

◉ 超滤技术的原理

超滤技术，也被称为超过滤，其核心原理在于能够截留水中胶体大小的颗粒，同时允许水和低分子量的溶质透过膜材料。这种技术的机理综合了膜表面的机械筛分作用、膜孔的阻滞效应以及膜表面和膜孔的吸附作用，其中筛滤作用占据主导地位。

02超滤装置和工艺参数

◉ 超滤装置类型

超滤装置是超滤技术的核心组成部分，其类型多样，包括板框式、管式、卷式以及中空纤维式等，这与反渗透装置的构造有些相似。

◉ Ⅰ板框式超滤装置

该装置结构稳固，能够在广泛的压力范围内持续工作。其流道间隙大小可灵活调整，有效防止杂物堵塞。此外，该装置的可拆性使得清洗过程变得简便易行，同时，通过增减膜及支撑板的数量，可以轻松应对不同水量处理需求。

◉ Ⅱ管式超滤装置

此类装置的原液流道截留面积较大，减少了堵塞的可能性。同时，膜面的清洗也相对容易，既支持化学清洗也支持擦洗操作。

◉ Ⅲ卷式超滤装置

卷式超滤装置具有单位体积内有效膜面积大的优势，水在膜表面的流动状态良好，结构紧凑且占地面积较小。

◉ Ⅳ中空纤维式超滤装置

中空纤维式超滤装置以其单位体积内**的有效膜面积和高效率而著称，同时占地面积也相对较小。

◉ 中空纤维超滤

中空纤维超滤以其高效、大膜面积、紧凑结构及难清洗等特点为显著特色。中空纤维无需支撑物，结构简洁。但需要注意的是，其膜的清洗相对困难，仅能通过水力冲洗或化学清洗完成。

◉ 超滤工艺参数

超滤工艺涉及多个关键参数，包括膜通量、膜清洗以及膜寿命。在标准操作条件下，超滤膜的适宜膜通量范围为1～500L/m2h。为了保持膜的性能并延长其使用寿命，必须定期对膜进行清洗。膜通量受到多种因素的影响，如进水流速、操作压力、水温、进水浓度以及原水的预处理效果等。

03超滤技术应用实例

◉ 在废水处理中的应用

超滤技术已广泛应用于各行业的废水处理，如汽车制造行业的喷漆废水、金属加工废水以及食品工业废水，能够有效去除水中的大分子及颗粒。

◉ 净水器行业应用

净水器行业是超滤技术的重要应用领域之一。家用超滤净水器已成为市场上备受推崇的净水产品，其核心部件正是超滤膜。