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(jī)鹽及小分子有機(jī)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)到凈化或分離的目的。

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(shí)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。

化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器，由供料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和吸收投加系組成。

直超濾設(shè)備

1、直超濾設(shè)備工作原理

超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在0.005-0.01μm范圍內(nèi)，可有效去除水中的微粒、膠體、細(xì)菌、熱源及高分子有機(jī)物質(zhì)?？蓮V泛應(yīng)用于物質(zhì)的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉(zhuǎn)化，常溫下操作，對熱敏性物質(zhì)的分離尤為適宜，并具有良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能，能在60℃ 以下，pH為2-11的條件下長期連續(xù)使用。

2、超濾膜的分類

超濾膜按結(jié)構(gòu)型式分為板框式（板式）、中空纖維式、納米膜表超濾膜、管式、卷式等多種結(jié)構(gòu)。其中，中空纖維超濾膜是超濾技術(shù)中最為成熟與先進(jìn)的一種形式。中空纖維外徑0.4-2.0mm，內(nèi)徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)的分子量表達(dá)，截留分子量可達(dá)幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式與內(nèi)壓式中空超濾膜。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃縮液排除不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運(yùn)行。

3、超濾技術(shù)的應(yīng)用

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。

4、直超濾設(shè)備優(yōu)點(diǎn)

A.超濾膜元件采用世界著名膜公司產(chǎn)品，確保了客戶得到世界上最優(yōu)質(zhì)的有機(jī)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(shí)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，完全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(yùn)行費(fèi)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(jì)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(qiáng)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(jì)，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(yùn)行。

5、中空纖維超濾膜在使用中應(yīng)注意事項(xiàng)

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，使用前要徹底沖洗組件中的保護(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(bào)廢。

6、直超濾設(shè)備使用條件

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(diǎn)：可以顯著提高沖洗強(qiáng)度有利于膜的再生

直超濾設(shè)備用途

污水、廢水的回收利用
一些西方國家曾經(jīng)利用一些方法處理污水，但是處理之后的效果不佳，沒有從根本上進(jìn)行徹底的處理。此外，超濾設(shè)備其價(jià)格比較低為廢水回收再利用提供了有力的條件。其實(shí)，從城市污水處理廠和工場中排出的廢水經(jīng)過處理之后完全可以再利用，然而此類做法在西方用戶那里難以得到信賴。Windhoek曾經(jīng)將污水處理廠的出水采用膜技巧回用為飲用水。
地表水處理
超濾設(shè)備大多數(shù)是利用在地表水處理之上的，處理后的水用于澆灌或作為反滲透的進(jìn)水，來制備工業(yè)用水。這類工廠在荷蘭等地的數(shù)量逐步上升。這種技巧供給了不用在購置越來越貴的飲用水就能就近取用地表水。
生活飲用水處理
因?yàn)樯钏降奶岣?，人們對飲用水的質(zhì)量要求也就越來越高，水處理公司關(guān)注控制供水管網(wǎng)中存在的微生物的量。為了做到這一點(diǎn)，是以一種方法是停止昂貴、頻繁的水質(zhì)檢驗(yàn)，或是在供水終端設(shè)置防止細(xì)菌和病毒進(jìn)進(jìn)的樊籬。采用UF系統(tǒng)，可以很是方便的建成多么的樊籬。超濾膜對細(xì)菌的往除率可以達(dá)到6log，關(guān)于病毒的往除率達(dá)到4log，是以水廠和用水者都不用在擔(dān)心細(xì)菌和病毒的標(biāo)題。因?yàn)轱嬘盟馁|(zhì)量自身就很高，是以此時的膜系統(tǒng)可以可以采用很高的膜通量，可以達(dá)到135升/平米.小時。同時較高的進(jìn)水前提，是以反沖頻率和化學(xué)加強(qiáng)反洗的頻率都可以很是低，產(chǎn)水量可以達(dá)到99%。假設(shè)需要還可以設(shè)立二級超濾設(shè)備，將第一級的反洗水進(jìn)一步回用。
用來進(jìn)行海水淡化
中東地區(qū)是水資本缺乏最嚴(yán)重的處所。為懂得決這個標(biāo)題，最早人們凡是采用蒸餾技巧。從十九世紀(jì)60年月，膜技巧被用于處理這些國家的缺水標(biāo)題?？墒牵级喾礉B透海水淡化(利用半透過膜為海水脫鹽出產(chǎn)海水)(利用海水脫鹽出產(chǎn)海水)系統(tǒng)面臨著膜污染嚴(yán)重的標(biāo)題。重要因?yàn)榉礉B透系統(tǒng)的傳統(tǒng)的預(yù)處理方法無法供給靠得住的進(jìn)水水質(zhì)。是以盡年夜年夜都淡化工場，在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)出水量的情況下任務(wù)，甚至有些工場的出水量達(dá)不到最后設(shè)計(jì)的30%。小型淡化裝置的研究表明，超濾系統(tǒng)可以根據(jù)可以控制的海水的水質(zhì)，為反滲透系統(tǒng)供給高質(zhì)量的進(jìn)水。耐久實(shí)驗(yàn)也表明，超濾系統(tǒng)的出水SDI值可以很好的控制在2以下。這些測試在超濾系統(tǒng)(又稱為超濾設(shè)備)前不用用任何預(yù)處理，而且實(shí)用各類海水水質(zhì)。

直超濾設(shè)備工藝流程

一般工藝流程為：
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透設(shè)備-中間水箱-中間水泵-離子交換器-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-用水點(diǎn) (2000版中國藥典傳統(tǒng)工藝)
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-第一級反滲透-PH調(diào)節(jié)-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器- 微孔過濾器-巴氏消毒—用水點(diǎn) (2005版中國藥典流行工藝)
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透機(jī)-脫氣膜-中間水箱-中間水泵-EDI系統(tǒng)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點(diǎn) (2005版中國藥典新工藝 )
原水-原水加壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-第一級反滲透 -PH調(diào)節(jié)-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)-RO水箱-RO水泵-TOC分解器-EDI系統(tǒng)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點(diǎn) (中國藥典注射用水、歐盟和美國藥典推薦工藝)
原液－儲罐－加壓泵－精密過濾器－中空超濾設(shè)備－儲液罐－反洗水箱－反洗泵。
超濾是利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒。在壓力驅(qū)動下，溶液中水、有機(jī)低分子、無機(jī)離子等尺寸小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機(jī)大分子等大尺寸物質(zhì)則不能透過纖維壁而被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同組分的目的。該過程為常溫操作，無相態(tài)變化，不產(chǎn)生二次污染。超濾直飲水設(shè)備就是以超濾膜為核心產(chǎn)品對水質(zhì)進(jìn)行過濾。產(chǎn)出來的水就是我們通常所說的礦泉水。

直超濾設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域

◆礦泉水：在礦泉水制造中，應(yīng)用超濾技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)中，將根據(jù)礦泉水的水源水質(zhì)分析報(bào)告，針對性地選擇膜的孔徑和膜的類型，設(shè)計(jì)超濾設(shè)計(jì)。
◆食品：乳制品、果汁、酒、調(diào)味品等食品的生產(chǎn)中逐步采用超濾技術(shù)，如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖與水的分離，果汁澄清和去菌消毒，酒中有色蛋白、多糖及其它膠體雜質(zhì)的去除等，醬油、醋中細(xì)菌的脫除，較傳統(tǒng)方法顯示出經(jīng)濟(jì)、可靠、保證質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
◆醫(yī)藥：在醫(yī)藥和生物化工生產(chǎn)中，常需要對熱敏性物質(zhì)進(jìn)行分離提純，超濾技術(shù)對此顯示其突出的優(yōu)點(diǎn)。用超濾來分離濃縮生物活性物(如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等)是相當(dāng)合適的從動、植物中提取的藥物(如生物堿、荷爾蒙等)，其提取液中常有大分子或固體物質(zhì)，很多情況下可以用超濾來分離，使產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。
◆純水、超純水：工業(yè)用水的初級純化，純水超純水制備RO預(yù)處理，純水、超純水終端處理。
◆環(huán)保：工業(yè)廢水深度處理，城市中水回用系統(tǒng)，電泳漆、油品的回收。
◆發(fā)酵：生化發(fā)酵液分離與精制、酶的濃縮與精制、糖及木糖醇澄清過濾。

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