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(dòng)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。
超濾裝置如同反滲透裝置,有板式、管式(內(nèi)壓列管式和外壓管束式)、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過程的自然現(xiàn)象,如何將此現(xiàn)象減輕到低程度,是超濾技術(shù)的重要課題之一。采取的措施有:①提高膜面水流速度,以減小邊界層厚度,并使被截留的溶質(zhì)及時(shí)由水帶走;②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。
超濾是一種加壓膜分離技術(shù),即在一定的壓力下,使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質(zhì)不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。超濾原理也是一種膜分離過程原理,超濾利用一種壓力活性膜,在外界推動(dòng)力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對(duì)較高的物質(zhì),而水和小的溶質(zhì)顆粒透過膜的分離過程。通過膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質(zhì)。當(dāng)被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時(shí),水分子和分子量小于300—500的溶質(zhì)透過膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留,從而使水得到凈化。也就是說,當(dāng)水通過超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等。
為保障超濾系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全,超濾系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求見下表:
設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo):
在膜法分離技術(shù)中膜的微孔徑在20×10-10m~1000×10-10m之間的過濾膜稱為超濾膜,即0.002-0.1μm之間,而一般膠體體積均≥0.1μm,乳≥0.5μm,大腸菌、葡萄球菌等細(xì)菌體積≥0.2μm,懸浮物、微粒子等體積≥5μm,因此超濾膜可以過濾出溶液中的細(xì)菌、膠體、懸浮物、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)。
A.超濾膜元件采用膜公司產(chǎn)品,確保了客戶得到目前世界上優(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(duì)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(duì)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(yíng)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),集成化程度高,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積少,操作與維護(hù)簡(jiǎn)便,工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
F.系統(tǒng)制作材質(zhì)采用衛(wèi)生級(jí)管閥,現(xiàn)場(chǎng)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(gè)性化設(shè)計(jì),結(jié)合的控制軟件,現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
(1)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(duì)性地選擇膜的孔徑和膜的類型,設(shè)計(jì)超濾設(shè)計(jì)。
(2)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)。
(3)醫(yī)藥:在醫(yī)藥和生物化工生產(chǎn)中,常需要對(duì)熱敏性物質(zhì)進(jìn)行分離提純,超濾技術(shù)對(duì)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(dòng)、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。
(4)純水、超純水:工業(yè)用水的初級(jí)純化,純水超純水制備RO預(yù)處理,純水、超純水終端處理。
(5)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。
(6)發(fā)酵:生化發(fā)酵液分離與精制、酶的濃縮與精制、糖及澄清過濾