主頁 > 新聞動態 > 超濾膜技術得運用原理、特點及問題與應用策略 2021-11-22

超濾膜技術得運用原理、特點及問題與應用策略

超濾膜技術是以壓力差動力的一種半透膜，在過濾膜的技術上可以分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。這個是根據超濾膜所能截留的雜質或分子量的大小區分的，如果是椐據膜的孔徑大小區分的話，微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm;超濾膜(UF)為0.001～0.02μm;反滲透膜為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜適于處理溶液中溶質的分離和增濃，或采用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。
超濾膜技術是一種新型水處理技術，與傳統水處理技術相比，超濾膜技術的效率高、能耗低、處理水量大等優勢在水處理過程中很有成效，隨著技術發展日益成熟，超濾膜技術不僅在工業污水處理中得到了較為廣泛的應用，而且在城市飲用水凈化領域也體現出較為廣闊的應用前景。
一、超濾膜技術的概念、運用原理和特點
1.概念
超濾技術是膜分離技術的一種，是以0.1～0.5 MPa的壓力差為推動力，利用多孔膜的攔截能力，以物理截留的方式，將溶液中的大小不同的物質顆粒分開，從而達到純化和濃縮、篩分溶液中不同組分的目的。
2.超濾膜技術的運用原理
一般認為超濾是一種篩孔分離過程，在靜壓差為推動力的作用下，原料液中溶劑和小溶質粒子從高壓的料液側透過膜到低壓側，一般稱為濾出液或透過液，而大粒子組分被膜所阻攔，使它們在濾剩液中濃度增大。按照這樣的分離機理，超濾膜具有選擇性表面層的主要因素是形成具有一定大小和形狀的孔，聚合物的化學性質對膜的分離特性影響不大。
UF同RO、NF、MF一樣，均屬于壓力驅動型膜分離技術。超濾主要用于從液相物質中分離大分子化合物(蛋白質，核酸聚合物，淀粉，天然膠，酶等)，膠體分散液(粘土，顏料，礦物料，孔液粒子，微生物)，乳液(潤滑脂-洗滌劑以及油-水乳液)。采用溶質，從而可達到某些含有各種小分子量可溶性溶質和高分子物質(如蛋白質、酶、病毒)等溶液的濃縮、分離、提純和凈化。其操作靜壓差一般為0.1-0.5MPa，被分離組分的直徑大約為0.01-0.1μm，這相當于光學顯微鏡的分辨極限，一般為分子量大于500-1000000的大分子和膠體粒子，這種液體的滲透壓很小，可以忽略，所用膜常為非對稱膜，膜孔徑為10-10μm，膜表面有效截留層厚度較小(0.1-10μm)，操作壓力一般為0.2-0.4MPa(2-4kg/cm)，膜的透過速率為0.5-5m/(m·d)。
總之，超濾對去除水中的微粒、膠體、細菌、熱原和各種有機物有較好的效果，但它幾乎不能截留無機離子。
3.超濾膜技術的特點：
1）超濾膜化學穩定性高，可耐高溫、耐酸、耐堿，因此對進水水質要求不高，通用性強；
2）超濾膜技術原理簡單，容易實現自動化運轉，節約勞動力，且操作簡便、易于維護，運行安全穩定；
3）超濾膜技術屬于物理方法，在水處理過程中并不需加任何化學藥劑，因此可有效的防止水體出現二次污染的情況；
4）超濾膜技術效率高，處理水量大，尤其是對污染較小的城市飲用水處理方面，展現出高的應用效率。
二、應用超濾膜技術存在的問題
1.缺乏完善的超濾膜處理技術組合
自來水廠生產的純凈水，將會隨著超濾膜技術的應用而增長一定的成本，所以在選擇水處理工藝的時候，首先要對現場環境有一個具體的了解，然后再根據取水特點，分析怎樣選用凈水處理工藝。通過實踐發現，如果水原料的硬度以及無機鹽物質濃度都比較大的話，則可以選擇雙模技術；如果水質不錯，但凈水處理工序比較簡單，則可以選用超濾技術，這樣就可以減少水污染程度，降低生產純凈水的成本。不過一般在現實狀況比較煩瑣的情況下，一些生產廠家會選擇超濾技術，如此一來，就會讓生產成本以及工序增多，所以對于經濟情況并不是太好的地區來說，這種方法并不適用。
2.超濾膜技術的應用會消耗一定的能源
想要更好地運用超濾模技術來進行水處理工作，最基本的前提就是要具備良好的驅動動力。
在進行水處理的過程中，外來動力必不可少，但這種情況造成能源的過度消耗，進一步增加水處理成本。在選用超濾設備的時候，一定要認真檢查它對能量的消耗程度，并從中挑選出耗能最小的設備，這樣就能在節省能源的情況下，進行凈水處理工作。
3.超濾膜技術的應用形成污染問題
使用超濾膜技術會造成一定的污染，會降低原水容量通過超濾膜的能力，增大能源的消耗量，造成精華水生產成本的增加。如果發生超濾膜污染的情況，會嚴重影響超濾膜技術在水處理工作中的使用率，一旦污染程度較大，就必須要采用化學藥劑來凈化超濾膜。現在，自來水廠要時隔五個月才對超濾膜進行凈化工作，并且凈化的步驟比較煩瑣，稍有不慎就很有可能導致水污染程度的惡化。所以，相關工作者一定要加強保護超濾膜的力度，延長它的使用壽命。
三、超濾膜技術的應用策略
1.對超濾膜處理技術組合進行改善
盡管在水處理的工作中運用超濾膜技術會具有明顯的成果，不過此技術在工作期間會將許多分子遺留下來，所以在運用超濾膜技術進行水處理工作的時候，最好能夠和其他技術結合。例如，在使用粉末活性炭和超濾膜技術的時候，如果使用的劑量較多，那么超濾膜的運行時間就會變長，不過水通量就會下降。同時，如果一直加大劑量的話，劑量和超濾膜之間會形成互補的關系，從而能夠很好地調節水濁度，遏制住水的致突變活性。
2.對超濾膜清洗處理水平進行提升
對水進行處理的過程中能夠發現，在處理超濾膜污染問題的時候，應當充分了解污染的差異性，從而采用合理的方法。同時，要做好前期準備工作，萬一碰到污染情況能夠及時拿出事先準備好的處理方案，使污染問題能夠得到及時的解決。此外，在對凈水處理期間，一定要準確的分析出水原料的具體情況，確保能夠選用合理的處理技術，這樣就可以提升水的質量，同時還能夠減少超濾膜污染的程度。
3.加大對新生代濾膜的研發力度
超濾膜如果在水處理期間被污染，就會很容易造成再次污染，后果就是水的質量嚴重下降。如果采用化學藥劑來清理超濾膜的話，操作過程特別煩瑣。因此，應該加快對新生代濾膜的研發力度。這種濾膜能夠確保水通量達到令人滿意的程度，而且在抗氧化以及污染能力方面也比傳統的濾膜要好很多。此外，還要確保新生代濾膜能夠具有較長的使用壽命，這樣就能夠節省一部分生產成本。
四、超濾膜技術在環境工程水處理中的運用
1.超濾技術的操作模式：超濾過程常用的操作模式有三種。
(1)單段間歇操作：在超濾過程中，為了減輕濃差極化的影響，膜組件必須保持較高的料液流速，但膜的滲透通量較小，所以料液必須在膜組件中循環多次才能使料液濃縮到要求的程度，這是工業過濾裝置最基本的特征。間歇操作適用于實驗室或小規模間歇生產產品的處理。
(2)單段連續操作：與間歇操作相比，其特點是超濾過程始終處于接近濃縮液的濃度下進行，因此滲透量與截留率均較低，為了克服此缺點，可采用多段連續操作。
(3)多段連續操作：各段循環液的濃度依次升高，最后一段引出濃縮液，因此前面幾段中料液可以在較低的濃度下操作。這種連續多段操作適用于大規模工業生產。
2.科學處理造紙污水
造紙污水是非常難處理的一種污水，它所包括的有害物質特別多，如果不能徹底凈化，就會對環境造成非常大的破壞。不過，現在造紙污水的處理工作由于超濾膜技術的使用而得到了明顯的改善。運用此項技術，可以很大限度的排出造紙污水中所含有的雜質。和過去的處理方法相比，超濾膜技術必須要進行濃縮作業，這樣就能夠很好地把所清除的雜質都搜集到一起，起到循環使用的效果。另外，采用超濾膜技術還可以將造紙污水中的有害物質全部凈化，很大程度的提高環保效果。
3.凈化處理人們日常的飲用水
由于人們生活水平的日益提高，純凈水已經成為主導飲用水。不過水污染問題較為嚴重，因此讓一些有毒物質滲入水里，更為嚴重的是，還繁殖出更多的污染源。面對這樣的情況，要采用有效辦法提升水處理技術。超濾膜技術不但能夠很好地清除掉飲用水中所有的有毒物質，而且還能夠在加入多重膜的情況下，讓水里的污染物質降到最低。另外，其凈化速率也非常快，可以在很短的時間里對飲用水進行充分的凈化。
4.對油質廢水進行處理
在人們平時做飯的時候，比較容易產生油質廢水。現在，在做飯的時候放油已經是極為普遍的情況，造成污水中有非常多的油質。在處理的方法上，主要是采用普通的物理過濾方式，這種方式清理一般的油質還算管用，但是在清理包含乳化劑油質污水的時候，卻無法達到理想的處理效果。所以，很多人開始使用超濾膜技術來對包含乳化劑的油質污水進行處理。超濾膜技術能夠把油性分子有效的阻擋在膜的一側，而且還可以對水的氧化物質進行處理，從而清除包含乳化劑的油性物質。
五、教學設備的推擠與介紹

MYHG-02 超濾膜分離實驗裝置

一、超濾膜分離實驗裝置,超濾膜分離實驗設備,超濾膜分離實驗臺實驗目的:膜分離效率測定；了解膜分離的分離過程及流程；通過折分膜組件，進一步理解膜組件的內部結構；測定鹽（溶質）的脫除率與操作壓力的變化關系。

技術指標	說明
裝置功能	1、膜分離效率測定；了解膜分離的分離工藝流程。 2、通過折分膜組件，進一步理解膜組件的內部結構。 3、測定鹽（溶質）的脫除率與操作壓力的變化關系
主要配置	洗水池、濾液池、水泵、超濾組件、壓力表、液體流量計、控制屏、不銹鋼框架。
公用設施	水：裝置自帶水箱，連接自來水。實驗時由水箱循環泵送入系統，循環使用。電：電壓AC220V，功率1KW，標準單相三線制。每個實驗室需配置1～2個接地點（安全地及信號地）。實驗物料：自來水或聚乙二醇，外配設備：分光光度計
技術參數	1、運行環境：溫度0-40℃，相對濕度：≤90%RH，電源：電壓220V；功率370W。 2、超濾膜組件：聚丙烯中孔纖維，孔徑：0.01—0.3μm,孔隙率：50%-55%，截留分子量：5萬,可實現無菌過濾。使用溫度：44℃-73℃；最大工作壓力：4Kg/cm²。 3、活性炭過濾器：規格：Φ100×400mm，過濾介質為活性炭。 4、配液池：60L，304不銹鋼制。洗水池：60L，304不銹鋼制。 5、水泵：不銹鋼離心泵，流量：1m³/h，揚程：30m，功率：370W。 6、流量計：液體流量16-160L/h，10-100L/h。 7、管路、閥門、管件：304不銹鋼材質。 8、各項電路指示、操作均在控制屏面板進行。 9、框架為304不銹鋼，結構緊湊，外形美觀，流程簡單，操作方便。 10、外形尺寸：1200×500×1800mm（長×寬×高），外形為可移動式設計，帶3寸雙剎車輪。
測控組成	變量	檢測機構	顯示機構	執行機構
	電導率	電導傳感器	電導率顯示儀	無
	流量	轉子流量計	轉子流量計	手動閥控
	膜分離壓力	指針式壓力表	壓力表就地顯示	無
	溫度	PT100鉑電阻	數字溫度儀表	無

六、結束語
當然，超濾膜技術在污水處理中還有很多方面的應用，如紡織工業廢水的處理、制革工業廢水的處理、重金屬工業廢水的處理等，應用非常的廣泛，在污水處理中發揮了重要的作用，隨著水資源的日益枯竭，膜處理技術的不斷進步，人類必將找到更加高效的方法，使得水資源“源遠流長”。

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