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超滤、反渗透知识 主讲:赵建军 1、膜分离技术的分类（一） 滤膜法液体分离技术从分离精度上划分，一般可分为四类：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO），它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。 微滤 能截留0.1-1微米之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。 1、膜分离技术的分类（二） 超滤 能截留0.002-0.1微米之间的大分子物质和蛋白质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。超滤膜的运行压力一般1-7bar。 纳滤 能截留纳米级（0.001微米）的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间. 反渗透 是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。 2、超滤膜的种类及应用特点 超滤膜按结构来分主要有四种：板式膜，卷式膜，管式膜，中空纤维膜。 板式膜：它是最早出现的膜，但因为难以保证膜表面适当的流速及复杂的密封问题，这类膜的应用非常有限。前处理要求不严格； 卷式膜：以板式膜为起点发展起来的，因为卷式膜的格网带来死点及无法反洗，通常不适用于工业原水处理。它们适用于高温、高压物料分离等，前处理要求也不严格； 管式膜：因为它的能耗较大，从经济上来说不适用于普通水处理，一般适用于高固体含量或高含油浓度的流体，在四种膜中，它的前处理要求最不严格。 3、超滤原理 超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的目的。 超滤膜过滤原理图 内压式中空纤维超滤膜 外压式中空纤维超滤膜 全量过滤和错流过滤方式 中空纤维超滤膜的过滤方式主要分为全量过滤和错流过滤两种。 全量过滤方式是指原液中的水分子全部渗透过超滤膜，没有浓缩液流出，见图。 而错流过滤方式则是在过滤的过程中有一部分的浓缩液体从超滤膜的另一端排掉，见图。 错流过滤方式 4、超滤膜的特性 超滤和反渗透都是以压力为驱动力，有相同的膜材料和相仿的膜制备方法，有相似的机制和功能，有相近的应用。因此，很难有一条明确的界限绝然将两者分开。索里拉金认为，可以把超滤膜看作具有较大平均孔径的反渗透膜。 超滤膜的物理结构具有不对称性，实际上可分为两层，一层是超薄活化层，约0.25um厚，孔径为5.0～20.0nm(纳米），对溶液的分离起主要作用；另一层是多孔层，约75～125um厚，孔径约0.4um ,具有很高的透水性，它只起支撑作用。 5、超滤膜分离技术的特点 在常温和低压下进行分离，因而能耗低，从而使设备的运行费用低。 设备体积小、结构简单，故投资费用低。 超滤分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操作管理。 超滤膜是由高分子材料制成的均匀连续体，纯物理方法过滤，物质在分离过程中不发生质的变化，并且在使用过程中不会有任何杂质脱落，保证超滤液的纯净。 6、超滤膜的寿命及清洗 膜的寿命是根据生产厂提出的膜在正常使用条件下可以保证使用的最短时间，一般在规定的料液和压力下，在pH允许的范围内，温度不超过60℃时，超滤膜可使用12～18个月。当然超过规定的条件时，会使膜的寿命缩短。 膜必须进行定期清洗，以保持一定的膜透过通量，并延长膜的寿命。清洗方法一般根据膜的性质和处理料液的性质来确定。 反渗透的原理（一） 渗透的定义是：一种溶剂（即水）通过一种半透膜进入一种溶液或者是从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然渗透。 对渗透压的理解：渗透是在半渗透膜隔开的两种深度不同液体之间发生的一种现象——水自动地从较稀的溶液中穿过膜流入较浓的溶液中，但是如浓水侧施加一个压力，其结果可以使上述渗透停止，而达到平衡，这时这个压力就叫渗透压 反渗透的原理 （二） 反渗透的原理：就是在有盐份的水中（如原水）施加比渗透压力更大的压力，使水流向相反的方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中的盐份的目的。这种现象叫做反渗透（简称RO) 反渗透膜的性能 一般来说，反渗透膜要具备以下多种性能： （1）单位面积上透水量大，脱盐率高。 （2）机械强度好，多孔支撑层的压实作用小。 （3）化学稳定性好，耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀。 （4）结构均匀，使用寿命长，性能