05第五章超滤VIP免费

1 第五章 超滤 第一节 概述 近年来，超滤在食品、医药、超纯水制备及生物技术等领域得到了广泛的应用，可用于某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质（如蛋白质、酶、病毒等）溶液的浓缩、分离、提纯和净化。另外，超滤在工业废水处理和超纯水制备等水处理技术领域中也得到了广泛应用。 超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程，它介于纳滤和微滤之间，膜孔径范围在 1nm～0.05m。最早使用的超滤膜是天然动物的脏器薄膜。1861年，Schmidt首次公布了用牛心胞薄膜截留可溶性阿拉伯胶的实验结果。1867年，Traube在多孔磁板上凝胶沉淀铁氰化铜制成了第一张人工膜。1907年，Bechhold较为系统地研究了超滤膜，并首次采用了“超滤”这一科技术语。1963年，Michaels开发了不同孔径的不对称醋酸纤维素（CA）超滤膜。20世纪 70年代，超滤从实验规模的分离手段发展成为重要的工业分离单元操作技术，工业应用发展十分迅速。 国内超滤技术的研究始于 20世纪 70年代，80年代进入快速发展阶段，目前已有 20多个单位和 30多个厂家从事超滤膜的开发研究和生产，先后研制出醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚丙烯腈膜、聚偏氟乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚砜酰胺膜等，并相继开发了板式、管式、中空纤维、卷式等超滤膜组件，大大促进了膜分离技术的发展与应用。 超滤所分离的组分直径为5nm～10m，可分离相对分子质量大于 500的大分子和胶体，这种液体的渗透压很小，可以忽略。因而采用的操作压力较小，一般为0.1～0.5 MPa，所用超滤膜多为非对称膜，膜的水透过通量为0.5～5.0 m3 /（m2 · d）。 超滤在小孔径范围与反渗透相重叠，在大孔径范围内与微孔过滤相重叠，它可以分离溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等。由于超滤的操作压力低、产水量大，因此更便于操作，应用范围十分广泛。 第二节 超滤的基本理论 一、超滤原理 一般认为，超滤是一种筛分过程，超滤过程的原理如图 5-1所示。在一定的压力作用下，含有大、小分子溶质的溶液流过超滤膜表面时，溶剂和小分子物质（如无机盐类）透过膜，作为透过液被收集起来；而大分子溶质（如有机胶体）则被膜截留而作为浓缩液被回收。 在超滤中，超滤膜对溶质的分离过程主要有： （1）在膜表面及微孔内吸附（一次吸附）； （2）在孔内停留而被去除（阻塞）； （3）在膜面的机械截留（筛分）。 超滤膜选择性表面层的主要作用是形成具有一定大小和形状的孔，它的分离机理主要是靠物...