『壹』 工業超濾膜組件運行常規操作步驟是什麼
超濾膜組件運行抄的操作步襲驟如下:
1.溶質的預處理。在對溶質進行微濾之前,必須保證溶質的溫度在35度以下,操作時溫度不高於45度。溶質的ph值應控制在2-13之間,過濾採用10-50微米的預處理。
2.預處理後將溶質放入桶中。
3.溶質微濾操作:關閉超濾膜排風閥和進口閥,打開約三分之二大小的迴流閥。通過液體到液桶的閥門完全打開,使溶質通過,然後閥門關閉。此時需要打開泵,緩慢打開微濾進水閥,壓力控制在0.1Mpa左右。在迴流閥打開大約一到五分鍾後,進口閥緩慢關閉,泵最終關閉。
4.微濾後,必須用純水清洗設備,並用純水保養。如果溶質是水,這個步驟可以省略。
工業超濾膜組件按照正確步驟進行操作,就能確保其能長時間保持良好的運行狀態。
『貳』 超濾膜內部的氫氧化鈉溶液怎麼處理
一種從含砷氫氧化鈉溶液中分離提純氫氧化鈉的方法,包括以下步驟:
量取含砷氫氧化鈉溶液500mL(其中,氫氧化鈉含量120g/L,As含量1.0g/L,碳酸鈉68.3g/L,硫酸鈉27.5g/L,含銻0.5g/L、硒0.1g/L),溶液呈紅褐色,加入5.0mL濃度27.5%的雙氧水於40℃反應30min,澄清,過濾,得氧化後的濾液505mL;(2)在氧化後的濾液中加入100mL的飽和石灰乳溶液於常溫下反應60min,澄清,過濾,得除雜後的濾液540mL;(3)用化學分析法分析,除雜後的濾液,其砷含量為0.3g/L,將除雜後的濾液加熱至80℃,加入脫砷劑氫氧化鋇4.9g反應30min,反應過程中不斷補充水分,控制氫氧化鈉濃度100g/L,加速沉降過程速度,冷卻至室溫,澄清3h,過濾脫砷劑,得到脫砷後的濾液600mL;(4)將脫砷後的濾液於20℃加入3.0g試劑硫酸鐵反應60min,冷卻至20℃,澄清24h,過濾,得清亮液體氫氧化鈉溶液,經原子螢光光譜儀檢測,其氫氧化鈉含量100g/L,砷含量0.49mg/L,採用常規蒸汽濃縮方法,將液體氫氧化鈉濃縮至表面不冒水汽,倒出冷卻成固體58.00g,其中氫氧化鈉含量93.1%,砷含量0.048%,氫氧化鈉得率90.0%。以上步驟的過濾均採用布氏漏斗真空抽濾,濾布孔徑為350目。
『叄』 純凈水設備的超濾技術
純凈水廠設備製作礦泉水是一種比較廣泛的處理技術,其出水水質色度清涼、口感好、除菌徹專底。超濾技屬術可以作為反滲透設備的預處理,也可以用於化工、食品等行業的物料分離與提純。
超濾技術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0.005-0.01um范圍內,可有效去除水中的微粒、膠體、細菌及高分子有機物等。可廣泛應用於物質的分離、濃縮、提純、純凈水生產。
純凈水廠設備的研究非常清楚的表明,純凈水生產設備超濾系統可以有效的控制海水水質,為反滲透系統提供高品質的進水,長期試驗表明,超濾系統的出水SDI值可以非常好的空載在2以下,這些測試在超濾系統前不必作為任何預處理,並且適用各種海水水質。
『肆』 誰有超濾的設計計算步驟
你可以在網路文庫裡面搜索一個文檔《超濾說明書最終》,其中講到有一個超濾的設計內軟體,也就容是設計流程的一個計算程序,裡面介紹的很詳細,你可以參考一下。
另外,在某些環保論壇裡面,會涉及到你所面臨的問題,如網易土木網的論壇。
花半個小時,估計就能找到你所需要的。
『伍』 第三節超濾
膜處理技術作為一項新型的高效分離技術,因其工藝簡單、操作方便、設備緊湊、分離效果好、經濟性高,進年來在水處理、環保、醫葯、食品、化工等領域得到快速應用。在解決水資源缺乏的問題上,膜處理技術起到了非常重要的作用。在水與廢水循環回用方面,膜的特殊作用顯得十分重要,尤其在水供應缺乏的地區,更引起了人們的廣泛關注。
微濾、超濾、納濾、反滲透均屬於外力驅動型膜處理技術。目前,在幾種主要的膜分離技術中,以超濾和反滲透的應用最為廣泛。
超濾過程是以膜兩側壓差為驅動力、以機械篩分為基礎的溶液分離過程。超濾膜的孔徑為0.005~1.0μm。比超濾膜孔徑小的物質和溶解在水中的物質能作為透過液透過濾膜,不能透過濾膜的物質將被截留下來濃縮在排放液中。因此,產水(透過液)含有水、 離子和小分子物質,而膠體物質、顆粒、細菌、病毒和原生動物將被膜去除。膜分離過程為動態過濾過程,大分子溶質被膜阻隔,隨濃縮液流出膜組件。膜不易被堵塞,可連續長期使用。超濾過程可在常溫、低壓下運行,無相態變化,高效節能。圖2-4所示為超濾膜的基本原理。
要過濾的水由超濾給水泵加壓後輸送到膜組件中,由於膜內外的壓差作用,水滲過濾膜,而水中雜質則被截留,無法透過濾膜。如果分離的雜質在膜上過多沉積,會導致難溶性鹽聚集在膜表面形成覆蓋層進而結垢。為了避免這一點,往往在分離過程中讓雜質隨一部分水作為濃縮液流出去。根據膜的類型和應用不同,這樣的過程要持續進行或者在迴流時進行。超濾同傳統的凈化方式如絮凝、沉澱以及砂濾比較,其過濾的水質穩定、設備管理比較簡單,不會產生過濾殘渣或絮凝污泥等廢棄物。
當超濾用於水處理時,其材質的化學穩定性和親水性是兩個最重要的性質。化學穩定性決定了材料在酸鹼、氧化劑、微生物等作用下的壽命,還直接關繫到清洗可以採取的方法;親水性則決定了膜材料對水中有機污染物的吸附程度,影響膜的通量。超濾膜有各種類型和規格,可根據實際需要選用。
1.超濾膜制備所需的化學材料
製造超濾膜的材料有很多:但用於製造中空纖維式超濾膜的材料主要為成纖性能良好的高分子材料。對膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、耐酸鹼性、抗微生物侵蝕性和抗氧化性,並且具有良好的親水性,以得到較高的水通量和抗污染能力。目前:常用的中空纖維式超濾膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚碸(PFS)、聚碸(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)等。性能優良的聚偏氟乙烯和聚醚碸是日前最廣泛使用的超濾膜材料。
2.超濾膜組件的結構
超濾膜一般可分為板框式(板式)、卷式、管式、中空纖維式等多種結構。
板式超濾膜是最原始的一種膜結構,主要用於大顆粒物質的分離,由於其佔地面積大,能耗高, 逐步被市場所淘汰。
卷式膜組件也被稱作螺旋卷式膜組件,由於其所用的膜易於大規模工業化生產,制備的 組件也易於工業化,所以獲得了廣泛的應用,涵蓋了反滲透、納濾、超濾、微濾四種膜分離過程,並在反滲透、納濾領域有著最高的使用率。
管式超濾膜能較大范圍地耐懸浮固體和纖維、蛋白等物質,對料液的前處理要求低,對料液可以進行高倍濃縮,但設備的投資費用高,佔地面積大。
在眾多的膜組件結構形式中,目前以中空纖維式超濾膜為主,組件的結構需要考慮盡量提高膜的填充密度,增加單位體積的產水量,盡量減小濃差極化的影響,便於清洗,製造成本低。
目前中空纖維式超濾膜以其不可比擬的優勢成為超濾的最主要形式。根據緻密層位置的不同,中空纖維式超濾膜又可分為內壓膜、外壓膜兩種,如圖2-5所示。外壓中空纖濾膜是將原液經壓差沿維式超徑向由外向內滲透過中空纖維成為透過液,而其截留的物質則匯在中空纖維的外部。該膜進水流道在膜絲之間,膜絲存在一定的自由活動空間,因而更適合原水水質較差、懸浮物含量較高的情況。內壓中空纖維式超濾膜中的原液進人中空纖維的內部,經壓差驅動,沿徑向由內向外透過中空纖維成為透過液,濃縮液則留在中空纖維的內部,由另一端流出。該膜進水流道是中空纖維的內腔,為防止堵塞,對進水的顆粒粒徑和含量都有較嚴格的要求,因而適合於原水水質較好的工況。
3.超濾膜組件的截留性能
⑴對微粒的截留。利用超濾通常可以將濾液的渾濁度降到0.1NTU以下。在原水濁度不穩定的情況下:使用超濾比較合適。與傳統的凈化過程相比,超濾可以非常容易地實現自動化。
⑵對有機質的截留。有機質包括微粒、膠體和能溶於水的有機物質。由於超濾對不同類型的有機質的截留能力不同,因此其凈化效率就取決於水中有機質的成分組成。與傳統的方式相比,用超濾的方法既不必考慮沉澱作用,又不必注意凝固物的可過濾性,因為超濾的凈化效率與凝固物的形狀和密度無關。根據是否絮凝與原水的水質不同,超濾對有機質的截留率為40%~60%。
超濾系統的運行有 全流過濾和錯流過濾兩種模式,全流過濾時 · 進水全部透過膜表面成為產水;而錯流過濾時、一部分進水透過膜表面成為產水、另二部分則帶雜質排出成為濃水。全流過濾能耗低、操作壓力低,因而運行成本更低;錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。當超濾的濾液通量較低時、超濾膜的過濾負荷低,膜面形成的污染物容易被清除,因而長期濾液通量穩定;當濾液通量較高時,超濾膜發生不可恢復的污堵的傾向增大,清洗液的恢復率下降 · 不利於長期保持濾液通量的穩定。
(一)過濾模式
1.全流過濾模式
一般當原水中懸浮物和膠體含量較低(如SS<5、濁度<5NTU)時採用。原水以較低的錯流流速進入膜管,濃水則以一定比例從膜管另一端排出。產水在膜管過濾液側產出,水回收率通常是90%~99%,這由原水水質決定,和循環模式相比、全流過濾模式的操作成本較低,但水回收率和系統的出水能力可能會受限制。這種模式通常需要定期快沖和反沖來維持系統出力、當污物積累到一定程度時 · 就需要通過化學清洗來進行處理。
2.錯流過濾模式
原水中懸浮物含量較高及在大多數非水應用領域,需要通過減少回收率來保持膜管內部的高流速、這樣就會產生大量的廢水。為了避免浪費,排出的濃水會被重新加壓迴流到膜管內。這樣,雖然降低了膜管的回收率,但對於整個系統,回收率仍然很高。在這種模式下,進水連續地在膜表面循環,高速的循環水阻止了微粒在膜表面的堆積、並增加了濾液通量。因為較少的進水成為產水,為了一獲得相同的產率,錯流過濾模式的能耗就比全流過濾模式的大。
(二)超濾膜的運行
超濾膜運行前應按以下步序進行檢查和啟動工作:
⑴進水水質檢查。重點是檢查進水濁度,當濁度在系統限定值范圍內時、方可運行超濾設備,其次是檢查水中余氯含量及pH值。
⑵系統檢查。按工藝路線圖,檢查設備及連接是否正確,同時檢查閥門的開啟狀態是否正確。對於手動操作的系統要特別注意,開機時進水閥不能全開、濃水閥和產水閥應全開以避免開機時壓力過大,造成對超濾膜的沖擊 · 從而損壞設備。
⑶儀表的檢查。檢驗各儀表是否正常,尤其是壓力表是否完好。
⑷啟動。當做好開機前的准備工作後。可試啟動系統,即打開電源,啟動泵後,立即停止,檢查泵的葉輪轉向是否正確,泵的運轉有無異常雜訊。當確認泵正常後,方可正式啟動泵,啟動後,應檢查介面、管線有無滲漏,在自控程序運轉的第一個周期內,應檢驗閥門的啟閉是否正常,各種儀表運轉是否正常。
⑸運行。設備運行時,應定時檢查儀表是否正常,泵有無異常雜訊,產水水質是否符合要求,尤其要注意壓力表和產水流量,當出現異常時,應立即停機檢査。一般全自動控制設計時,均考慮了系統的自我保護,若出現異常,系統會自動停運並報警。設備運行過程中,應按設計要求做好設備監控和記錄工作;按設計要求定期對設備進行清洗、滅菌和消毒;應定期對設備進行排氣或檢查自動排氣閥的工作狀態。
⑹停機。①先降低系統壓力和跨膜壓差,然後停機。②當停機時間不超過7天時,可每天對設備進行20~60min(時間以一個過濾、順沖、反洗、順沖周期為准)的保護性運行,以使新鮮的水置換出設備內的存水。③當設備長期停用時,應先對設備進行徹底的清洗和消毒,然後將膜保護劑和抑菌劑注入設備中,封閉好設備所有介面,以保持膜的濕潤,防止設備內滋生細菌和藻類。
(三)超濾膜的污染
膜污染是指料液中的顆粒、膠體或溶質大分子通過物理吸附、化學作用或機械截留等作用在膜的表面吸附、沉積造成膜孔堵塞,使膜發生透過通量與分離特性明顯變化的過程。超濾過程中膜的吸附現象被認為是造成膜污染的關健,吸附污染與膜、溶劑和溶質三者的相互作用有關。由於膜組分的化學性質、結構不同、因此產生吸附作用的機理也不同、一般可分為靜電作用、疏水作用等。
(四)超濾系統的清洗
在超濾過程中,由於分離物質及其他雜質在膜表面會逐漸積聚,對膜造成污染和堵塞,因此膜的清洗是超濾系統中不可缺少的操作過程,膜的有效清洗是延長膜使用壽命的重要手段。超濾膜常用的清洗方法主要有物理清洗和化學清洗兩大類,超濾系統的清洗包括水的正洗和反洗、氣洗、化學清洗等。其中,水的正洗和反洗可以清除膜表面的濾餅層;而氣法則利用氣的強烈湍流,更有效地清除膜表面的污染層;化學清洗則通過化學反應宋清除膠體、有機物、無機鹽等在超濾膜表面和內部進水形成的污堵。
(五)超濾系統反洗
超濾反洗用水為超濾產水,因為反洗水帶進的懸浮物將會集聚在支撐結構內而隨後不斷釋放出顆粒、細菌和TOC等,所以原水不適宜作反洗用水。
隨著超濾膜組件的長期使用,水中的雜質會沉積到膜上,使膜的分離性能逐漸受到影響。因此,在運行中當超濾膜的產水量下降20%以上或使用1~4個月時,需要對超濾進進行化學清洗,以便及時去除超濾膜上的污染物,防止超濾膜形成頑固性結垢 · 及時恢復膜的性能。
化學清洗分為酸性溶液清洗和鹼性溶液清洗。當進水中硬度較高或金屬離子(如鐵離子)的含量超過設計標准,從而對膜的進水側造成無機物污染時 · 需採用酸性溶液對超濾裝置進行清洗。對於生物污染的超濾膜,需採用鹼性溶液對超濾膜裝置進行清洗。清洗時應注意以下幾點:
⑴所有清洗劑都必須從超濾系統的進水側進人組件,以防止清洗劑中可能存在的雜質從緻密過濾層的背面進人膜絲壁的內部。
⑵超濾系統進行化學清洗前都先進行徹底的反洗。
⑶超濾系統的整個化學清洗過程需要2~4h;如果污堵嚴重,需要浸泡12h以上。
⑷清洗後,超濾系統停機時間如果超過三天,則必須按照長時間關閉的要求對超濾系進行保養維護。
⑸清洗液必須使用超濾產水或者更優質的水配製。
⑹清洗劑在循環進膜組件前必須去除其中可能存在的污染物
⑺清洗液溫度一般可控制在10~40℃,提高清洗液溫度能夠提高清洗的效率。
⑻必要時,可採用多種清洗劑清洗,但清洗劑和殺菌劑不能對膜和組件材料造成損傷。每次清洗後,應排盡清洗劑,用超濾或反滲透產水將系統沖洗干凈,才可再用另一種清洗劑清洗。
對反滲透膜的化學清洗不能太頻繁,以防止膜元件造成不可逆的損傷。
『陸』 超濾名詞解釋
超濾是一種高效水處理技術,通過物理隔離的方式去除水中的懸浮物、膠體、大分子有機物等。它是一種基於膜分離技術的水處理方法,其膜孔徑大小為0.001~0.1微米,比普通過濾更細,因此可薯塌以將水中的微小顆粒、有機物、病毒和細菌等有害物質過濾掉,同時保留水中的有益礦物質和微量元素。超濾膜是由聚合物材料製造而成的,具有高機械強度、耐腐蝕性、耐溫性等特點。超濾技術可廣泛應用於各種領域,如飲用水處理、廢水處理、食品、醫葯等行業中。
悶手伍
超濾技術有很多優勢和應用前景。首先,超濾技術可以去除水中的一些有害物質,如病毒、細菌、重金屬等,從而提高水的質量。其次,超濾技術不需要化學葯劑,不會產生二次污染,是一種綠色環保技術。再次,超濾技術可以廣泛應用於不同的領域,如水處理、醫葯、食品等行業。最後,隨著科技的不斷發展,超濾技術的成本不斷降低,應用前景也越來越廣闊。
總之,超濾技術是一種高效、環保的水處理技術,可以去除水中的有害物質,並保留有益礦物質和微量元素。它在水處理、醫葯、食品等領域具有廣泛的應用前景,可以為人們提供更安全、健康的水和食品螞或。
『柒』 你知道哪些關於超濾法的知識
超濾又稱超過濾,用於截留水中膠體大小的顆粒,而水和低分子量溶質則允許透過膜。超濾的機理是指由膜表面機械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應,以篩濾為主。超濾膜篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。常用的超濾膜有:醋酸纖維素膜,聚碸膜,聚醯胺膜。超濾裝置:主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等,與反滲透裝置類似。
超濾工藝參數主要參數有膜通量、膜清洗和膜壽命。在操作壓力為0.11~0.6Mpa,溫度小於60℃時,超濾膜的膜通量以1~500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有:進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預處理等。膜必須定期清洗,以延長膜的壽命,正常使用的膜的壽命為12~18個月。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,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質,而水和小的溶質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。當被處理水藉助於外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時,水分子和分子量小於300—500的溶質透過膜,而大於膜孔的微粒、大分子等由於篩分作用被截留,從而使水得到凈化。也就是說,當水通過超濾膜後,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時可去除大量的有機物等。超濾原理並不復雜。在超濾過程中,由於被截留的雜質在膜表面上不斷積累,會產生濃差極化現象,當膜面溶質濃度達到某一極限時即生成凝膠層,使膜的透水量急劇下降,這使得超濾的應用受到一定程度的限制。為此,需通過試驗進行研究,以確定最佳的工藝和運行條件,最大限度地減輕濃差極化的影響,使超濾成為一種可靠的反滲透預處理方法。
『捌』 超濾離心管怎麼使用
蛋白濃縮和換Buffer通常使用的超濾管,常用Millipore的Amicon-Ultra-15超濾管(MWCO10kD)。也有其它型號的、不同體積大小和MWCO超濾管可選,視目的蛋白的分子量與濃縮前體積、濃縮目標體積而定。可重復使用。
1、選擇合適的超濾管,主要考慮MWCO和濃縮體積,通常應截留分子量不應大於目的蛋白分子量的1/3,比如目的蛋白分子量為35kDa,就可以選擇10kDa截留分子量的超濾管。若目的蛋白分子量為10kD左右,則可以用截留分子量3kD的超濾管。
2、新買來的超濾是乾燥的,使用前加入MilliQ水,水量完全過膜,冰浴或冰箱里預冷幾分鍾。然後將水倒出,即可加入蛋白液,加入的多少,以不超過管頂的白線為准。操作要輕,加入蛋白液前,超濾管需要插在冰上預冷。
3、平衡。質量和重心二者都要達到平衡。注意轉速和加速度不可太快,否則直接損壞超濾膜。開始離心超濾(離心機預冷至4度)。膜與轉軸的方向根據說明書調整(角轉離心機的情況是膜與軸垂直)。在實際使用中,一般轉速開的比說明書里的要低,這樣可以延長離心管的使用壽命。
4、當濃縮到剩下1ml時,【取50ul國產Bradford溶液,加入10ul流穿,看有沒變藍色,以此判斷超濾管是否漏掉蛋白。如果管漏了,將上層和流穿重新倒入新管中開始超濾。要精確判斷是否漏管,用5mg/ml的BSA離心10min,再取流穿,跑蛋白膠或Bradford粗測】,繼續加入剩下的蛋白液濃縮(在冰上操作,防止蛋白受熱),直到所有濃縮液都加完為止。離心過程中注意是否發生蛋白沉澱,導致堵管。若發生沉澱,要確定沉澱的具體原因,是蛋白濃度過高還是Buffer不合適;前者可用多根超濾管同時超濾,降低濃度的辦法解決,後者的方法是換不同的Buffer,直到蛋白不發生沉澱為止。
5、前面幾步用以濃縮蛋白,如果要換Buffer,在總蛋白液濃縮至1ml左右的時候,輕輕加入新的Buffer(經0.22um超濾膜超濾),再濃縮至1ml左右,連續三次,最後一次的濃縮終體積根據需要的蛋白濃度而定,一般不多於500ul,也有濃縮至200ul以內的情況。按照每次至少10倍左右的體積濃縮算,三次達到1000倍以上,基本上可以達到換buffer的目的。
6、取出最終蛋白濃縮液的操作在冰上操作,用黃槍頭(200ul)取,輕輕順著邊緣插入槍頭,輕輕吹打、混勻蛋白液,注意不要碰到超濾膜,然後吸取濃縮液,每次吸接近200ul,直到吸完。管底剩下的最後一點濃縮液不必吸取,否則難度太大,有可能損壞超濾膜。最後加入MilliQ水到超濾管中,沒過超濾膜,防止膜失水變干。
7、以下是處理超濾管,重復利用超濾管的步驟。
8、倒出超濾管里的水,用milliQ水輕輕潤洗幾次,【若管底有可見的蛋白沉澱,可以先加入水,然後用槍頭吹打,注意不要碰到膜,吹打至沉澱懸起,然後倒掉,不可用自來水猛沖】然後加入0.2M的NaOH溶液,室溫放置20min,期間平衡超濾管。再離心10min。倒出殘留的NaOH溶液,將管芯浸入MilliQ水的燒杯(1或2L)中,放置幾個小時,再換新的水,放置幾個小時,不斷稀釋NaOH濃度。50ml管和蓋子用自來水洗,內壁再用MilliQ水洗干凈。
9、取出浸沒的管芯,加至接近滿的MilliQ水,50ml管也加滿MilliQ水,將管芯慢慢放入50ml
離心管,排出部分水,然後蓋上蓋子,放4度保存,直到下次使用。一般來說,按照上述步驟和注意事項,每根管用三四年不會壞。
『玖』 超濾系統工藝流程圖
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為目的,膜孔徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位容器內充填密度高,佔地面積小等優點。以下是我為大家整理的關於超濾系統工藝流程圖,給大家作為參考,歡迎閱讀!
超濾膜的最小截留分子量為500道爾頓,在生物制葯中可用來分離蛋白質、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超濾的優點是沒有相轉移,無需添加任何強烈化學物質,可以在低溫下操作,過濾速率較快,便於做無菌處理等。所有這些都能使分離操作簡化,避免了生物活性物質的活力損失和變性。
由於超濾技術有以上諸多優點,故常被用作:
(1)大分子物質的脫鹽和濃縮,以及大分子物質溶劑系統的交換平衡。
(2)大分子物質的分級分離。
(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。
超濾技術已成為制葯工業、食品工業、電子工業以及環境保護諸領域中不可缺少的有力工具[2] 。
濾膜
超濾技術的關鍵是膜。膜有各種不同的類型和規格,可根據工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜,即常用的微孔薄膜,其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產了一些各向異性的不對稱超濾膜,其中一種各向異性擴散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"(厚約0.1mm~1.0mm),和一層相對厚得多的(約1mm)更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚層決定了膜的選擇性,而海綿層增加了機械強度。由於皮膚層非常薄,因此高效、通透性好、流量大,且不易被溶質阻塞而導致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物製成。近來為適應制葯和食品工業上滅菌的需要,發展了非纖維型的各向膜,例如聚碸膜、聚碸醯胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1~14都是穩定的,且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩定的,若使用恰當,能連續用1~2年。暫時不用,可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標主要有:水通量[cm3/(cm2?h)];截留率(以百分率%表示);化學物理穩定性(包括機械強度)等。
裝置
超濾裝置一般由若干超濾組件構成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由於超濾法處理的液體多數是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質極易粘附和沉積於膜表面上,造成嚴重的濃差極化和堵塞,這是超濾法最關鍵的問題,要克服濃差極化,通常可加大液體流量,加強湍流和加強攪拌。
廢水處理
在生物製品中應用超濾法有很高的經濟效益,例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的,該工藝流程硫酸銨耗量大,能源消耗多,操作時間長,透析過程易產生污染。改用超濾工藝後,平均回收率可達97.18%;吸附損失為1.69%;透過損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產量和質量,每年可節省硫酸銨6.2噸,自來水16000噸。目前國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。國內的知名廠家有立升。
超濾在廢水處理中的應用
(1)還原性染料廢水處理;
(2)電泳塗漆廢水處理;
(3)含乳化油廢水處理;
(4)生活污水處理
凈水器
一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過
濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時,則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術,即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多,如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜,用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式,廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的,它能將細小物體放行,而將個頭較大的截留下來。可是,您聽說過能篩分子的篩子嗎?超膜--這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來!那麼,到底什麼是超濾膜呢? 超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米,也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力,就能篩出大於孔徑的溶質分子,以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2~20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,並具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
超濾廚飲用兩用機:①PP棉濾芯、②活性碳、③納米膜表超濾膜濾芯、④復合濾芯,五級過濾設備多加了一個後置活性炭,六級的多加了一個礦化濾芯就成立市場上見到的直飲水機。更多級的就加更多針對性的濾芯。
配套設備
(1)增壓泵超濾膜以力差為推動力進行過濾,當原水的水壓不能滿足過濾需求時,系統需要增加泵加壓,以實現超濾膜分離作用,由於超濾膜的工作壓力較低,一般小於O·7MPa,故在系統設計時,一般選用離心泵,選擇離心泵的主要依據是揚程、流量、泵體材質,其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。
①揚程和流量的選擇根據超濾系統設計中所需要的進水工作壓力,跨膜壓差和通水流量,來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應當等於或略大於設計供水量和工作壓力,以滿足超濾系統的正常運行。
②泵體材質的選擇根據原水水質的情況來選擇合適的泵體材質以減少投資成本,其材質不能與原水中的成分產生任何反應,也不能有溶解現象。當原水的pH值為6.5~8.5時可選用鑄鐵泵體;當原水為海水時,應選耐海水腐蝕的塑料泵體;醫葯和食品工業水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。
化學清洗泵一般選擇耐化學葯劑的泵體。
(2)減壓閥 當原水水壓大於系統設計水壓時,要對原水進行減壓。一般採用可減靜壓的減壓閥來實現,減壓閥減壓的精度視超濾系統而定。另根據原水的水質選擇適合材質的減壓閥,一般可選的材質為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。
(3)物理清洗和化學清洗系統 清洗系統主要由配葯箱、凈水箱、循環泵組成,採用氣水混合清洗的還包括空壓機,一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關閉產水閥,全開濃水閥,使原水以快於正常工作狀態時的流速沖刷膜表面,去除污垢。反沖洗是關閉原水閥採用循環泵,將凈水箱中的水從產水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜,沖刷掉膜表面的污染物,並使其從濃水口排出,反沖洗後,馬上進行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出,為了加強清洗效果,順沖時,可採用氣水混合液進行沖洗。
化學清洗系統是用循環泵將配葯箱內的清洗液送入超濾系統,進行循環清洗和浸泡,靠化學葯品的作用去除膜表面的污垢,以恢復膜的產水能力,維持設計流量要求。
(4)消毒滅菌系統超濾的消毒滅菌系統所用設備和操作程序與化學清洗系統相同,僅需要將清洗液換成滅菌液即可,一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫,在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質和滅菌劑濃度。例如Ps材質膜不能採用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑,否則會對膜造成不可逆的通量損失。
(5)自動化計量、監控和儀表
①計量水流量採用流量表來計量,流量計有轉子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。在超濾系統中大多採用玻璃浮子(轉子)流量計,主要是顯示直觀,價格低,一台超濾系統最少需要設置兩個流量計以便觀察,一個是產水流量計,一個是濃水流量計或原水進水流量計。 流量計規格的選擇是根據系統的流量大小而定,浮子流量計的選擇通常選用的量程為1.5~2倍的實際最大測量流量。
②監控系統及儀表超濾系統在運行時,必須嚴格按照設計參數進行操作,這需要系統的相關參數進行監控,其中主要的監控項目是水質、流量、壓力,可以手動操作,也可採用儀表和可編程式控制制器對系統進行自動控制。
對水質的監控可採用水質監測儀進行,對水壓的監控可採用壓力開關和壓力表進行,對流量的控制可採用電子流量計進行監測,並將監測信號反饋到PLC中,然後來控制泵,閥門及清洗系統,從而實現系統的自動化。