A. 什麼是超濾系數
透析器超濾系數(kuf)是指在1mmHg的跨膜壓力下,每小時通過膜超濾的內液體的毫升數,容單位為ml/(h·mmHg)。臨床上通常將kuf大於20ml/(h·mmHg)稱為高通量透析器。
超濾系數是指在單位跨膜壓下,水通過透析膜的流量,反映了透析器的水通過能力。不同超濾系數值透析器,在相同跨膜壓下水的清除量不同。
(1)影響超濾率的因素包括擴展閱讀
1、透析時,超濾是指水分從血液側向透析液側移動;反之,如果水分從透析液側向血液側移動,則稱為反超濾。超濾:液體在靜水壓力梯度或滲透壓梯度作用下通過半透膜的運動。
影響超濾的因素:凈水壓力梯度;滲透壓梯度;跨膜壓力;超濾系數。
2、在超濾過程中,水溶液在壓力推動下,流經膜表面,小於膜孔的溶劑(水)及小分子溶質透水膜,成為凈化液(濾清液),比膜孔大的溶質及溶質集團被截留,隨水流排出,成為濃縮液。
超濾過程為動態過濾,分離是在流動狀態下完成的。溶質僅在膜表面有限沉積,超濾速率衰減到一定程度而趨於平衡,且通過清洗可以恢復。
B. 為何會出現腹膜超濾功能低下
CAPD持續數年後逐漸出現抄不同程度的清除率和超濾下降,病因比較復雜,認為與腹膜粘連或硬化引起腹膜面積減少,長期透析致腹膜透析效能下降,長期使用同一批號的醋酸鹽透析液以及嚴重的腹膜炎,透析液pH值太低,導管刺激,葯物等因素有關。
臨床上根據腹膜通透性改變將腹膜超濾功能低下分為兩型:Ⅰ型,與間皮微絨毛喪失和細胞分離增加有關,表現為腹膜通透性增加;Ⅱ型,與腹腔多發性粘連和硬化包裹性腹膜炎有關,表現為通透性減低。Ⅰ型是可逆性的,停止一段時間即可恢復超濾功能,但如繼續透析,會發展為Ⅱ型,Ⅱ型是不可逆性的。Ⅰ型的處理如下。
(1)暫停腹透,讓腹膜「休息」數日或數周後可減少其通透性。
(2)減少透析周期時間,如將CAPD交換時間減為2~3小時,次數增加到6~7次,晚間腹腔不保留透析液,將CAPD改為CCPD,增加晚間交換次數,縮短每次保留時間,白天空腹腔,也能收到良好的效果。
(3)與使用醋酸鹽透析液有關者,改用乳酸鹽透析液。
(4)近年有報告,認為鈣離子拮抗劑能改善超濾率。
(5)磷脂醯膽鹼是一種表面活化劑,在透析液中加入該葯,可改善腹膜的超濾率。
C. 影響微濾和超濾膜水通量的因素有哪些
膜通量是膜分離過程中重要的一項工藝參數,是指單位時間內通過單位膜面積上的流體量,影響膜通量的因素主要有四點:
1.壓力:在超濾中膜兩側壓力差△P對通量和截留率的影響,在超濾中,壓力升高引起膜面濃縮升高,則透過膜的溶質也增大,因而截留率減小。
2.濃度:當以微濾過濾菌體時,通量與濃度的關系不同於超濾,在谷氨基酸發酵液的微濾中:開始通量下降很快,可能是由於膜面的污染;然後通量變化較小,可能由於管狀收縮效應引起通量的增加和濃度增大引起的降低互相對消,最後通量急劇降低。
3.流速:根據濃差極化,凝膠層模型,流速較大,可使通量增大。對於超濾,通常在略低於極限通量的條件下操作。雖然增大流速可以加大通量,但需考慮:只有當通量為濃差極化控制時,增大流速才會使通量增加;增大流速會使膜兩側壓力差減小,因為流經通道的壓力將增大;增大流速,使剪切力增加,對某些蛋白質不利;動力消耗增加。
4.溫度:在超濾或微濾中,一般來說,溫度升高都會導致通量增大,因為溫度升高使粘度降低和擴散系數增大。所以操作溫度的選擇原則是:在不影響料液和膜的穩定范圍內,盡量選擇較高的溫度。由於水的粘度每升高1℃,約降低2.5%,所以,一般可認為,每升高1℃,通量約增加3%。
D. 超濾系統穩定運行受哪些因素的影響
一、超濾透過通量 超濾在操作壓力為0.1-0.6MPa、溫度為60℃以下時,其透過通量應在100-500L/(m2.h)為宜,實際中比它要小得多,一般為1-100L/(m2.h)。當超濾透過濃差通量低於1L/(m2.h)時,過程缺乏經濟效益,其原因是濃差極化在膜面上形成的邊界層(或凝膠層),使流體阻力增加,因此必須相應採取一些措施來解決。 1、料液流速 提高料液流速對防止濃差極化、提高設備處理能力有利。但增大壓力使工藝過程耗能增加,結果導致費用增大。一般湍流體系中流速為1-3m/s。 在螺旋式組件體系中,常在層流區操作,可在液流通道上設湍流促進材料,或採用振動的膜支撐物,在流道上產生壓力波等方法,以改善流動狀態,控制濃差極化,從而保證超濾組件的正常運行。 2、操作壓力 超濾膜透過通量與操作壓力的關系決定於膜和邊界層的性質。在實際超濾過程中往往後者控制著超濾透過同量。在用滲透壓模型時,膜透過通量與壓力成正比,而用凝膠化模型時,膜透過通量與壓力無關。此時的透過通量稱為臨界透過通量。實際中超濾操作應在臨界透過通量附近進行,此時操作壓力約為0.5-0.6MPa,除了克服透過膜的阻力外,還要克服通過膜表面的流體壓力損失。 3、溫度 操作溫度主要決定與所處理料液的化學、物理性質和生物穩定性,應在膜設備和處理物質允許的最高溫度下進行操作,因為高溫可以減少料液的黏度,從而增加傳質效率,提高透過通量。溫度與擴散系數的關系,可以用下式表示: μD/T=常數 由上式可見,溫度T愈高,黏度μ變小,而擴散系數D則變大。例如,酶最高溫度為25℃,電塗料為30℃,蛋白質為55℃,制奶工業為50-55℃,紡織工業脫漿廢水中回收PVA時為85℃。 4、操作時間 隨著超濾過程的進行,濃度極化在膜表面上形成了濃縮的凝膠層,使超濾透過通量下降。其透過通量隨時間的衰減情況,與膜組件的水力特性、料液的性質和膜的特性有關。當超濾運行一段時間後,就需要進行清洗,這段時間稱為一個運行周期,當然運行周期的變化還與清洗情況有關。 5、進料濃度 隨著超濾過程的進行,料液(主體液流)的濃度在增高,此時黏度變小,邊界層厚度擴大,這對超濾來說無論從技術上還是經濟上都是不利的,因此對超濾過程主體液流的濃度應有一個限制,既最高允許濃度。 6、料液的預處理 為了提高膜的透過通量,保證超濾膜的正常穩定運行,在超濾前需對料液進行預處理,雖然超濾的預處理過程不像反滲透過程那麼嚴格,但這種預處理也是保證實現超濾過程正常運行的關鍵,通常採用的預處理方法有: (1)過濾; (2)化學絮凝; (3)PH調節; (4)消毒; (5)活性炭吸附; 上述預處理方法可以根據料液的性質和需要進行選用。 此外,經超濾回收的水,在使用前還需進行再處理(稱為後處理,如電子工業用水)如脫除CO2、PH調節、過濾、消毒等。
E. 影響超濾膜運行的因素有哪些
溫度對產水量的影響:
溫度對超濾膜系統的水分子的活性增強,粘滯性減小,故產水量增加。反之則產水量減少,因此即使是同一超濾膜系統在冬天和夏天的產水量的差異也是很大的,溫度與產水量的關系是成正比的。一般在允許的溫度條件下,溫度系統約為0.0215/1°C,即溫度每上升一度,則相應的產水量增加2.15%,因此可以使用調節水溫的方法來實現超濾系統的產水量的穩定一致。
水質變化:
一方面,進水水質經由10μ過濾後,保證濁度小於1NTV,濃度不大於百分之五,且水溫應在5至40攝氏度之間,壓力應不大於0.2MPa,在此基礎上,保證進水回收率在80%以上,酸鹼度為2至13之間。另一方面,水質異常也是影響超濾出水量的重要條件,包括在雨季,原水中所蘊含的顆粒物、懸浮物會增多,使濁度達不到相關要求。加之進水的主要來源是地表水,所蘊含的有機物較多,在壓力不均衡和連接不緊密的情況下會混入一定質量的生水,被截留於超濾膜表面,致使定期的清潔難以維持,直接導致超濾出水量降低。
操作壓力對產水量的影響:
在低壓時超濾膜的產水量與壓力成正比關系,即產水量隨著壓力升高而升高,但當壓力值超過0.3mpa時,即使壓力再升高,其產水量的增加也很小,主要是由於在高壓下超濾膜被壓密而增加透水阻力所致,因此在超濾系統設計應注意;
超濾過程:
原水在管道內或管道外流動,小分子溶質及溶劑穿過膜逐漸形成超濾液,並降低濃度,成為濃縮液,從而實現小分子溶質和溶劑分離和濃縮。超濾過程具有動態性,且膜不易堵塞,但會隨著運行時間的增加,產生吸附作用,使超濾膜表面形成殘渣等物質。因此,超濾的各項特徵是保證出水量的必要條件。
進水渾濁度對產水量的影響:
進水濁度越大時,超濾膜受到影響的產水量越少,而且進水濁度大更易引起超濾膜的堵塞,在確定超濾膜產生量時也應考慮進水濁度的影響,一般可採用以下方法降低濁度的影響;
A、 增加前級預處理降低原水濁度;
B、 使用錯流過濾方式,並降低系統回收率;
流速對產水量的影響:
流速的變化對產水量的影響雖不像溫度和壓力那樣明顯,流速過大時反而會導致膜組件的產水量下降,這主要是因為由於流速加快增加了組件壓力損失而造成的,因此在設計超濾系統流速時,一定要控制在給定的流速范圍內,流速太慢影響超濾分離質量,容易形成濃差極化,太快則影響產水量。
F. 什麼是超濾率
是指在穩定的單位跨膜壓下,透析膜對水的清除能力,其大小決定脫水量。
單位是ml/h.mmHg
壓力的影響
進水壓力影響RO和NF膜的產水通量和脫鹽率,我們知道滲透是指水分子從稀溶液側透過膜進入濃溶液側的流動,反滲透和納濾技術即在進水水流側施加操作壓力以克服自然滲透壓。當高於滲透壓的操作壓力施加在濃溶液側時,水分子自然滲透的流動方向就會被逆轉,部分進水(濃溶液)通過膜成為稀溶液側的凈化產水。透過膜的水通量增加與進水壓力的增加存在直線關系,增加進水壓力也增加了脫鹽率,但是兩者間的變化關系沒有線性關系,而且達到一定程度後脫鹽率將不再增加。
由於RO和NF膜對進水中的溶解性鹽類不可能絕對完美地截留,總有一定量的透過量,隨著壓力的增加,因為膜透過水的速率比傳遞鹽分的速率快,這種透鹽率的增加得到迅速地克服。但是,通過增加進水壓力提高鹽分的排除率有上限限制,正如圖1脫鹽率曲線的平坦部分所示那樣,超過一定的壓力值,脫鹽率不再增加,某些鹽分還會與水分子耦合一同透過膜。
溫度的影響
膜系統產水電導對進水溫度的變化非常敏感,隨著水溫的增加,水通量幾乎線性地增大,這主要歸功於透過膜的水分子的粘度下降、擴散能力增加。增加水溫會導致脫鹽率降低或透鹽率增加,這主要是因為鹽分透過膜的擴散速率會因溫度的提高而加快所致。膜元件能夠承受高溫的能力增加了其操作范圍,這對清洗操作也很重要,因為可以採用更強烈和更快的清洗程序。
鹽濃度的影響
滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度和種類的函數,鹽濃度增加,滲透壓也增加,因此需要逆轉自然滲透流動方向的進水驅動壓力大小主要取決於進水中的含鹽量。如果壓力保持恆定,含鹽量越高,通量就越低,滲透壓的增加抵消了進水推動力,水通量降低,增加了透過膜的鹽通量(降低了脫鹽率)。
回收率的影響
通過對進水施加壓力當濃溶液和稀溶液間的自然滲透流動方向被逆轉時,實現反滲透過程。如果回收率增加(進水壓力恆定),殘留在原水中的含鹽量更高,自然滲透壓將不斷增加直至與施加的壓力相同,這將抵銷進水壓力的推動作用,減慢或停止反滲透過程,使滲透通量降低或甚至停止。RO
系統最大可能回收率並不一定取決於滲透壓的限制,往往取決於原水中的含鹽量和它們在膜面上要發生沉澱的傾向,最常見的微溶鹽類是碳酸鈣、硫酸鈣和硅,應該採用原水化學處理方法阻止鹽類因膜的濃縮過程引發的結垢。
pH 值的影響
各種反滲透和納濾膜元件適用的pH值范圍相差很大,像這樣的超薄復合反滲透和納濾膜與醋酸纖維素反滲透和納濾膜相比,在更寬廣的 pH
值范圍內更穩定,因而,具有更寬的操作范圍。膜脫鹽率特性取決於pH值,水通量也會受到影響。