超濾
產(chǎn)品介紹
超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)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(nèi)充填密度高，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。
在超濾過(guò)程中，水溶液在壓力推動(dòng)下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的溶劑（水）及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留，隨水流排出，成為濃縮液。超濾過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾，分離是在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過(guò)清洗可以恢復(fù)。
超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過(guò)一定孔徑的的薄膜，而使大分子溶質(zhì)不能透過(guò)，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。以大分子與小分子分離為目的 [1] 。
超濾起源于是1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當(dāng)施加一定壓力時(shí)，溶液（水）透過(guò)膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來(lái)，其過(guò)濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)濾紙，于是他提出超濾一語(yǔ)，1896年，Martin制出了張人工超濾膜，其20世紀(jì)60年代，分子量級(jí)概念的提出，是現(xiàn)代超濾的開(kāi)始，70年代和80年代是高速發(fā)展期，90年代以后開(kāi)始趨于成熟。我國(guó)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)研究較晚，70年代尚處于研究期限，80年代末，才進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用階段。
超濾裝置如同反滲透裝置，有板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過(guò)程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到程度，是超濾技術(shù)的重要課題之一。采取的措施有：①提高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質(zhì)及時(shí)由水帶走；②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。
原理
超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過(guò)一定孔徑的的薄膜，而使大分子溶質(zhì)不能透過(guò)，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。超濾原理也是一種膜分離過(guò)程原理，超濾利用一種壓力活性膜，在外界推動(dòng)力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對(duì)較高的物質(zhì)，而水和小的溶質(zhì)顆粒透過(guò)膜的分離過(guò)程。通過(guò)膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質(zhì)。當(dāng)被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過(guò)膜表面時(shí)，水分子和分子量小于300—500的溶質(zhì)透過(guò)膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留，從而使水得到凈化。也就是說(shuō)，當(dāng)水通過(guò)超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體硅除去，同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等。
超濾原理并不復(fù)雜。在超濾過(guò)程中，由于被截留的雜質(zhì)在膜表面上不斷積累，會(huì)產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，當(dāng)膜面溶質(zhì)濃度達(dá)到某一極即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，這使得超濾的應(yīng)用受到一定程度的限制。為此，需通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行研究，以確定的工藝和運(yùn)行條件，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(yù)處理方法。
超濾是一種膜分離技術(shù)，(UItrafil-tration 簡(jiǎn)稱UF)。能夠?qū)⑷芤簝艋?，分離或者濃縮。超濾是介于微濾與納濾之間，且三者之間無(wú)明顯的分界線。一般來(lái)說(shuō)，超濾膜的孔徑在0.05 um–1 nm之間，操作壓力為0.1–0.5 Mpa。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細(xì)菌和病毒等大分子物質(zhì)。超濾膜根據(jù)膜材料，可分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜。按膜的外型，又可分為：平板式、管式、毛細(xì)管式、中空纖維和多孔式。目前家用超濾凈水器，多以中空膜為主。
超濾膜的工作以篩分機(jī)理為主，以工作壓力和膜的孔徑大小來(lái)進(jìn)行水的凈化處理。以中空纖維為例，以進(jìn)水方式可分為外壓式：原水從膜絲外進(jìn)入，凈水從膜絲內(nèi)制取。反之則為內(nèi)壓式。內(nèi)壓式的工作壓力較外壓式要低。超濾膜在飲用水深度處理，工業(yè)用超純水和溶液濃縮分離等許多領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。
優(yōu)缺點(diǎn)
超濾膜元件采用膜公司產(chǎn)品，確保了客戶得到目前上質(zhì)的有機(jī)膜元件，從而確保截留性能和膜通量，超濾設(shè)備控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶具體使用要求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，結(jié)合*的控制軟件，現(xiàn)場(chǎng)在線集中監(jiān)控重要工藝操作參數(shù)，避免人工誤操作，多方位確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
由于每根超濾組件在出廠前加入保護(hù)液，使用前要沖洗組件中的保護(hù)液，先用低壓(0.1MPa)給水沖洗1小時(shí)，然后再用高壓(0.2MPa)給水沖洗1小時(shí)，無(wú)論低壓還是高壓沖洗時(shí)，系統(tǒng)的產(chǎn)水排放閥均應(yīng)全部打開(kāi)。在使用產(chǎn)水時(shí)，應(yīng)檢查并確認(rèn)產(chǎn)品水中不含有任何殺菌劑。
超濾設(shè)備系統(tǒng)回收率高，所得產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良，可實(shí)現(xiàn)物料的高效分離、純化及高倍數(shù)濃縮。系統(tǒng)制作材質(zhì)采用衛(wèi)生級(jí)管閥，現(xiàn)場(chǎng)清潔衛(wèi)生，滿足GMP或FDA生產(chǎn)規(guī)范要求。系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)*，集成化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，操作與維護(hù)簡(jiǎn)便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
處理過(guò)程無(wú)相變，對(duì)物料中組成成分無(wú)任何不良影響，且分離、純化、濃縮過(guò)程中始終處于常溫狀態(tài)，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，*避免了高溫對(duì)生物活性物質(zhì)破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分。
超濾組件要輕拿輕放，并注意保護(hù)，由于超濾組件是精密器材，所以在使用安裝時(shí)要小心，要輕拿輕放，更不能甩壞。組件若停用，要先用清水沖洗干凈后，加0.5%甲醛水溶液進(jìn)行消毒滅菌，并密封好。如冬天組件還要進(jìn)行防凍處理，否則組件可能報(bào)廢。
超濾設(shè)備系統(tǒng)能耗低，生產(chǎn)周期短，與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低，能有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
超濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，成本低廉，不需增加任何化學(xué)試劑，尤其是超濾技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件溫和，與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒(méi)有相的變化，而且不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術(shù)中，超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制劑。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液，一般只能得到10～50%的濃度。
分類
過(guò)濾膜根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同，可分為微孔過(guò)濾、超濾和反滲透三種。微孔過(guò)濾所用的操作壓通常小于2×10^5 Pa，膜的平均孔徑為500埃～14微米，用于分離較大的微粒、細(xì)菌和污染物等。超濾所用操作壓為1×10^5 Pa～6×10^5 Pa，膜的平均孔徑為10-100埃，用于分離大分子溶質(zhì)。反滲透所用的操作壓比超濾更大，常達(dá)到20×10^5 Pa～70×10^5 Pa，膜的平均孔徑小，一般為10埃以下，用于分離小分子溶質(zhì)，如海水脫鹽，制高純水等。
應(yīng)用
超濾膜的小截留分子量為500道爾頓，在生物制藥中可用來(lái)分離蛋白質(zhì)、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超濾的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有相轉(zhuǎn)移，無(wú)需添加任何強(qiáng)烈化學(xué)物質(zhì)，可以在低溫下操作，過(guò)濾速率較快，便于做無(wú)菌處理等。所有這些都能使分離操作簡(jiǎn)化，避免了生物活性物質(zhì)的活力損失和變性。
由于超濾技術(shù)有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，故常被用作：
(1)大分子物質(zhì)的脫鹽和濃縮，以及大分子物質(zhì)溶劑系統(tǒng)的交換平衡。
(2)大分子物質(zhì)的分級(jí)分離。
(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。
超濾技術(shù)已成為制藥工業(yè)、食品工業(yè)、電子工業(yè)以及環(huán)境保護(hù)諸領(lǐng)域中*的有力工具。
濾膜
超濾技術(shù)的關(guān)鍵是膜。膜有各種不同的類型和規(guī)格，可根據(jù)工作的需要來(lái)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(lái)生產(chǎn)了一些各向異性的不對(duì)稱超濾膜，其中一種各向異性擴(kuò)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(duì)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(jī)械強(qiáng)度。
由于皮膚層非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶質(zhì)阻塞而導(dǎo)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制成。近來(lái)為適應(yīng)制藥和食品工業(yè)上滅菌的需要，發(fā)展了非纖維型的各向膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1～14都是穩(wěn)定的，且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩(wěn)定的，若使用恰當(dāng)，能連續(xù)用1～2年。暫時(shí)不用，可浸在1%*或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標(biāo)主要有：水通量[cm3/(cm2?h)]；截留率（以百分率%表示）；化學(xué)物理穩(wěn)定性（包括機(jī)械強(qiáng)度）等。
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