超滤膜分离研究
亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备及研究
亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备及研究亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备及研究引言：随着工业化的发展，水资源的短缺和环境污染逐渐成为当今社会的重要问题之一。
其中，油水分离是水处理过程中十分关键的一环。
针对传统分离技术无法满足高效、环保的要求，亲水性PVDF油水分离超滤膜应运而生。
本文将介绍亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备方法及其性能研究。
一、亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备方法1. PVDF材料的选择：聚偏氟乙烯（PVDF）具有优异的化学稳定性和耐热性，是制备油水分离超滤膜的理想材料。
其中，亲水性PVDF膜是通过在PVDF膜表面引入亲水性功能基团制备而得。
2. 材料准备：a. 亲水性改性剂：选择亲水性改性剂可以改善PVDF材料的亲水性。
常用的改性剂有胺类、酸类和碱类等。
本研究中，我们选择了胺类改性剂进行改性。
b. 溶液制备：将胺类改性剂与适量的溶剂混合，形成改性剂溶液。
然后将PVDF材料与改性剂溶液进行混合溶解。
3. 膜的制备：a. 溶剂挥发法：将混合好的溶液静置一段时间，让其溶剂逐渐挥发，形成膜状物。
b. 湿法制备：将混合溶液通过滴定或涂布的方式均匀地涂在无纺布或其他适宜底材上，待其自然干燥，形成膜状物。
二、亲水性PVDF油水分离超滤膜性能研究1. 膜性能测试：a. 膜通量：使用实验装置进行通量测试，测试膜在一定压力下单位时间通过的水量。
b. 水质净化效果：使用含有油污染的水样进行净化实验，测试膜对油污染的去除效率。
c. 膜的亲水性测试：使用接触角测量仪对膜材料的表面接触角进行测试，以评估其亲水性。
2. 影响因素研究：a. 接触角：通过调整改性剂种类和添加量来改变膜的表面特性，从而影响膜的亲水性能。
b. 改性剂浓度：改变改性剂的浓度，研究其对膜的亲水性和分离性能的影响。
3. 膜的应用前景：a. 油水分离：通过膜的疏水性和溶质物分子尺寸选择性分离原理，实现高效的油水分离，具有广阔的应用前景。
PVDF超滤膜的制备及其成膜机理研究
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硕士学位论文
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论文题目里迎Ｅ超逮腿数剑釜盈墓盛照扭堡硒塞
作者姓名 指导教师
研究了成膜条件对膜的结构与性能的影响。ＰＶＤＦ浓度的增加会使膜结构更加致密。 对不同溶剂而言，用翻ⅥＦ、ＤＭＡｃ和ＤＭＳＯ作为溶剂时，膜内部易形成指状孔，用ＴＥＰ 作溶剂时，则易形成网络状孔。对不同添加剂而言，ＬｉＣｌ和磷酸作添加剂会使膜表面变致 密，ＰＶＰ易于形成疏松性结构，甘油使膜内孔的连通性好，而水作添加剂时，有利于膜表 面孔密度高、孔径均一。对凝胶浴而言，当凝胶浴中加入弱凝胶剂对成膜的影响与对聚膜 液进行预蒸发所得到的效果类似，都会使膜形成多孔的表面，同时抑制内部指状孔的生成。 另外，凝胶浴温度升高可以抑制结晶现象，并使膜表面孔径和孔密度增加。研究结果表明， 当制膜液组成为７８％ＤＭＡｃ、１７％ＰＶＤＦ和５％甘油，以５０。Ｃ纯水为凝胶浴时，制得表面
ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｈｙｓｉｃａｌ—ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｔｅｒｉａｌ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｆｌｏｒｙ。Ｈｕｇｇｉｎ’Ｓ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｆｉｃｋ’Ｓ ｌａｗ，Ｍｕｌｔｉ—ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍｓ ａｎｄ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ｐａｔｈｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．
致密、截面结构为指状孔，孔连通性较好的超滤膜。在Ｏ．ｔＭＰａ下，水通量为８３Ｌ／ｍ２／＾， 对牛血清白蛋白的截留率为９２％。 关键词：聚偏氟乙烯，超滤膜，热力学模型，动力学模型，成膜机理
超滤膜分离技术：高效净化水质与液体
超滤膜分离技术：高效净化水质与液体超滤膜是一种应用广泛的膜分离技术，能够有效净化水质和液体。
其原理是通过孔径比传统滤膜更小的膜孔，将溶质、杂质和悬浮颗粒从液体中分离出来，从而实现水质净化和液体精细分离的目的。
超滤膜的孔径一般在0.001～0.1微米之间，远小于常规的微滤膜，因此能够更有效地过滤水中的杂质和微小颗粒。
通过超滤膜处理后的水质，不仅可以去除悬浮物、胶体、菌类和病原微生物等，还能够保留水中的有益矿物质和微量元素，将水处理成透明、清洁、安全的饮用水。
超滤膜可以应用于多个领域，例如工业用水处理、生活饮用水净化、食品加工、药品工艺中溶剂的回收等。
在工业用水处理方面，超滤膜可以高效地去除水中的悬浮颗粒、有机物、重金属离子和微生物等，使废水得到有效处理和回收利用，减少环境污染。
在生活饮用水净化方面，超滤膜能够去除水中的异味、味道、色度和杂质等，提供健康、安全的饮用水。
超滤膜分离技术具有高效、节能、环保的特点。
首先，超滤膜的分离效率非常高，可以去除水中的颗粒物和有机物质，使水质更加纯净；其次，超滤膜的工作原理是物理过滤，不需要化学药剂的添加，节省了化学处理费用；同时，超滤膜分离过程中不会产生废物和副产物，不会对环境造成污染。
超滤膜的使用和维护也相对简单。
首先，需要对超滤膜进行适当的预处理，例如去除大颗粒物、沉淀物和氧化物等，以防止超滤膜堵塞；其次，在使用过程中需要定期清洗和维护超滤膜，以保证其工作效率和寿命。
此外，超滤膜的材质和结构可以根据具体的应用需求进行选择和设计，以达到更好的分离效果。
综上所述，超滤膜分离技术是一种高效净化水质和液体的技术手段。
其能够去除水中的杂质和微小颗粒，提供纯净、清洁、安全的水资源，广泛应用于工业和生活领域。
超滤膜分离技术具有高效、节能、环保的特点，使用和维护相对简单。
未来随着技术的进一步发展，超滤膜分离技术有望在水资源利用和环境保护中发挥更大的作用。
超滤膜分离技术是一种通过膜孔尺寸筛选和阻隔的分离方法。
实验四 中空纤维超滤膜分离
超滤膜
浓缩液
超滤液
图 3.2-1 超滤膜分离原理示意图
三 预习与思考 （1）超滤组件长期不用时，为何要加保护液？ （2）实验之前为何要进行系统检漏和清洗？ （3）在启动泵之前为何要灌泵? （4）在实验中，如果操作压力过高会有什么结果?
四 实验装置及流程 （1）实验装置
视 镜
F11
膜
膜
组
组
精 滤 器
（2）实验流程 本实验将聚乙二醇水溶液通过泵从料液储槽经精滤器精滤后，由转子流量计控制流量，
输送到中空纤维超滤膜组件。经超滤膜将料液分为两部分：一是透过液，即透过膜的稀溶液， 经过一视镜汇集到储液桶中，二是浓缩液，回流到料液储槽 2。
本流程有两个膜，可以单独操作，也可以串联或并联操作；高位槽 3 可以向系统加保护 液，阀 9 可以排放保护液。
件
件
1
2
F9
C1-清洗水储槽； C2-溶液储槽； C3-高位罐； C4-储液筒； F1、F2-C2 和 Cl 的排液阀； F3、F4-C2 和 C1 的出口阀； F 7、F8-组件 1 和 2 的入口阀； F9-排液阀； F10-保护液阀；
F1l、F14-组件 1 和 2 出口调节阀； F17-组件并联阀； F15-浓缩液取样阀； F16-浓缩液循环阀； P 一压力表； L 一玻璃转子流量计； Po 一液体输送泵 图 3.2-2 中空纤维超滤膜分离实验工艺流程图
5）开始实验： 关闭阀 1，4，将约 35L 料液加入槽 2，并取出 l00ml 原料液待测。 开阀 3 灌泵，按操作要求打开相应阀门： 单膜操作（以膜 1 为例）：开阀 7，14，16，阀 8，11， 17，9，10，15 关闭： 串联操作：开阀 8，17，14，16，阀 7，11，9，10，15 关闭。 并联操作：开阀 7，8，11，14，16，阀 17，9，10，15 关闭。（不建议采用） 流程确认后，通电，开泵，用出口阀门和泵频调节至流量和出口压力达到操作条件， 稳定运行 30min 后，收集透过液和浓缩液 l00ml，测量。改变条件用同样方法进行实验。 6）停止实验，放尽溶液，用槽 1 中水清洗 20min，方法同前，注意确保阀 3 关闭。 7）加保护液：如果两天以上不用设备，为了防止纤维膜被细菌“吞食”，从保护液槽 3 加入组成约 1％的甲醛水溶液，即开阀 10，7，8，11，14，16，阀 9 关闭，加约 350m1。之 后关闭阀 16，11，14，10，9，8，7 等，封闭系统，避免保护液损失。 8）分析原料液，透过液，浓缩液等的浓度： ●用比色法测量原料液，超滤液和浓缩液的浓度。 ●仪器：722 型分光光度计，使用前认真阅读说明书。 ●开启分光光度计电源，将测定波长置于 510mm 处，预热 20 分钟。 ●绘制标准曲线：准确称取在 60℃下干燥 4 小时的聚乙二醇 1.00g 溶于 1000ml 容量瓶 中，分别吸取聚乙二醇溶液 0.5，1.5，2.5，3.5，4.5ml 稀释于 100ml 容量瓶内配成浓度为 5， 15，25，35，45mg/L 的聚乙二醇标准溶液。再各取 50ml 加入 100ml 容量瓶中，分别加入 Dragendoff 试剂及醋酸缓冲液各 10ml，蒸馏水稀释至刻度，放置 15 分钟，于波长 510mm 下，用 1cm 比色池，在 722 型分光光度计上测定光密度，蒸馏水为空白。以聚乙二醇浓度 为横坐标，光密度为纵坐标作图，绘制出标准曲线。 ●取试样 50ml 置于 100ml 容量瓶内，用标准曲线操作相同的方法测试样光密度值，再 从标准曲线上查取浓度值。 9）清洗分光光度计，放在指定位置。 10）切断设备和仪表电源，并闭水阀。
中空纤维超滤膜研究报告
中空纤维超滤膜研究报告一、概述。
中空纤维超滤膜是一种新型的膜分离技术，具有高水通量、高截留率、抗污染性强等优点，在污水处理、制药、食品加工等领域具有广泛的应用前景。
本研究对中空纤维超滤膜进行了深入研究，探讨了其制备方法、性能特点以及应用前景。
二、制备方法。
中空纤维超滤膜的制备方法主要包括摄取法、悬浮聚合法和溶剂交联法等。
本研究采用摄取法制备中空纤维超滤膜，具体步骤如下：1、选择聚合物和溶剂，根据实际应用需求选择合适的聚合物和溶剂，聚合物可以为聚醚酮、聚醚硫醚等，溶剂可以为二甲亚砜、丙酮、N-甲基吡咯烷酮等。
2、配制聚合物/溶剂混合物，将聚合物和溶剂以一定比例混合，用磁力搅拌器充分搅拌，直至混合均匀。
3、制备中空纤维超滤膜，将混合物注入中空纤维毛细管中，待聚合物固化后，用超声波法将空隙充满，并将膜挂在支撑模板上，加热至一定温度固化。
4、后处理，对制备好的中空纤维超滤膜进行后处理，包括清洗、干燥等，使其具有一定的力学强度和稳定性。
三、性能特点。
中空纤维超滤膜具有以下性能特点：1、高水通量：中空纤维超滤膜具有大孔径、多开孔等特点，水通量高，可大幅提高膜分离效率。
2、高截留率：中空纤维超滤膜的孔径可以调节，可以选择合适的孔径，使其具有高截留率。
3、抗污染性强：中空纤维超滤膜表面光滑、清洁，对污染物的附着能力弱，容易清洗维护，具有抗污染性强的优点。
4、应用范围广：中空纤维超滤膜适用于海水淡化、生物发酵、食品加工、医药制造、化工等领域，可广泛应用。
四、应用前景。
目前，中空纤维超滤膜已经在污水处理、淡化海水、食品加工、医药制造等领域得到了广泛应用。
未来，中空纤维超滤膜还有很大的应用潜力，可以用于高浓度废水的处理、生物制品的分离、生物进料的处理等方面。
随着对中空纤维超滤膜性能的深入研究，其应用前景将更加广阔。
超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究
超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究【摘要】超滤膜技术是目前环境工程水处理领域中一种重要的技术手段。
本文从超滤膜技术的原理入手，探讨了其在污水处理、饮用水处理和工业废水处理中的应用情况，并分析了超滤膜技术的发展趋势。
研究发现，超滤膜技术在实际应用中具有明显的优势，能够有效去除水中悬浮固体、颗粒和有机物质。
通过对超滤膜技术的应用研究，可以提高水处理效率，减少污染物排放，保护水资源。
未来随着技术的不断进步和应用领域的拓展，超滤膜技术在环境工程水处理中的应用前景将更加广阔。
展望未来，有必要加强对超滤膜技术的研究，推动其在环境工程中的应用，为水资源的保护和水质的改善做出更大的贡献。
【关键词】超滤膜技术、环境工程、水处理、应用研究、污水处理、饮用水处理、工业废水处理、发展趋势、前景、研究成果、展望。
1. 引言1.1 背景介绍超滤膜技术是一种新兴的膜分离技术，通过使用微孔大小在0.001~0.1微米（μm）之间的膜对水进行过滤，能有效去除水中的微生物、有机物质、重金属离子和胶体颗粒等杂质。
随着各种污染物排放量的增加和水资源短缺的日益严重，超滤膜技术在环境工程水处理中的应用备受关注。
近年来，我国水污染和水资源利用问题成为社会关注的焦点，超滤膜技术在水处理领域的应用潜力巨大。
通过超滤膜技术处理污水，不仅可以将水中有害物质有效去除，还可以提高水资源的再利用率，减少对自然水源的依赖。
研究超滤膜技术在环境工程水处理中的应用具有重要意义。
本文旨在探讨超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究，深入分析其原理和在污水处理、饮用水处理、工业废水处理等方面的应用情况，旨在为超滤膜技术的推广和应用提供科学依据和技术支持。
通过本文的研究，可以为解决我国水资源短缺和水污染问题提供新的思路和方案。
1.2 研究意义超滤膜技术能够有效去除水中的大颗粒悬浮物、胶体颗粒、细菌等杂质，提高水质的纯净度，可以从根本上解决水资源污染的问题，保障人们日常生活用水的健康安全。
超滤膜分离实验
超滤膜分离实验实验报告1.根据实验装置流程图绘出溶液流动路线，标出所经部件所起的作用。
答：1－料液灌：储存一定浓度的牛血清蛋白溶液；2－磁力泵：给牛血清蛋白溶液提供动能；3－泵进口阀；4－泵回流阀：旁路调节，防止溢流；5－预过滤器；6－滤前压力表：记录过滤前压力；7－超滤进口阀；8－微滤进口阀；9－超滤膜；10－微滤膜；11－滤后压力表：记录过滤后压力；12－超滤清液出口阀；13－微滤滤液出口阀；14－浓液流量计：记录浓液流量；15－清液流量计：记录清液流量；16－清液灌：储存清夜；17－浓液灌：储存浓液；18－排水阀2.膜组件中加保护液有何意义？答：为防止灰尘，微生物等进入膜组件，造成堵塞，起膜的保护作用。
3.查阅文献，回答什么是浓差极化？有什么危害？有哪些消除方法？答：浓差极化：在超滤过程中，待浓缩循环液加压于膜面，由于小分子物质的透过和根膜管内壁边界层的存在，膜内表面形成圆筒状高浓区，以膜管中心为对称轴，均梯度地分布于膜内表面。
在高浓度区内附着于膜内壁形成一个新的“皮”，使小分子物质透过膜的阻力大大增加，从而产生浓度极差。
危害：影响小分子物质透过速率。
消除方法：选择更大流量，使流体流动状态处于或接近于湍流，扩大分子对流，破坏浓差极化的形成。
4.为什么随着分离时间的进行，膜的通量越来越低？答：随着小分子物质的透过，在膜内表面上形成一个高浓度区，浓度达一定程度时，形成膜内表面的二次薄膜，这层膜极大增加了小分子物质的透过阻力，也使膜的有效管径变小，变得更易堵塞，所以膜的通量越来越低5.实验中如果操作压力过高或流量过大会有什么结果？答：压力不仅是超滤的推动力，还增加浓差极化的程度。
所以超滤时，不能无限增加压力。
超过一定阈值的压力越大，流量越小，流体在膜管内的流动状态就越接近于层流，边界层就越厚，浓差极化程度越大。
6.简述紫外分光光度计原理。
答：紫外分光光度计原理：利用一定频率的紫外可见光照射待分析的有机物，引起分子中价电子的跃迁，选择地被吸收。
超滤技术：提高生物制药分离效果
超滤技术：提高生物制药分离效果超滤技术是一种利用超滤膜对生物制药中的悬浮物、杂质和微生物进行分离和纯化的方法。
其可以提高生物制药的分离效果，保证药物的质量和安全性。
本文将介绍超滤技术在生物制药中的应用以及如何提高分离效果。
超滤技术的原理是利用超滤膜的选择性和微孔滤过效应，将分子量较大的悬浮物、蛋白质等分离出来，同时也可以去除细菌、病毒等微生物。
超滤膜通常由聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚偏氟乙烯等材料制成，其孔径大小可根据需要选择。
超滤技术相比传统的过滤方法有很多优势，例如操作简单、分离效果好、能耗低等。
生物制药是指利用生物体制备的药物，如蛋白质药物、疫苗、基因治疗药物等。
在生物制药的生产过程中，需要对发酵液或培养基进行分离和纯化。
超滤技术在生物制药中的应用主要包括：1. 分离和纯化产品：超滤技术可以有效地分离和纯化发酵液中的目标蛋白质或其他目标产品。
通过调整超滤膜的孔径大小，可以选择性地截留大分子物质，让目标产物通过。
这样可以快速、高效地提取产品，减少后续处理步骤，降低生产成本。
2. 去除杂质和微生物：超滤技术可以去除发酵液中的杂质和微生物，提高产品的纯度和质量。
例如，可以去除发酵液中的细胞碎片、类脂物质和遗传物质，减少后续精制过程的负担。
此外，超滤技术还可以去除培养基中的细菌、病毒等微生物污染物，保证生产过程的无菌性。
3. 浓缩产物：超滤技术可以将发酵液中的目标产物浓缩，提高药物的活性和稳定性。
通过调整超滤膜的孔径和操作参数，可以实现对目标产物的选择性截留，同时去除溶剂和水分子，将目标产物浓缩成属于所需范围内的浓度。
为了提高超滤技术的分离效果，可以采取以下措施：1. 优化超滤膜的选择：超滤膜的孔径大小和材料对分离效果有直接影响。
根据具体的分离要求，选择合适的超滤膜是提高效果的关键。
有时候，可以使用多层膜材组合的超滤膜，以增加分离效果。
2. 控制操作参数：操作参数包括超滤压力、温度和流速等。
在实际应用中，根据具体情况适当调整这些参数，可以更好地控制分离效果。
超滤膜分离技术
超滤膜分离技术超滤膜分离技术（ultrafiltration membrane separation technology）是一种利用超滤膜实现分离和浓缩溶液中不同分子量物质的技术。
它是一种有效、环保的分离方法，广泛应用于各个领域的液体处理和废水处理中。
超滤膜是一种微孔过滤膜，其孔径通常介于1 nm至100 nm之间。
与传统的过滤膜相比，超滤膜的孔径更小，可以有效地去除大分子物质，如细菌、病毒、大分子蛋白质等，而保留小分子物质，如溶解盐、小分子有机物等。
因此，超滤膜分离技术被广泛应用于饮用水处理、工业废水处理、食品加工和生物制药等领域。
超滤膜分离技术的优点之一是分离效果好。
由于超滤膜具有高通量和高截留率的特点，可以实现对物质的精确分离和浓缩。
另外，超滤膜还具有可控性强、稳定性好的特点，可以根据具体的分离要求选择不同孔径的膜，从而实现对不同分子量物质的分离和浓缩。
超滤膜分离技术的另一个优点是操作简单。
相对于其他分离技术，超滤膜分离技术不需要添加任何化学试剂，只需要通过气压或压差作用，将待处理液体通过膜分离设备，即可实现对物质的分离和浓缩。
这种操作方式不仅能够提高工作效率，还能够降低操作成本。
在实际应用中，超滤膜分离技术被广泛应用于饮用水处理中。
水是生命之源，保障饮用水的安全和卫生对人们的生活至关重要。
而超滤膜可以有效地去除水中的细菌、病毒、藻类等有害物质，保证饮用水的安全和卫生。
另外，超滤膜分离技术还可以应用于废水处理中。
废水中含有大量的有机物和悬浮物，经过超滤膜的分离，可以将水中的有害物质去除，从而达到净化水环境的目的。
除此之外，超滤膜分离技术还被广泛应用于食品加工和生物制药领域。
在食品加工中，超滤膜可以实现对蛋白质、果汁、乳制品等物质的分离和浓缩，提高产品的品质和降低生产成本。
在生物制药中，超滤膜可以用于蛋白质、抗体等生物大分子的纯化和浓缩，提高生物制药产品的纯度和有效成分的浓度。
总之，超滤膜分离技术作为一种高效、环保的分离方法，被广泛应用于各个领域的液体处理和废水处理中。
超滤膜技术原理、特点及应用详解
超滤膜技术原理、特点及应用详解超滤膜是最早开发的高分子膜之一，是一种额定孔径范围为0.001~0.02微米的微孔过滤膜。
在膜的一侧施加适当压力，溶液中的溶剂以及一部分分子量较低的溶质从超滤膜的微小孔隙中穿透到膜的另一边，而分子量较高的溶质或一些乳化胶束团被截留，从而达到过滤分离的效果。
在水处理领域，超滤膜技术相对于其他过滤技术来说，过滤杂质的效率更高，其过滤精度可达99.99%，能有效去除水中的绝大部分有害物质；并且使用很少或不使用化学药剂，有效避免水质受到二次污染，因此处理后的水质更好。
从操作层面来说，基于超滤膜技术的过滤系统自动化程度高，运行简单可靠，只有开、关两种操作。
由于超滤膜的材料化学稳定性强，抗酸碱腐蚀，耐高温，因此可以高温杀菌消毒，适用性很广。
1、超滤膜技术原理及特点（1）技术原理超滤膜技术是一种膜透过分离技术，其滤过能力介于纳滤和微滤之间，其工作原理是：在溶液通过一种半透膜的时候，在压力的作用下，溶剂和溶质中的小分子物质可通过滤膜到达膜的另一侧，而溶质中的大分子物质和胶体则由于无法通过滤膜孔洞而被拦截下来，随着溶液不断流过，膜上被拦截的物质也越来越多，因此要想实现超滤作用就得对溶剂施加更大的压力，与此同时在膜的表面形成的物质也展现出一定的化学特性，对于一些污染物也具有截留和分解的作用，从而实现水的净化。
随着大分子物质不断高集在膜表面滤过的速度不断降低，出现“浓度极化”的现象，为使超滤能够持续有效地进行，实际工作中常使用搅排式超滤装置来消除”浓度极化”的现象。
（2）超滤膜技术的特点相对于其他水处理技术而言，超滤膜技术具有很多无可比拟的优势：第一，超滤膜化学稳定性高，可耐高温、耐酸、耐碱，因此对进水水质要求不高，通用性强；第二，超滤膜技术原理简单，容易实现自动化运转，节约劳动力，且操作简便、易于维护，运行安全稳定；第三，超滤膜技术属于物理方法，在水处理过程中并不需加任何化学药剂，因此可有效的防止水体的出现二次污染的情况；第四，超滤膜技术效率高，处理水量大，尤其是对污染较小的城市饮用水处理，展现出极高的作效率；2、超滤膜技术在环保工程水处理中的应用（1）城市饮用水净化随看社会的发展，人们对饮用水安全要求越来越高，但与此同时我国城市用水源地的污染也日益严重，直接取水的水质越来越无法满足饮用水的标准，因此必需要对城市饮用水进行净化。
超滤膜分离试验
化学工程与工艺专业基础实验
超滤膜分离实验
1、安装膜组件，配置好料液。
2、开启实验装置，稳定运行。
实验步骤与 数据处理
3、用紫外分光光度计分析所取样品。
4、结束实验，清洗膜组件，计算相关 的膜表征参数。
化学工程与工艺专业基础实验
超滤膜分离实验
超滤（UF）是以压力为推动力,利用机械筛 分的原理选择性的从溶液中分离出大粒子溶质的 分离过程。 在压力作用下，料液中直径远小于超滤膜孔 径的物质分子由高压料液侧透过超滤膜到达低压 超滤膜分离原 侧，得到透过液；而直径大于超滤膜孔径的物质 分子将被膜表面截留或返回至料液主体成为浓缩 液。
化学工程与工艺专业基础实验
超滤膜分离实验
一、实验目的
二、超滤膜分离原理
实验内容
三、实验装置与流程
四、实验步骤及数据处理
化学工程与工艺专业基础实验
超滤膜分离实验
1、了解膜的结构和影响膜分离效果的因 素，包括膜材质、压力和流量等
实验目的
2、了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜 组件性能的表征方法
化学工程与工艺专业基础实验
理
R=
c0 - c p c0
CR C0
× 100 %
J =
( L/m S •t
Vp
2
•h
)
N =
化学工程与工艺专业基础实验
超滤膜分离实验
实验装置Байду номын сангаас流程
超滤膜分离实验流程示意图 1－料液灌；2－磁力泵；3－泵进口阀；4－泵回流阀；5－预过滤器；6－滤前压力表；7－超 滤进口阀；8－微滤进口阀； 9－超滤膜； 10－微滤膜； 11－滤后压力表； 12－超滤清液出口 阀；13－微滤滤液出口阀；14－浓液流量计；15－清液流量计；16－清液灌；17－浓液灌；18－ 排水阀
实验一中空纤维超滤膜分离
实验一中空纤维超滤膜分离(本实验学时：7×2)膜分离技术是近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。
膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质与溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。
膜分离法可用于液相和气相。
对于液相分离可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其它微粒的水溶液体系。
膜分离包括反渗透、超过滤、电渗析、微孔过滤等。
膜分离过程具有无相态变化、设备简单、分离效率高、占地面积小、操作方便、能耗少、适应性强等优点。
目前，在海水淡化、食品加工工业的浓缩分离、工业超纯水制备、工业废水处理等领域的应用越来越多。
超过滤是膜分离技术的一个重要分支，通过实验掌握这项技术具有重要的意义。
一、实验目的1、了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程；2、了解膜分离技术的特点；3、培养学生的实验操作技能。
二、分离机理通常，以压力差为推动力的液相膜分离方法有反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)等方法。
图1为各种渗透膜对不同物质的截留示意图。
对于超滤（UF）而言，一种被广泛用来形象地分析超滤膜分离机理的说法是“筛分”理论。
该理论认为，膜表面具有无数微孔，这些实际存在的孔径不同的孔眼象筛子一样，截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。
最简单的超滤器的工作原理，如图2所示，在一定的压力作用下，当含有高分子（A）和低分子（B）溶质的混合液流过被支撑的超滤膜表面时，溶剂（如水）和低分子溶质（如无机盐类）将透过超滤膜，作为透过液被收集起来，高分子溶质（如有机胶体）则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。
应当指出的是，若超滤完全用“筛分”的概念来解释，则会非常含糊。
在有些情况下，似乎孔径大小是物料分离的唯一支配因素，但对有些情况，超滤膜材料表面的化学特性起到决定性的截留作用。
如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子小，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它仍具有明显的分离效果。
利用超滤膜技术分离酒精中的杂质的研究
利用超滤膜技术分离酒精中的杂质的研究酒精是我们生活中常见的一种化合物，它被广泛应用于医药、化妆品、食品等众多领域。
然而，酒精中常常存在着不同程度的杂质，包括甲醇、酯类、苯、氯化物等。
这些杂质对人体健康和产品质量造成潜在的风险。
因此，开展利用超滤膜技术来分离酒精中的杂质的研究具有重要意义。
超滤膜技术是一种通过压力驱动，利用半透膜将溶液中的溶质和溶剂分离的方法。
超滤膜的选择性大小为0.1-1微米之间，因此能够有效地去除溶液中的大分子杂质，如蛋白质、胶体等。
在酒精分离中，超滤膜的应用可以有效去除酒精中的有机杂质。
首先，通过实验室测试可以发现，通过超滤膜处理后的酒精溶液中的有机杂质含量显著降低。
取一定量的酒精样品，通过预处理和准备一定浓度的酒精溶液。
将溶液通过超滤膜系统，以一定的压力进行过滤。
实验证明，通过超滤膜系统处理后的酒精中的甲醇、酯类、苯等有机杂质的含量明显低于原始酒精样品，而酒精的纯度得到了提高。
其次，超滤膜技术在酒精生产中也具有重要应用。
传统的酒精生产过程中，为了去除其中的有机杂质，常常采用蒸馏、萃取等方法。
然而，这些传统方法在效率、成本和运行稳定性上存在诸多问题。
相比之下，超滤膜技术具有操作简便、高效能耗低、分离效果好等诸多优势，因此在酒精生产中的应用前景广阔。
此外，在酒精分离的过程中，超滤膜的膜材质也是至关重要的。
根据不同的分离需求，可以选择不同材质的超滤膜。
例如，聚酯超滤膜可用于脂肪酸的分离，聚四氟乙烯超滤膜可用于酒精中杂质的去除等。
选择合适的超滤膜材质可以提高分离效果，减少酒精中的有机杂质含量，增加产品的质量和安全性。
最后，需要注意的是，超滤膜技术在酒精分离中也存在一些挑战和限制。
超滤膜的使用寿命有限，需要定期更换和维护。
此外，对于一些难以分离的有机杂质，超滤膜技术可能无法完全满足要求，需要配合其他分离方法。
因此，有关机构和研究人员应进一步优化超滤膜技术，提高其分离效率和可持续性。
总结起来，利用超滤膜技术来分离酒精中的有机杂质是一项具有前景的研究。
超滤膜分离技术
实验二超滤膜分离技术【实验目的】1.了解超滤膜分离的原理及方法2.掌握超滤膜分离的基本操作方法3.掌握采用超滤膜分离技术在蛋白、酶类分离纯化中的应用【实验原理】超滤技术是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。
当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜（称为超滤液），而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高（称为浓缩液），从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。
超滤膜分离技术作为现代分离技术，因其具有设备简单、能在低温下操作、能耗小、生物活性物质不易失活、效率高等特点，近年来被广泛应用于生物活性物质的分离、浓缩和纯化。
本实验以超滤膜分离浓缩α-淀粉酶。
【实验材料】1. 试剂(1)α-淀粉酶液(2)可溶性淀粉溶液(3)磷酸缓冲液（pH＝6.0）(4)碘液：碘11 g，碘化钾22 g，少量水溶解后，定容500 mL，作原液贮存棕色瓶。
实验时，取2.0 mL，加碘化钾20 g，溶解定容至500 mL，贮于棕色瓶中。
(5)考马斯亮兰试剂：100mg考马斯亮兰G-250，溶于50 mL 95％乙醇，加100 mL 85％（W/V）磷酸，加水稀释到1000 mL，过滤贮存棕色瓶中(6)标准蛋白溶液BSA（0.1 mg/mL）2. 仪器超滤器：截留分子量1万，膜面积50cm2；分光光度计，烧杯，试管，移液管等。
【实验操作】1.膜的清洗：在容器中加入200 mL去离子水，启动蠕动泵，直至去离子水全部滤过；将进液管、回流管和滤过管放入同一个盛有去离子水的容器中。
启动蠕动泵，低速循环清洗30 min。
2.膜通量的测定：用烧杯接滤过液，同时用秒表计时，用滤过液体积除以相应时间和膜面积表示。
3.α-淀粉酶酶活及蛋白质（酶）含量测定(1)酶活测定：吸取可溶性淀粉液5 mL于试管中，加入缓冲液1 mL，摇匀后，于60℃恒温水浴中预热5 min。
再加入酶液1.0 mL（须作适当倍数稀释），立即计时，摇匀，准确反应5 min。
中空纤维超滤膜分离聚乙二醇条件的研究
中空纤维超滤膜分离聚乙二醇条件的研究
中空纤维超滤膜分离聚乙二醇的条件是指分离过程中的操作参数，包括温度、压力、通量、pH值等条件。
1. 温度：温度是影响超滤膜分离过程的重要参数，其影响因素主要有聚乙二醇的溶解度、膜通量和膜的去污性能。
一般情况下，提高温度可以提高溶质在溶液中的溶解度，增加膜通量，但过高的温度可能导致膜结构的破坏和选择性降低。
2. 压力：压力是实现超滤过程的关键参数，可以通过调节压差来控制溶质在膜上的传递。
增加压力可以提高膜通量，但过高的压力可能导致膜的压缩和损坏。
因此，需要根据不同的应用要求和膜的耐压性来选择适当的压差。
3. 通量：通量是指单位时间内通过膜的溶质体积或质量，也是评估膜分离性能的重要指标之一。
通量的大小受到温度、压力、溶质浓度、膜孔径等因素的影响。
一般情况下，提高温度和压力可以增加通量，但过高的温度和压力可能导致膜的破坏。
4. pH值：pH值对聚乙二醇的溶解度和电荷状态有影响，进而
影响聚乙二醇在膜上的透过性能。
一般情况下，聚乙二醇在酸性条件下溶解度较低，在碱性条件下溶解度较高。
因此，可以通过调节溶液的pH值来控制聚乙二醇的透过性能。
总之，中空纤维超滤膜分离聚乙二醇的条件需要综合考虑温度、压力、通量和pH值等参数，并根据具体应用要求和膜的特性
进行调节。
超滤膜的分离原理
超滤膜的分离原理超滤膜是一种利用超滤原理进行分离的膜技术。
它是一种半透膜，能够过滤掉溶质的大分子，而保留溶质的小分子。
超滤膜的分离原理基于溶质的分子大小和膜孔径的选择性渗透性。
超滤膜的分离原理可以用一个简单的比喻来解释。
想象一下，我们把一堆不同大小的球放在一个篮子里，然后用一个网兜把篮子挡住，只让小球通过。
这样，大球就被过滤掉了，而小球则可以穿过网兜。
在超滤膜中，溶质的分子大小就相当于球的大小，而膜孔径则相当于网兜的大小。
超滤膜通过选择合适的膜孔径，使得溶质的大分子无法穿过膜孔，只有小分子能够通过。
这样，大分子就被过滤掉了，而小分子则可以通过超滤膜。
超滤膜的分离原理是基于物质的大小差异来实现的。
在溶液中，溶质的分子大小不同，有些分子相对较大，有些分子相对较小。
超滤膜利用膜孔的大小选择性，将溶质的大分子截留在膜表面，只让溶质的小分子通过。
这样就实现了对溶液的分离。
超滤膜的分离原理可以应用于多个领域。
例如，可以用超滤膜来分离水中的杂质和溶解物，使得水变得更加纯净。
超滤膜还可以用于蛋白质的分离和浓缩，可以帮助科研人员提取纯净的蛋白质样品。
此外，超滤膜还可以应用于生物医药领域，用来分离和提纯生物药物。
超滤膜的分离原理有很多优点。
首先，它是一种物理分离方法，无需添加化学试剂，对被分离物没有污染。
其次，超滤膜操作简单，成本低廉，易于扩大应用。
此外，超滤膜具有高效分离和浓缩的能力，可以处理大量溶液。
然而，超滤膜也有一些局限性。
首先，超滤膜的选择性是有限的，无法完全分离溶质。
其次，超滤膜的使用寿命有限，需要定期更换。
此外，超滤膜在高浓度溶液和高温条件下的稳定性较差。
超滤膜的分离原理是基于物质的大小差异来实现的。
通过选择合适的膜孔径，超滤膜可以实现对溶液的分离，将溶质的大分子截留在膜表面，只让溶质的小分子通过。
超滤膜在水处理、蛋白质分离和生物医药等领域具有广泛的应用前景。
尽管超滤膜还存在一些局限性，但随着技术的不断发展，相信超滤膜在分离领域的应用会越来越广泛。
超滤膜分离实验报告
超滤膜分离实验报告超滤膜分离实验报告引言：超滤膜分离是一种常用的膜分离技术，通过超滤膜的孔径选择性分离溶液中的物质。
本实验旨在通过实际操作，研究超滤膜分离的原理和应用。
实验目的：1. 了解超滤膜分离的原理和机制；2. 掌握超滤膜分离的实验操作方法；3. 研究超滤膜分离在水处理、生物工程等领域的应用。
实验原理：超滤膜分离是利用超滤膜的孔径选择性分离物质。
超滤膜的孔径通常在0.1-0.001微米之间，可以有效分离溶液中的大分子物质、胶体颗粒和悬浮物，同时保留溶液中的小分子物质和溶剂。
超滤膜的分离效果主要取决于膜孔径和操作条件。
实验步骤：1. 实验准备：准备好超滤膜装置、溶液样品和实验仪器；2. 膜预处理：将超滤膜浸泡在去离子水中，去除膜表面的杂质；3. 膜装置组装：按照实验要求，将超滤膜装置组装好，并连接好进出口管道；4. 样品处理：将待分离的溶液样品注入超滤膜装置，调整操作条件；5. 膜分离：打开进出口阀门，开始超滤膜分离过程；6. 收集产物：根据需要，收集分离后的产物。
实验结果与分析：通过实验操作，我们成功地进行了超滤膜分离实验。
在实验过程中，我们发现超滤膜的分离效果与膜孔径、操作压力和溶液浓度等因素密切相关。
当膜孔径较大时，可以分离较大分子物质和胶体颗粒；而当膜孔径较小时，可以分离更小的分子物质和溶质。
此外，适当提高操作压力和溶液浓度，也有助于提高分离效果。
实验应用：超滤膜分离技术在水处理、生物工程和食品加工等领域有着广泛的应用。
在水处理中，超滤膜可以有效去除水中的悬浮物、胶体颗粒和有机物质，提高水质。
在生物工程中，超滤膜可以用于细胞培养、蛋白质纯化等过程中的分离和浓缩。
在食品加工中，超滤膜可以用于乳制品、果汁等的浓缩和分离。
结论：通过本次实验，我们深入了解了超滤膜分离的原理和应用。
超滤膜分离技术在实际生产和研究中具有重要的意义，可以实现对溶液中不同分子物质的有效分离和浓缩。
同时，我们也发现超滤膜分离的效果受到多种因素的影响，需要根据具体情况进行调整和优化。
超滤微滤膜分离实验报告
超滤微滤膜分离实验报告
超滤和微滤是常用的膜分离技术，可以将溶质和溶剂分离开来。
超滤
是通过压力差将大分子物质和水分离开来，而微滤是通过滤网将大分子物
质滤掉。
本次实验旨在探究超滤和微滤的原理及其应用。
实验材料与方法：
材料：蛋白酶胰酶液、超滤膜和微滤膜。
方法：
1. 在2个应用超滤的实验管中各加入1ml含蛋白酶胰酶的液体；
2.各管盖上超滤膜，用放置于等温区的膜分离设备应用压力将溶剂透
过膜向下渗透；
3. 在2个应用微滤的实验管中各加入1ml含蛋白酶胰酶的液体；
4.各管盖上微滤膜，用放置于等温区的膜分离设备应用压力将溶剂透
过膜向下渗透；
5.通过分析分离前和分离后的溶液，比较超滤和微滤分离效果的差异。
结果：
在超滤实验中，分离后的液体中含有蛋白质，而微滤实验中的分离后
液体中则不含蛋白质。
结论：
超滤和微滤都是膜分离技术，其差异在于应用的膜的孔径大小。
超滤
和微滤的分离效果也不同，具体应根据需要选择不同的技术应用于不同的
场合。
超滤适用于分离分子量较大的物质，例如蛋白质、多糖等，而微滤适用于分离颜料、细菌等较小分子量的物质。
此外，超滤和微滤还有一定的应用限制，例如超滤膜容易被堵塞，需要定期清洗换膜，而微滤膜则较容易损坏，需要小心使用。
总之，超滤和微滤均具有其独特的分离效果和应用范围，在实际应用中应当注重选择合适的技术，以达到最佳的分离效果。
超滤膜的分离原理
超滤膜的分离原理
超滤膜是一种常用的膜分离技术，其分离原理主要基于分子大小和筛选效应。
超滤膜通常由聚合物材料制成，具有不同的孔径大小，可以选择不同孔径的超滤膜来分离分子。
超滤膜的分离原理是利用膜上的微孔将液体分为两部分：一部分是通过膜孔的小分子物质，另一部分是被截留在膜上的大分子物质。
其分离效果取决于膜的孔径大小和分子的大小。
超滤膜分离的基本原理是采用超滤器将待处理的液体从高分子
量物质和其他杂质中分离出来。
在超滤过程中，液体从一侧进入超滤器，通过超滤膜孔径较小的孔隙，分离出较小的分子和物质。
而超过膜孔径的大分子和物质则被截留在膜上，形成超滤液。
超滤膜的分离原理还包括以下几个方面：筛选效应、分子排斥效应、电解质屏障效应、物质吸附效应和渗透效应等。
这些效应都是利用超滤膜的特殊结构和特性来实现分子的分离和筛选。
总之，超滤膜的分离原理是一种非常有效的分离技术，可以广泛应用于水处理、生物技术、食品工业、制药等领域。
- 1 -。
膜分离实验报告
膜分离实验报告膜分离实验⼀.实验⽬的1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压⼒和流量等。
2．了解膜分离的主要⼯艺参数，掌握膜组件性能的表征⽅法。
3. 了解和熟悉超滤膜分离的⼯艺过程。
⼆.基本原理膜分离技术是最近⼏⼗年迅速发展起来的⼀类新型分离技术。
膜分离是以对组分具有选择性透过功能的⼈⼯合成的或天然的⾼分⼦薄膜（或⽆机膜）为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）⼀种或多种推动⼒，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从⽽达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等⽬的的⼀种新型分离过程。
其推动⼒可以为压⼒差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。
膜分离过程有多种，不同的过程所采⽤的膜及施加的推动⼒不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。
微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）都是以压⼒差为推动⼒的膜分离过程，当膜两侧施加⼀定的压差时，可使⼀部分溶剂及⼩于膜孔径的组分透过膜，⽽微粒、⼤分⼦、盐等被膜截留下来，从⽽达到分离的⽬的。
四个过程的主要区别在于被分离物粒⼦或分⼦的⼤⼩和所采⽤膜的结构和性能。
微滤膜的孔径范围为0.05～10µm，所施加的压⼒差为0.015～0.2MPa；超滤分离的组分是⼤分⼦或直径不⼤于0.1µm的微粒，其压差范围约为0.1～0.5MPa；反渗透常被⽤于截留溶液中的盐或其他⼩分⼦物质，所施加的压差和溶液中溶质的相对分⼦质量及浓度有关，通常的压差在2MPa左右，也有⾼达10MPa的；介于反渗透和超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压⼒通常⽐反渗透低，⼀般⽤于分离溶液中相对分⼦质量为⼏百⾄⼏千的物质。
2.1微滤和超滤微滤过程中，被膜所截留的通常是颗粒性杂质，可将沉积在膜表明上的颗粒层视为滤饼层，则其实质和常规过滤过程近似。
本实验中，以含颗粒的混浊液或悬浮液，经压差推动通过微滤膜组件，改变不同的料液流量，观察透过液测清液情况。
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超滤膜分离研究赵眉飞 满瑞林(中南大学化工冶金研究所,湖南长沙,410083) 摘 要 简要介绍了超滤技术的原理、应用、超滤膜的改性和污染问题。
关键词 超滤 改性 污染中图分类号 TQ028.8 文献标识码 A 文章编号 1008-9411(2004)05-0003-05 膜分离过程以选择性透过膜为分离介质,在压力差浓度差等推动力下,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。
已开发应用的膜分离技术有反渗透(RO )、纳滤(NF )、超滤(U F )、微滤(MF )四种[1][2]。
大多数膜分离过程中物质不发生相变化,分离系数较大,操作温度在室温左右,具有节能、高效、无污染等特点,是解决当代人类面临的能源、技术。
其中,U F 使用的压力低,产水量较大,因此更便于操作,已在多种物质的分离、浓缩、净化等领域得到应用,前景广阔。
1 超滤原理1.1 定义超滤是一种以静压差为推动力,根据相对分子质量的不同来进行分离的膜技术。
超滤膜的孔径约为3～30nm ,其压力差为1～10kg/cm 2,透过物质的分子量一般小于1000,被截留物质的分子量为1000～300000。
超滤的工作过程见图1所示。
带有高分子溶质A 和低分子溶质B 的混合溶液进入设备的流道,流道的一侧为滤膜,膜孔大于B 的颗粒粒径,但小于A 的粒径。
膜的两侧施加了压力差ΔP ,设备的出水有超滤水和浓水两种流量。
颗粒A 被截留,从浓水中出来,颗粒B 则通过滤膜从超滤水中流出。
但实际上,超滤水仍会有一些颗粒A。
图1 超滤过程示意图1.2 超滤原理描述超滤传质的动力学过程和机理主要有几种,其一为孔模型,Lacey 认为溶质被截留是因为溶质分子太大,不能进入膜孔;或者由于摩擦力,大分子溶质在孔中流动受到的阻碍大于溶剂和水分子溶质。
该模型认为大分子溶质不能百分之百的截留,是因为膜孔径有一分布。
由孔模型可以预料到,膜的透水量正比于操作压力,而溶质的截留率与压力无关。
其二,索里拉金认为,超滤不仅仅是一种筛孔过滤的过程,它由两个因素决定膜的分离特性:(1)溶质—溶剂—膜材质的相互作用,相互作用力包括范德瓦尔力、静电力、氢键作用力。
溶质分子在膜表面或膜孔壁上受到吸引或排斥,影响膜对溶质的分离能力;(2)溶质分子尺寸与膜孔尺寸的相对比较,即膜的平均孔径和孔径分布影响膜的分离特性。
理想情况,即膜上均匀地分布着大小均匀的孔,没有膜污染、浓差极化可忽略时,一般认为在超滤过程中描述流体通过膜流动的最好模型是Hagen -Poiseuille 定律,其应用形式之一是:J =εR 2p/8ηΔx 按此模型,膜渗透流率与压力呈直线关系,但一般只在低压的料液浓度、高流速下才存在。
2 超滤膜技术发展及应用概况超滤从70年代进入工业应用后迅速崛起,近30年来,我国已经研究开发的品种有醋酸纤维素(CA )、聚砜(PSF )、聚砜酰胺(PSA )、磺化聚砜(SPSF )、聚丙烯腈(PAN )、聚氯乙烯(PVC )、聚偏氟乙烯(PVDF )、聚醚砜(PES )和聚醚酮(PEK )等一系列材料制成的超滤膜,以及以陶瓷、多孔玻璃、氧化铝等为膜材料的无机超滤膜。
多种高分子材料的超滤膜,目前应用最广的是醋酸纤维素膜(CA 膜)和聚砜膜(PS 膜)。
但总的说来,还是存在膜品种少、膜孔径分布较宽和性能不稳定等缺陷[3]。
为了提高超滤膜的抗污染性、热稳定性和化学稳定性,一方面开发了耐热、耐溶剂的高分子膜,如日本的PES 超滤膜DOS -40有优异的耐热性;另一方面无机膜的开发应用得到迅速发展,如日本开发成功的孔径为5～50nm 的陶瓷超滤膜。
目前已工业应用的膜组件只有中空纤维、卷式、板框式、圆盒式、管式和毛细管式。
・3・ 2004年10月第29卷第5期贵州化工Guizhou Chemical Industry超滤应用规模较大,多采用错流操作。
超滤膜分离具有以下几个特点:(1)分离过程无相变,节能显著;(2)分离在常温下进行,适宜热敏物质的分离和浓缩;(3)推动力为压力,分离装置简单,操作方便易控;(4)适应范围广。
目前,它已广泛用于食品、医药、工业废水处理、超纯水制备及生物技术工业。
其中最重要的是食品工业,乳清处理是最大市场;在工业废水处理方面应用得最普遍的是电泳涂漆过程;在超纯水中超滤是重要过程;城市污水处理及其他工业废水处理及生物技术领域都是超滤未来发展的方向。
3 超滤膜超滤的最关键材料是滤膜。
超滤膜多为非对称膜,由一层极薄(通常仅0.1～1μm )具有一定孔径的表皮层和一层较厚(通常为125μm )具有海绵状或指状结构的多孔层组成,前者起筛分作用,后者主要起支撑作用。
3.1 性能超滤膜的基本性能包括孔隙率、孔结构、表面特性、机械强度和化学稳定性等,其中孔结构和表面特性对使用过程中的膜污染、膜渗透流率及分离性能具有很大影响。
表征超滤膜性能的主要有三个参数:纯水渗透流率、截留率和截留分子量。
纯水渗透流率是一定压力(一般为0.1～013MPa )和温度下,单位膜面积在单位时间内可通过的水量。
截留率是指对一定分子量的物质来说,膜所能截留的程度。
截留分子量是指根据截留分子量曲线求得截留率大于90%的分子量,截留分子量通过测定具有相似化学性质的不同分子量的一系列化合物的截留率而得。
3.2 超滤膜的选择超滤膜的选择包括截留分子量和膜材质的选择两方面[4]。
根据具体情况,要选择既可达到分离要求又有最大透水通量的膜。
膜的孔径或截留分子量的选择主要根据被分离物的相对分子量及溶液浓度有关。
由于截留率还与分子的形状和柔性有关,用来测定膜截留分子量的参照物可能是线形的,也可能是球形的,由此造成的影响较复杂,难以确定,因而厂家给出的截留分子量值仅能作为选择膜的相对标度。
当分子量相同时,线形柔链分子的截留率是球形或环型分子的1/10至5/10。
膜材质的选择也非常重要,特别应注意膜材料的表面性质,膜表面的极性、溶液的p H 值等对膜的分离效率影响很大。
在膜的孔径完全相同时,不同材质的膜的截留率也会不同。
对膜材料的要求是:具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性,耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化性能。
超滤用膜最好为亲水性,以得到高水通量和抗污染能力。
提高膜的亲水性,则膜的通水量变大。
但亲水性过高后,膜不仅易溶解,而且会失去机械强度。
因此,巧妙地平衡膜的亲水性和疏水性是制作膜的关键问题。
4 超滤膜的改性随着膜技术领域的不断扩大,对膜材料的性能要求不断提高,现有的单一膜材料已不能满足实际应用,因此迫切需要开发新的品种或对现有材料进行改性。
常用的对膜材料进行改性的方法有接枝、交联、共混、等离子表面照射、表面活性剂、溶剂预处理等。
4.1 共混改性在各种改性方法中,共混是最简便易行的方法,它能将几种性质不同而相容性较好的成分结合在一起,相互补偿而改变膜材料的本质特性。
如聚偏氟乙烯(PVDF )和聚丙烯腈(PAN )是两种各具特色的分离膜材料,PAN 以其价廉、易制膜而受到重视,但由于耐酸碱性较差使其应用受到限制,而PVDF 具有优异的耐腐蚀及耐酸碱性能。
尹秀丽等以二者为原料,采用共混改性制备的PVDF/PAN 共混超滤膜截留率高,耐化学性能优良[5]。
邢丹敏等采用此法改性聚氯乙烯超滤膜,使之亲水性得到改善,而分离和渗透性也很好[6]。
王宏光等用聚砜和高分子液晶共混制备的超滤膜使膜的截留率有很大提高,且膜的耐酸碱耐热范围较宽[7]。
目前,国外研制的共混膜有PAN/CA ,PAN/丝纤蛋白,PVDF/PMMA ,PESA/PEI ,PAN/PS ,PES/PVP ,PBA/PVC 等。
国内研制的共混膜有PVC/PAN ,PS/SPS ,PES/PDC ,PAN/PS ,HCEC/CA ,PEK/SPS ,PES/SPS ,PEK/PES ,PAN/CA ,PVDF/SPES -C ,PVDF/CMPS ,PAN/PVDF ,PAN/SiO 2等。
影响共混膜性能的制膜条件有:(1)共混物的总浓度:共混物总含量增加,膜的水通量减少,截留率增大。
(2)添加剂的种类:对单一聚合物超滤膜有效的・4・ 贵州化工Guizhou Chemical Industry2004年10月第29卷第5期添加剂不一定是共混膜的有效添加剂,一些醇类和酯类是PAN/CA较佳的添加剂,以甲醇和乙醇最好。
(3)添加剂用量:用量增加孔径和水通量上升,截留率下降。
(4)添加剂分子量:其变化对共混超滤膜性能的影响较单组分膜要小,规律也不同。
(5)铸膜液温度:温度升高使膜的水通量降低,截留率提高。
(6)凝固条件:对共混超滤膜在溶剂中凝固过程的研究较少。
刘永建等人较详细地研究了PAN/CN 中空纤维膜凝固过程中内凝固液浓度和外凝固液浓度的影响。
内、外凝固液是含有溶剂和凝固剂的混合液体。
随着内凝固液压力的增大,成膜速度加快,膜孔隙率和孔径增大,水通量上升,截留率下降;随着内凝固液中溶剂含量的增加,凝固条件缓和,膜结构致密,水通量减小。
水通量随外凝固液浓度的变化存在一个极小值。
当外凝固液中溶剂浓度增加时,成形条件逐渐缓和,膜结构趋于致密,水通量下降。
继续增加溶剂含量,由于溶剂的溶胀作用,膜结构又变得疏松,因此水通量上升。
由于内、外凝固液的共同影响,中空纤维存在两层指状孔,中间为海绵层,当内凝固速度较快时,海绵层远离纤维内表面,反之则偏近内表面。
平板膜由于不存在内凝固作用,因此其海绵层无限靠近内表面。
共混改性可以制备抗污染超滤膜,可以控制膜平均孔径,将化学稳定性好的材料与膜性能较好的材料进行共混改性,可以改善膜的耐化学性能,共混改性在改善膜的耐热性、耐微生物分解性能及膜的形变性能和强度方面也具有良好的效果。
总之,利用共混改性方法可以综合均衡不同材料的性能,消除单一组分缺点,制备兼具每种聚合物的特性或者具有与共混组分完全不同性质的性能优良并能满足各自用途的共混超滤膜[7]。
4.2 接枝改性接枝即把具有某些性能的基团或聚合物支链接到膜材料的高分子链上,以使膜具有某种需要的性能。
如吴玉亭等采用液相共辐照技术在聚砜超滤膜上接枝丙烯酸,使膜的纯水通量下降,对蛋白质的截留率提高,抗污染程度的能力显著增强,并且直接用已制成的膜进行接枝改性,省去了重新研究铸膜液配方和成膜条件的环节。
接枝基团以共价键与膜相连,它克服了用表面活性剂处理膜(物理吸附)在使用过程中逐渐脱附的缺点[9]。
4.3 交联改性交联常用于控制膜的稳定性或机械强度,如聚乙烯醇具有极好的水溶性,但其高度的水溶性使膜易被溶胀、破坏,为此用戊二醛、多元酸之类交联剂,使其交联成网状结构,增加膜的的耐水性能。
4.4 等离子表面照射改性等离子体是气体在电场作用下,部分气体分子发生电离,生成共存的电子及正离子、激发态分子及自由基,气体整体呈电中性。