超滤系统(个人总结)

聚丙烯（PP）
材料价格低，制膜过程环保，低耗，成本低，耐酸碱性很好，耐有机溶剂。通常采用拉伸法生产，达到微滤级，过滤精度低，容易受污染，不易反洗恢复，强拉伸强度高，膜面积大。
纤维素膜
对蛋白的极低吸附，纤维素对于有机溶剂的兼容性优于聚醚砜。它的缺点是不能用高浓度的NaOH进行清洗和保存。因此复合再生纤维素膜主要应用于低浓度蛋白溶液，对蛋白收率有较高要求和溶液中含有有机溶剂的情况。
NWP温度校正系数F
T(℃) F
T(℃) F
T(℃) F
52 0.595
51 0.605
50 0.615
49 0.625
48 0.636
47 0.647
46 0.658
45 0.670
44 0.682
43 0.694
42 0.707
41 0.720
40 0.734
39 0.748
38 0.762
37 0.777
注：如果是新膜，建议使用30－40升/米2的水进行冲洗，以确保可以把膜包中的保存液冲洗干净。
3.将透过液阀门和回流阀门完全打开。
4.如果您的系统采用的是离心泵，可将泵的出口阀关闭；如果您的系统采用的是变速泵，请把泵速调到最低。
5.启动泵，并立即开启泵的出口阀或提高泵速到下面所列出的数值。
6.用回流阀把本体的回流压力提高到5Psi(0.3bar),同时保持原来的切向流速，这时候进口压应该在20psi(1.3bar)左右。
超滤系统一般包括：回流罐、补液罐、泵、质量流量计、压力传感器、温度传感器、隔膜阀（气动、手动）、压力控制阀、电控箱、管道、夹具等等。
超滤系统流程图:
主要配置：
泵
形式：卫生级转子泵
材质：316L SS（转子及与液体直接接触的管道部分）
流速：200L/min (根据工艺确定)
位置：进料段
阀
形式：卫生级隔膜阀（可调节开度）
超滤膜的亲水性能决定了膜的水通量大小和抗污染能力,机械强度决定膜产品的使用寿命,膜的亲水性能和强度等力学性能是膜使用性能的重要因素。用于过滤的原液为蛋白质溶液，因此使用后要使用碱液进行清洗、消毒和保存。聚砜类如聚砜（PS）和聚醚砜（PES）微滤膜。该类膜具有良好的化学性和热稳定性，耐辐射，机械强度较高，应用面也较广。PES非亲水性通过改良之后具有优越的性能。含氟材料类如聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯膜（PTFE）。这类微滤膜，都有极好的化学稳定性，适合在高温下使用。特别是PTFE膜，其使用温度为－40～260℃可耐强酸、强碱和各种有机溶剂。由于具有疏水性，可用于过滤蒸气及各种腐蚀性液体。此两种膜经过改良之后都有优异的性能，但PVDF的造价较PES高，因此可选择经改良之后的聚醚砜（PES）超滤膜。
膜材料
超滤膜的主要材料有聚丙烯腈（PAN）、聚丙烯（PP）、聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）、纤维素超滤膜
材质
特性
聚丙烯腈（PAN）
PAN是较早应用的一种膜材料，本身为种亲水性材料，易于成膜。但强度低，脆性大，耐酸碱程度较弱，但制膜成本低。
聚氯乙烯（PVC）
强度和伸长率比PAN好，不易断丝，材料来源广泛，价格低廉。缺点是非亲水性材料，需亲水改性才能制成性能优良的超滤膜。
聚砜（PS）
强度和伸长率比PAN好，不易断丝，材料来源广泛，价格低廉。缺点是非亲水性材料，需亲水改性才能制成性能优良的超滤膜。
聚偏氟乙烯（PVDF）
此种材质最大特点是，伸长率极高，不易断丝。耐酸碱性很好，抗污染性强，耐化学清洗及耐高浓度的余氯溶液。其缺点是材料成本很高，过滤精度低，表面强度低。
超滤膜包维护
超滤膜包的维护主要包括以下几个方面
*冲洗
*清洗
*消毒
*除热原
*水通量NWP的检测
*完整性测试方法
*保存
清洗方法：
1.根据污染物选择合适的清洗剂；
2.所选择的清洗剂与膜堆相兼容；
3.清洗剂的操作条件，选择消毒、除热原和保存剂的方法与此相同。
注意：
1.一定要确认选择的清洗剂与膜材质是兼容的。
4、卷式膜组件
卷式构型占膜市场的主导。卷式膜的设计原本专用于水脱盐处理，但其紧凑的设计、低廉的价格已吸引了其他行业。经过了许多试验和失败后，重新设计的元件已经可以用于许多工业行业，如医药生化行业、精细化工行业、纸浆和造纸行业、高纯水以及一些高温和极端pH的场合。但是，大多数膜公司只为极端项目提供一种卷式膜。
步骤：
1.把回流管和透过液管引回清洗罐。
2.把罐的排放阀关闭，打开回流管路和透过液管路或阀门。
3.如果使用的是变速泵，把泵速调到最小；如果使用的是离心泵，关闭泵的出口阀。
4.在清洗罐中注满纯水，水温在25°C左右，水质应是蒸馏水或过滤后的去离子水。
5.开启泵，调节到以下压力：
进口压10psi(0.7bar)
材质：316L SS
膜片：PTFE/EPDM[1]
位置：进料段、回流段、透过段、取样口等。
压力传感器
形式：卫生级隔膜式[2]
材质：316LSS[3]
位置：进料段、回流段、透过段
质量流量计
形式：卫生级玻璃转子流量计
材质：316L SS接口及转子
位置：进料段、透过段
温度传感器
形式：卫生级
材质：316L SS
常规垂直过滤（NFF）"死端过滤"
切向流过滤（TFF）
液体垂直通过滤膜，易造成膜表面形成高浓度凝胶和颗粒层，流速急剧下降。
液体切向流过滤膜，在过滤的同时能对膜表面形成冲刷，使膜表面保持干净，保持稳定的过滤速度
应用范围
浓缩：如蛋白浓缩，去除水/缓冲溶液
通过比较发现为使在生产中保持连续、稳定的过滤，从而选择切向流过滤。
7.继续用上述条件冲洗一到两分钟。
8.确定清洗罐内的水在停泵前没有用光，避免泵空转。
9.如需要可以在冲洗的后期，从滤过液和回流液中抽样检验残留物，来检查冲洗效果。
清洗剂选择
超滤膜
料液
污染物
清洗剂
PES
蛋白溶液
被吸附的蛋白
NaOH
PVDF
蛋白溶液
被吸附的蛋白
NaOH
清洗条件
污染物
膜
清洗剂
浓度
温度
PH
时间（min）
管式膜已存在较长一段时间。它的设计简洁而易于理解。管式膜较大的优点，它们能较大范围地耐悬浮固体和许多令人讨厌的纤维、蛋白等物质。对料液的前处理要求低，对料液可以进行高倍浓缩。设备的投资费用高，占地面积大，主要用于超微滤系统中。
3、中空纤维膜组件
中空纤维式超滤组件与中空纤维式反渗透组件相似，只是孔径大小不同而已。应用中要根据料液的情况加以选择，各种超滤膜组件都有其成功的应用领域。中空纤维膜纤维的内径很小，中国的中空纤维膜是起步最早，运用成熟的膜结构，广泛用于水处理。由于长期国内无序的技术资料由大连莱特莱德水处理公司提供竞争，中空的技术的更新受到了抑制,产品过于单一。膜的水通量太低，切割分子量不准确，过滤的精度主要集中在5万分子量以上。KOCH公司拥有全球唯一的切割分子量最小、最精确的1000分子量膜。
超滤系统简介2
常规垂直过滤与切向流过滤比较2
超滤系统流程图:3
主要配置：4
超滤膜装置5
膜材料6
超滤膜包维护8
超滤膜包的维护主要包括以下几个方面8
清洗方法：8
注意：8
冲洗步骤8
清洗剂选择9
清洗条件9
消毒9
除热原9
水通量（NWP）测量10
完整性测试12
保存12
附录14
超滤系统简介
超滤：是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的。
除热原
除热原应该在清洗、消毒和冲洗之后进行。除热原时的压力、流速及所需液体体积与清洗相同，请参考清洗步骤。
膜材料
除热原试剂
浓度
PH
温度（℃）
时间（min）
PES
NaOH
0.1~0.5N
PVDF
NaOH
0.1~0.5N
水通量（NWP）测量
新膜在第一次使用之前，应测量它的水通量NWP。先对膜堆进行清洗和冲洗，然后再测NWP，这时测出的NWP将作为标准来检验每次使用后膜堆的清洗效果。
Pp =透过口压psi(bar)
T＝水温°C
算出过滤膜的总面积
A＝面积ft2(m2)
根据测量的温度，从下表中找出的NWP温度校正系数F
利用下面公式计算NWP
10.当膜堆使用了一次之后，所测出的NWP不应低于最初标准的80％；在反复使用后(大于5次)，每次NWP的衰减不应超过10％。如果NWP衰减幅度较大，说明清洗效果不好，应该试用其它的清洗剂和清洗程序。
回流出口压5psi(0.34bar)
6.循环5－10分钟，保证压力和水温的稳定。
7.记录透过液的速度、进口和回流压力、水温等数据。
8.把泵关掉，把系统中的水排空。
9.用以下的公式计算NWP，将计算出的NWP与最初的标准进行比较。
测量：
R =透过速度ml/min
Pin =进口压psi(bar)
Pout =出口压psi(bar)
17 1.212
16 1.243
15 1.276
14 Biblioteka Baidu.310
13 1.346
12 1.383
11 1.422
10 1.463
9 1.506
8 1.551
7 1.598
6 1.648
5 1.699
完整性测试
在对膜堆进行完整性检测之前，系统应该经过充分的清洗和冲洗，残留的清洁剂会对结果有很大影响。
1.首先确定系统已经清洗好，并且膜已经完全湿透。膜的润湿可以在TMP为2bar的条件下，用水循环五分钟。
超滤装置如同反渗透装置，有板式、管式（内压列管式和外压管束式）、卷式、中空纤维式等形式。浓差极化乃是膜分离过程的自然现象，如何将此现象减轻到最低程度，是超滤技术的重要课题之一。
采取的措施有：
①提高膜面水流速度，以减小边界层厚度，并使被截留的溶质及时由水带走；
②采取物理或化学的洗涤措施。
常规垂直过滤与切向流过滤比较
板式超滤膜是最原始的一种膜结构，由于占地面积大，能耗高，逐步被市场所淘汰，主要用大颗粒物质的分离。
2、管式膜组件
管式膜组件首先用于反渗透系统。这种组件明显的优点是可以控制浓差极化和结垢。而在反渗透系统中，管式膜已在很大程度上被中空纤维式和螺旋式组件所代替，这是因为他的投资和运行费用都高。但是在超滤系统，管式组件一直在使用着，这主要是由于管式系统对料液中的悬浮物具有一定承受能力，她很容易用海绵球清洗而无需拆开设备。管式膜组件的主要优点是能有效地控制浓差极化，大范围地调节料液的流速，膜生成污垢后容易清洗。其缺点是投资和运行费用都高，单位体积内膜的比表面积较低。
36 0.793
35 0.808
34 0.825
33 0.842
32 0.859
31 0.877
30 0.896
29 0.915
28 0.935
27 0.956
26 0.978
25 1.000
24 1.023
23 1.047
22 1.072
21 1.098
20 1.125
19 1.152
18 1.181
2.所有新膜堆在安装后第一次使用之前，必须进行冲洗和清洗。
3.清洗好的新膜堆要用纯水测定水通量NWP。
冲洗步骤
1.将透过管路和回流管路处于排放状态，确保在冲洗过程中没有液体流回清洗罐中。
2.在清洗罐中加入适宜温度的纯水（经过过滤的去离子水、注射用水或反渗透水）或缓冲液，如果水会导致系统和膜堆内溶质的沉淀，就必须用合适的缓冲液冲洗后才进行清洗。
位置：
管道
材质：316L SS
超滤膜装置
形式：板式、管式（内压列管式和外压管束式）、卷式、中空纤维式
1、板式膜组件
板框式组件是首先应用的大规模超滤和反渗透系统，这种设计起源于常规的过滤概念。膜、多孔膜支撑材料以及形成料液流道的空间和两个端重叠压紧在一起，料液是有料液边空间引入膜面，所有板框式组件应在单位体积中提供大的膜面积，通常这种组件与管式组件相比控制浓度极化比较困难。特别是溶液中含大量悬浮固体时，可能会使料液流道堵塞。在板框式组件中通常要拆开或机械清洗膜，而且比管式组件需要更多的次数。但是，板框式组件的投资费用和运行费用都比管式组件低。
2.将系统内的水排空。
3.把经过过滤的并且压力可调节的气源接到膜堆的进口或回流口，最好选择位置比较高那一个口。
4.把没有接气源的进口或回流口用阀门或其他方法封闭。
5.透过液口是开放的。
蛋白
PES/PVDF
NaOH
0.1~0.5N
1N=1mol/L
消毒
膜堆的消毒应该在完全清洗和冲洗后才可进行，消毒时需要的压力、流速等与清洗时所用的一样，请参考清洗步骤。
膜材料
消毒剂
浓度
PH
温度（℃）
时间（min）
PES
NaOH
0.1~0.5N
PVDF
NaOH
0.1~0.5N
1N=1mol/L
为保证膜的使用寿命，消毒的温度应保证在适宜的温度（供应商提供或实验得出）范围内。