微滤的介绍培训资料
微滤
微孔膜的缺点
① 颗粒容量较小，易被堵塞； ② 使用时必须有前道过滤的配合，否 则无法正常工作。
微滤膜的性能
• (1)物理机械性能：厚度一般90-170μm，以精密测厚计测定。 弹性模量（断裂伸长）是用一定大小的试样在材料试验机 上进行。各向同性是以染料吸留试验判断。 • (2)通量和堵塞： • 微孔膜的通量测定一般是在一定真空度下（如700mmHg下） 以纯水为透过介质进行的（如下图所示），堵塞是以通量 下降速率来表示如下图所示：
（1）微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料
的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 （2）微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器， 从而进行微粒和细菌含量的测定。 （3）气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花 粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物， 都可借助微孔膜去除。 （4）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒 类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其 他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。 由于是常温操作，不会使酒类产品变味。
微滤(MF) 膜的制备技术
• 径迹蚀刻法：首先用一定能量的带电粒子轰击 聚碳酸酯或聚酯等材料的薄膜，在这轰击的 “径迹”周围产生一损伤区，然后用一定浓度 的化学刻蚀剂于一定温度下刻蚀合适的时间， 这时损伤区的成分被溶掉而形成孔。该膜的特 点是孔径相当均匀，呈圆柱形，且基本上与膜 面垂直。
微孔过滤技术应用领域
膜污染
定义
由于与膜存在物化作用或机械作用，进料 中的微粒、胶体或溶质在膜表面或孔内发 生吸附、凝聚和沉积，使膜孔径变窄或堵 塞，其透过通量和分离性能也有不可逆的 变化，这一现象谓之膜污染。
微滤的介绍
微滤(Microfiltration)1. 定义微滤又称微孔过滤，是以多孔膜(微孔滤膜)为过滤介质,在0.1~0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。
2. 原理微滤的过滤原理有3种：筛分、滤饼层过滤、深层过滤。
一般认为微滤的分离机理为筛分机理，膜的物理结构起决定作用。
此外，吸附和电性能等因素对截留率也有影响。
其有效分离范围为0.1~10um 的离子，操作静压差为0.01~0.2MPa。
根据微粒在微滤过程中的截留位置，可分为3种截留机制：筛分、吸附及架桥，原理如下：①筛分：微孔滤膜拦截比膜孔径大或膜孔径相当的微粒，又称机械截留；②吸附：微粒通过物理化学吸附而被滤膜吸附。
微粒尺寸小于膜孔的也可被截留。
③架桥：微滤互相堆积推挤，导致许多微粒无法进入膜孔或卡在孔中，以此完成截留。
3. 特点微滤能截留0.1~1um之间的颗粒，微滤膜允许大分子和无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar（1bar=100KPa）。
4. 发展历程微滤技术是从19世纪初开始的，是膜分离技术中最早产业化的一种。
中国是20世纪80年代初期才起步，与国外水平比，中国的常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致，折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品，但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面，仍落后于国外，抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。
5. 应用领域①水处理行业：水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除；②电子行业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理；③制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物除菌；④食品行业：饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除；⑤化学工业：各种化学品的过滤澄清。
6. 分类微滤操作过程分死端过滤和错流过滤两种模式。
第五章 微滤
• 微滤：当压力推动流体透过膜或其他过滤介质，从流体中分离 微米大小的粒子时，这个过程为微滤。
• 孔径：0.05~20m；渗透压可以忽略，推动力为0.1-0.2MPa 作用机理： ①表面过滤：粒子的尺寸比过滤介质的尺寸大，粒子以其几何形
无流动操作
➢终端过滤(dead end filtration )
以压力作为推动力，料液流动方向 与滤膜表面垂直，并且透过液方向与料 液一致。
➢错流过滤（cross flow filtration）
透过液方向垂直于进料的方向，而 料液流动方向与滤膜表面平行，进料以 一定流速冲刷膜表面,减小浓差极化效应。
+ 由于每平方厘米滤膜中约含1千万至1亿个小孔，孔 隙率可达70%~80%，故阻力很小，过滤速度较快。
+ 其操作压差为0. 1~0.2Mpa，被分离粒子直径的范围 为0.05~10μm，主要分离微生物和微粒子。
3
微滤膜的特点 ➢ 分离效率高（图5-1） ➢ 空隙率高 ➢ 滤材薄（轻） ➢ 高分子聚合物制成的微滤膜为一均匀的连
★以微滤为例，主要根据料液中固形物的含量多少
来确定，<0.1%时，选用终端过滤， >0.5%则基本采用错流过滤。
对大分子溶液，在浓度极稀或压力差很小的 条件下，透过水的通量与压力成正比。随着 压力差的增大，大分子溶质会被溶剂不断透 过膜过程中而带到膜表面并积累，形成由膜 表面到主体溶液之间的浓度差，促使溶质反 向扩散到主体溶液中，这也就是超滤过程中
（4）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄 酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵 母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的 清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产 品变味。 5）药物的除菌和除微粒。以前药物的灭菌主要采用热 压法。但是热压法灭菌时，细菌的尸体仍留在药品中。 而且对于热敏性药物，如胰岛素、血清蛋白等不能采用 热压法灭菌。对于这类情况，微孔膜有突出的优点，经 过微孔膜过滤后，细菌被截留，无细菌尸体残留在药物 中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。
膜分离工程 第四章 微滤
2、阻力（覆盖层）模型
起源于经典过滤理论，是以渗透通量、覆盖层阻 力和膜的阻力之间的关联为出发点的。其一般表 现形式为 P
J
（R m R c）
∆P为操作压力；µ为流体粘度；Rm为膜阻力；Rc 滤饼层阻力
六、 膜材料及制备方法
选择膜材料依据材料加工求、耐污染能力以及化学稳定性 等是主要的考虑因素。常用微滤膜材料
微滤膜材料
• 3 、混合纤维膜（CN-CA）膜 • 膜性能较好，成本低，亲水性好，正常使用温度 75℃，可以热压灭菌（120 ℃，30min），适用 于烃类过滤，能够代替硝酸纤维素应用于制药工 业及电子工业液体过滤，也可用于生物化学、微 生物学、临床医疗诊断、水质、酒类、油料的检 验分析等。 • 4、聚酰胺滤膜 • 膜性能好，成本较高，可以在室温下使用。能耐 碱，在酮、脂、醚及高分子醇中不易被侵蚀，但 不耐酸，可用于过滤弱酸、碱和一般有机溶剂， 也可用于电子工业抗蚀剂的过滤。
五、微滤过滤数学模型
达西定律（Darcy's law）：当低流速流体经过多孔介质时， 流体的平均流速与摩擦阻力造成的压力降成正比关系 The volume flow through these microfiltration membranes can be described by Darcy's law（达西定律）, the flux J through the membrane being directly proportional to the applied pressure: J = A △P where the permeability constant A contains structural factors such as the porosity and pore size (pore size distribution). Furthermore, the viscosity of the permeating liquid is also included in this constant. 微孔模型 阻力（覆盖层）模型
微滤
当微孔滤膜污染较为严重，则必须进行化学 清洗。通常是用化学清洗剂，如稀碱、稀酸、酶、 表面活性剂、络合剂和氧化剂等，选择化学剂时 要慎重，防止化学清洗剂对膜的损害。
五、微滤的应用
1、电子工业
微滤在电子工业纯水制备中主要有两方面 的作用：第一，在反渗透或电渗析前作为保安 过滤器，用以去除细小的悬浮物；第二，在阴、 阳或混合交换柱后，作为最后一级终端过滤手 段，滤除树脂碎片或细菌等杂质。
死端过滤
错流过滤
四、微孔滤膜的污染与清洗
微孔滤膜的污染原因主要是滤饼层的形成 及膜孔的堵塞。微孔滤膜装置的运行方式应尽 量采用错流方式。微孔滤膜的清洗与超滤膜相 似。
物理清洗方法常采用高流速水流、气流、 和反洗等，可将微孔滤膜表面形成的滤饼消除， 特点是简单易行。近年来新发展的抽吸清洗方 法具有不加新设备、清洗效果好的优点，如电 场过滤、脉冲清洗、脉冲点解清洗及电渗透反 洗等研究都十分活跃，具有很好的效果，受到 人们的青睐。
出水 预过滤 调节水池 微孔过滤 微滤调节池
排污
中水
紫外线消毒
反渗透调节池
反渗透 排污
4、海水淡化
微滤用于海水的深度预处理，去除海水中的 悬浮物、颗粒以及大分子有机物，为反渗透提 供原料水。
5、食品、饮料工业
食品、酿酒业、麦芽酿造及软饮料工业的 生产过程需要大量水并产生大量的废水，最近 几年最明显的趋势是重视啤酒生产废水的再利 用。对于不涉及啤酒生产过程的清洁用水使用 情况，使用砂滤已足以将大量的悬浮物去除， 但作为瓶装冲洗水以及在生产过程中涉及原料 的用水必须保证合格的水质，经厌氧生物处理 后的出水再经过连续微滤处理和消毒即可回用， 可有效地脱除酿造行业中的酵母、霉菌以及其 他微生物，得到的滤过液清澈、透明、保质期 长，这是一个经济有效的解决方案，可实现零 排放。
微滤(MF)
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②. 在生物化学和微生物研究中的应用
利用不同孔径的MF膜收集细菌、 酶、蛋白、 膜收集细菌、 蛋白、 利用不同孔径的 膜收集细菌 虫卵等提供分析。 利用膜进行生物培养时， 虫卵等提供分析 。 利用膜进行生物培养时 ， 可根 据需要在培养过程中变换培养基， 据需要在培养过程中变换培养基 ， 以达到多种不 同的目的，并可进行快速检验。因此，MF技术已 同的目的，并可进行快速检验。因此， 技术已 被用于水质检验、 临床微生物标本的分离、 被用于水质检验 、 临床微生物标本的分离 、 溶液 的澄清、酶活性的测定等。 的澄清、酶活性的测定等。
龙岩学院
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MF膜材料 膜材料
疏水聚合物膜：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯 疏水聚合物膜：聚四氟乙烯 、 (PVDF)、聚丙烯 、聚丙烯(PP) 亲水聚合物膜： 纤维素酯(CA和 CTA)、 聚碳酸酯 亲水聚合物膜 ： 纤维素酯 和 、 (PC)、聚砜 聚醚砜 聚醚砜(PSF/PES)、聚酰亚胺 聚醚酰亚 、聚砜/聚醚砜 、聚酰亚胺/聚醚酰亚 胺(PI/PEI)、聚脂肪酰胺 、聚脂肪酰胺(PA) 陶瓷膜：氧化铝、氧化锆、氧化钛、 陶瓷膜：氧化铝、氧化锆、氧化钛、碳化硅
龙岩学院
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MF膜在过滤时介质不会脱落，没有杂质溶出， 膜在过滤时介质不会脱落，没有杂质溶出， 膜在过滤时介质不会脱落 无毒， 使用方便， 使用寿命较长， 同时， 无毒 ， 使用方便 ， 使用寿命较长 ， 同时 ， 膜 孔分布均匀， 可将大于孔径的微粒、 细菌、 孔分布均匀 ， 可将大于孔径的微粒 、 细菌 、 污染物截留在滤膜表面， 滤液质量较高， 污染物截留在滤膜表面 ， 滤液质量较高 ， 也 称为绝对过滤（ 称为绝对过滤 （ Absolute Filtration） 。 适合 ） 于过滤悬浮的微粒和微生物。 于过滤悬浮的微粒和微生物。 MF滤除微粒和微生物的效率 滤除微粒和微生物的效率
微滤水处理技术基础知识
微滤水处理技术基础知识目录1 微滤可以分离出哪些物质 (1)2 筛分、吸附、架桥 (1)2.1筛分 (1)2.2吸附 (1)2.3架桥 (1)2.4图示 (2)3 微滤两种操作模式 (2)3.1死端过滤 (2)3.1.1 死端过滤的定义 (2)3.1.2 死端过滤的特点 (2)3.2错流过滤 (2)3.2.1 错流过滤的定义 (2)3.2.1 错流过滤的特点 (3)3.2.2 膜表面的浓差极化 (3)4 微滤膜的材料 (3)5 微滤的应用领域 (4)5.1饮用水处理 (4)5.1.1 过滤去除病原微生物 (4)5.1.2 混凝+微滤组合 (4)5.2纯水制备 (4)5.3城市污水回用实例1 (5)5.3.1 工艺流程简图 (5)5.3.2 微滤运行说明 (5)5.4城市污水回用实例2 (6)5.4.1 工艺流程简图 (6)5.4.2 微滤运行说明 (6)6 微滤膜的污染 (6)6.1脉冲反冲洗 (7)6.2化学清洗 (7)7 结语 (7)1微滤可以分离出哪些物质微滤(MF)是以多孔膜为过滤介质，在0.1~0.3MPa压力的推动下，分离出溶液中那些尺寸大于0.1微米的物质，例如微滤可以分离出溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒以及贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等。
2筛分、吸附、架桥微滤膜的截留机理主要有三种：筛分、吸附和架桥。
筛分、吸附和架桥既可以发生在膜表面，也可发生在膜内部。
2.1筛分筛分属于机械截留，膜拦截比其孔径大或与孔径相当的微粒。
2.2吸附吸附属于物理化学作用，即使微粒尺寸小于膜孔径也能通过物理化学作用而被膜吸附。
2.3架桥架桥指的是多个微粒相互推挤，导致大家都不能进入膜孔或卡在孔中不能动弹。
2.4图示图2-1微滤膜截留机理示意图3微滤两种操作模式3.1死端过滤3.1.1死端过滤的定义待过滤的溶液流动方向与膜表面垂直的过滤方式称为死端过滤。
3.1.2死端过滤的特点在死端过滤方式下，滤饼层随着过滤时间的增加迅速增厚，溶液透过量也迅速下降。
第四章 微滤与超滤
主要设备
反渗透和超滤操作的基本设备包括预处理过 滤器、高压泵、膜组件。其中膜组件是反渗透 和超滤操作的主体设备。
膜组件
板式 管式 螺旋卷式 中空纤维式
平板式膜组件
管式膜组件
螺卷式膜组件
中空纤维膜组件
聚偏乙烯膜组件
二、微滤（MF） 微滤（ ）
超滤（ ） 超滤（UF）系统
海德能超滤系统
5.超滤在除盐系统中的作用 超滤在除盐系统中的作用 进水水质中一个关键的指标是水中颗粒状物和胶体 含量，通常用SDI表示。SDI是水通过 ．45µm滤膜后， 表示。 是水通过0． 滤膜后， 含量，通常用 表示 是水通过 滤膜后 反映水中微粒对滤膜污堵情况的指标。 反映水中微粒对滤膜污堵情况的指标。 传统的混凝、澄清、过滤、活性炭处理系统， 传统的混凝、澄清、过滤、活性炭处理系统，其出 水的SDI值难于达到反渗透膜对 值的要求。火力发 值难于达到反渗透膜对S0I值的要求 值的要求。 水的 值难于达到反渗透膜对 电厂化学技术规程规定：对于复合膜要求SDI＜5，近 电厂化学技术规程规定：对于复合膜要求 ＜ ， 年来趋于SDI＜3。试验表明超滤装置的出水可达到 年来趋于 ＜ 。 SDI＜l。因此，反渗透装置前设超滤装置，可使反渗 ＜ 。因此，反渗透装置前设超滤装置， 透装置的运行安全、可靠， 透装置的运行安全、可靠，反渗透膜可少受胶体物质 的污染，可提高反渗透膜的透水率， 的污染，可提高反渗透膜的透水率，延长反渗透膜的 寿命。 寿命。 因此，超滤处理通常是作为RO的预处理。 的预处理。 因此，超滤处理通常是作为 的预处理
盘式过滤器
7.大同发电有限公司超滤处理污水作为补给水 大同发电有限公司超滤处理污水作为补给水 超滤水系统是水处理的一部分， 超滤水系统是水处理的一部分，大同市政二级出水 经由超滤系统处理，册田水库地表水作为备用水源。 经由超滤系统处理，册田水库地表水作为备用水源。 出水一部分用作电厂辅机冷却水的补水， 出水一部分用作电厂辅机冷却水的补水，一部分进入 反渗透处理，作为锅炉补给水，设计输出流量为700 反渗透处理，作为锅炉补给水，设计输出流量为 m3/h ，运行时平均回收率 运行时平均回收率≥90%。 。 污水收集池→污水提升泵 自清洗过滤器→分配水 污水提升泵→自清洗过滤器 污水收集池→污水提升泵→自清洗过滤器→分配水 超滤设备→空气分离器 超滤出水泵→清水箱 池→超滤设备 空气分离器 超滤出水泵 清水箱 超滤设备 空气分离器→超滤出水泵 清水箱→ 清水泵→加热器 保安过滤器→高压给水泵 加热器→保安过滤器 高压给水泵→反渗透 清水泵 加热器 保安过滤器 高压给水泵 反渗透 →淡水箱 淡水泵 一期除盐 除盐水箱 除盐水泵 淡水箱→淡水泵 一期除盐→除盐水箱 淡水箱 淡水泵→一期除盐 除盐水箱→除盐水泵 →机组补水箱 机组补水箱
纳米通净水：微滤、超滤、纳滤、反渗透技术介绍
一、微滤的定义Microfiltration，MF，又称微孔过滤，它属于精密过滤，一般精度范围为0.1微米以上，能够过滤微米（micron）级的微粒和细菌，能够截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及大分子溶质都能透过的膜的分离过程。
二、微滤膜过滤原理微滤过滤是一种筛分过程，操作压力一般在0.07～0.7MPa（0.7～7个大气压）。
原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料，过滤材料包括：折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器等。
透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜（微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～100 μm，膜厚120～150 μm），利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜从而被去除。
决定膜的分离效果的是膜的物理结构、孔的形状和大小。
三、微滤技术的优势* 占地面积小，膜面积大，有效过滤面积高；* 制作工艺成熟，精度高，0.1～100 μm范围内，微滤膜都能满足处理要求；* 抗性高，纳污能力强，部分材质膜抗酸碱、抗氧化能力强，能适用各种恶劣水质，如PVDF（聚偏氟乙烯）性能稳定，寿命长，抗酸碱、高温等；* 成本低，部分无机膜清洗方便，可重复使用。
四、微滤技术的缺点收制备工艺及本身结构的限制，微滤对于水中离子、有机物、病毒等小分子物质几乎没有去除效果。
五、微滤技术的应用领域* 海水淡化工程：作为工业反渗透进水的预处理工艺* 工业污水处理：微滤主要应用处理污水中大颗粒杂质* 制药行业：液体-固体分离* 饮料行业：液体-固体分离六、微滤技术在纳米通产品中的应用纳米通几乎所有家用净水设备中均采用了微滤作为初步过滤手段，有效除去水中泥沙、铁锈、大型藻类植物等，保护进一步处理中使用的各种膜材及设备，使系统精度更高、使用寿命更长。
一、超滤概念超滤是切向流过滤(据滤膜的截留孔径分类)中的一种,也称切向流超滤,能截留0.002~0.1微米之间的大分子物质和蛋白质,允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。
微滤
1.4 微滤现象与原理
1.4 微滤现象与原理
微滤过程的通量变化 与超滤过程相似
6000.00
滤饼的形成
过渡期 稳定期
flux/L.h .m
-1
-2
迅速衰减期
4000.00
2000.00
微滤主要靠筛分，孔径约 大于 0.05m，小于10 m
0.00 0.00
40.00
80.00
120.00
何时采取措施
即时控制操作条件（受自动化程度的影响） 影响膜系统安全运行的底线
2
死端过滤
错流过滤
我国微孔滤膜的研制和生产
我国微孔滤膜的研制和生产
1.2 微滤膜及系统
1、膜
50－ 60年代，微孔滤膜小规模试制和应用，但没有形成工 业规模的生产能力。 70年代中前期，根据制药和医疗卫生的需要开始微孔滤膜 开发和研制工作。 70年代未，形成了单品种小批量的生产能力，供制药工业 过滤等方面使用。 80年代初，国家海洋局研制出用于含痕量金属元素分析的 孔径均匀微孔滤膜 。
膜
滤饼厚度
堆积层
通量 时间 时间
表面过滤和深度过滤
萌芽阶段 1846，随硝酸纤维素发展而兴起。 9年后Fick用它制成微滤膜。 发展阶段 1906， Bechhold提出改变聚合物浓度改变膜孔径方法。 1925，德国哥丁根成立第一个膜过滤公司, 生产经销MF膜。 1927，德国的Sartorius-Werke股份有限公司开始小规模商品化 生产膜过滤器。 半商业化的阶段(20世纪50年代) 飞跃发展阶段(20世纪纪70年代前后) 英美法德和日本都有自己牌号的微孔滤膜，最大的是美国 MilliPore公司
超滤与微滤
物理方法：水力方法和气液脉冲法 化学方法：物理清洗——清洗剂扩散到污垢表层——渗透扩散 进污垢层——清洗反应——清洗反应产物转移至清洗剂体系
1.3
超滤构造与组成
超滤膜清洗
3.常见的化学清洗剂
酸碱液 表面活性剂 氧化剂 酶
4.清洗效果评价 通常用纯水透水率恢复系数r来表示清洗效果： r=J/J0 *100% J为清洗后膜的通量，J0为膜清洗前的初始通量
超滤技术原理
影响因素：
操作压差 料液浓度 料液流速 温度 截留液浓度 操作时间
影响超滤渗透通量的因素及控制方法
控制方法
选择合适的膜材料 料液的预处理 膜的清洗
1.3
超滤构造与组成
主要设备
超滤操作的基本设备包括预处理过滤器、高压泵、 膜组件。其中膜组件是超滤操作的主体设备。
超滤的主要设备
1.1
超滤技术简介
发展
1861年Schmidt首次公布了牛心胞薄膜截留可溶性阿拉伯 胶的实验结果； 1867年，Traube制成第一次人工膜； 1907年开始使用“超滤”这一术语； 20世纪70年代，超滤从实验规模进入工业化应用； 我国从20世纪70年代开始研究，随后进入快速发展阶段。 目前UF正向组建大型化、高效化发展，用UF代替传统的砂 滤、活性炭、微滤是今后水处理工艺的一个新的发展趋势。
THE END!
THANK YOU!
1. 2. 3. 料液的预处理：絮凝沉淀、多介质机械过滤、热处理、调pH值、加配 位剂（EDTA等）、氯化、活性炭吸附、化学处理、精密过滤等。 膜的运行方式：死端过滤膜通量减小快，一般应选用错流过滤的运行方 式。 膜组件和系统的设计：通过提高传质系数（如高流速等）和使用较低通 量的膜可以减少浓差极化，采用端流强化器也可以减少膜的污染。
膜(微滤、超滤、纳滤、反渗透)概述及其应用
膜（微滤、超滤、纳滤、反渗透）概述及其应用膜技术简介为了满足工业生产和饮用水方面的要求，各种膜的技术应运而生。
它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。
有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。
微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。
无机膜材料有陶瓷和金属等。
鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。
对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。
可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。
超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1000um分子量之间。
超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。
以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。
对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。
微滤技术简介及在水处理中的应用
微滤技术简介及在水处理中的应用一、微滤技术简介微滤膜（亦称微孔膜、微孔滤膜）分离过程是在流体压力差的作用下，利用膜对被分离组分的尺寸选择性，将膜孔能截留的微粒及大分子溶质截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶质透过膜。
微滤过程的基本原理同常规的用滤布或捕或分离悬浮在气体或液体中的固体颗粒相比（筛分过程）几乎是相同的，只是膜过滤所截留的微粒尺寸更小，效率更高，过滤的稳定性更好。
常规过滤能截留大于0.5 μm 的颗粒。
它是依靠滤饼层内颗粒的架桥作用等机理，才截留住如此小的颗粒，而不是直接利用过滤介质的孔隙筛分截留的，常规过滤所使用的纤维堆积或编织的过滤介质的孔径通常有几十微米。
与常规过滤相比，微滤属于精密过滤，它可截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。
微滤操作有死端（deadend，又称垂直流）过滤和错流（crss-flow，又称切线流）过滤两种形式。
死端过滤主要用于固体含量较小的流体和一般处理规模，膜大多数被制成一次性的滤芯。
错流过滤对于悬浮粒子大小、浓度的变化不敏感，适用于较大规模的应用，这类操作形式的膜组件需要经常的周期性的清洗或再生。
与常规过滤相比，微滤属于精密过滤。
它能截留溶液中的粒径较大的悬浮颗粒物和绝大部分细菌，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过微滤膜。
微滤膜分离过程是在流体压力差的作用下，利用膜对被分离组分的尺寸选择性，将膜孔能截留的微粒及大分子溶质截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶质透过膜。
微滤膜的截留机理因其结构上的差异而不尽相同，大体可分为以下四种∶①机械截留作用。
机械截留作用是指膜具有截留比其孔径大或与其孔径相当的微粒等杂质的作用，即筛分作用。
②吸附截留作用。
膜表面的所荷电性及电位也会影响到其对水中颗粒物的去除效果。
水中颗粒物一般表面荷负电，膜的表面所带电荷的性质及大小决定其对水中颗粒物产生静电力的大小。
第六章_微滤(MF)
Standard-size disposable cartridges can be connected in series or parallel to handle large flows.
23
②. 在生物化学和微生物研究中的应用 利用不同孔径的MF膜收集细菌、酶、蛋白、 虫卵等提供分析。利用膜进行生物培养时， 可根据需要在培养过程中变换培养基，以达 到多种不同的目的，并可进行快速检验。因 此，MF技术已被用于水质检验、临床微生物 标本的分离、溶液的澄清、酶活性的测定等。
膜厚通常用0.01mm的螺旋千分尺测定，较严格的方法是以 专用的薄膜测厚仪测定。
过滤速度是以恒压连续过滤装置测定流体在一定温度和压 力下，单位时间内透过单位膜面积的液体量。
空隙率是通过测定的表面密度、真密度，然后按公式计算。 MF膜的孔径对严格控制成膜条件和选择滤膜的最佳应用极
为重要。常用测定方法有压汞法、泡压法、气体流量法和 已知颗粒通过法等。许多商品膜标示孔径时，通常也都注 明所用的测试方法。
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Microfiltration for Drinking Water Treatment
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Monolithic ceramic microfilter.
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医药工业的过滤除菌 食品工业的应用：明胶的澄清，葡萄糖的澄清，果汁的澄清，
白酒的澄清，回收啤酒渣，白啤除菌，牛奶脱脂 屠宰场 高纯水的制备 城市污水处理 饮用水的生产 工业废水处理：涂料油漆行业，含油废水的处理，硝化棉生
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错流过滤是工业上应用的最常见的一种 操作方式。尤其是后面地陆续介绍的UF、 NF和RO。其特点是原料液以切线方向流 过膜表面，在压力作用下小于膜孔的微 粒和溶剂透过膜，大于膜孔的颗粒则被 截留形成污染层，但与终端过滤不同的 是料液流经过膜表面时产生的高剪切力 可使沉积在膜表面上的微粒扩散返回主 体流，被带出膜组件。
滤芯培训资料1
滤芯培训资料1⽬录1、微过滤发展概况2、微过滤基本特性和过滤机理3、液体过滤器的特点及应⽤4、⽔处理技术简介5、微孔滤膜过滤器完整性检验⽅法6、过滤器的应⽤领域7、有关房间净化空⽓过滤器的基本知识1 概述过滤是⼀门应⽤⾮常⼴泛的技术，在我们的⽇常⽣活中经常随处都能看到。
在古代，⼈们⽤编织物来过滤⾷品和果汁，⽤⽯灰垫草作为过滤介质来过滤染料。
在很长⼀段时间中，⽤砂、陶瓷、硅藻⼟、布、毡、⽯棉等作为过滤介质，得到了相应的应⽤和发展。
1979年，由法国政府批准了世界上第⼀个过滤技术专利。
19世纪初，出现了微过滤（Micro Filtration简称MF）。
1925年德国建⽴了世界上第⼀家微滤膜⽣产和销售的公司―――沙多利斯（Sartorius）公司。
1954年美国成⽴了Millipore（密利博）公司，其他国家（如英国、⽇本、苏联）相继形成了⾃⼰独⽴的微过滤⼯业。
中国在70年代开始，上海医药⼯业研究院、四机部⼗院。
杭州海洋所等单位先后对微滤膜的制备、应⽤开始了研究系统。
2基本概念2.1微过滤属于过滤技术中的⼀种，它与其他的分离⽅法及适⽤范围见附图1。
2.2微过滤是指将颗粒从流体（⽓体或液体）中分离出来的⼀种技术。
这⾥所指的微过滤介质的孔径范围⼀般为0.1um－10um，介于常规过滤和超滤之间。
2.3微过滤与超滤及反渗透的异同微过滤、超滤和反渗透都是以压⼒为驱动⼒达到分离和浓缩的⽬的，都⽆相态变化和界⾯质量的转移。
微过滤技术与超滤过滤技术和反渗透过滤技术共同组成了⼀个可分离单价离⼦到固态颗粒的完整的三级分离体系。
这三种技术既有联系，他们之间是互相交叉的，并⽆截然分界线。
⼀般来说，反渗透膜的孔径在5A以下，最⾼操作压⼒在500－1500psi（35－105bar），可截留全部溶质分⼦和单价氯离⼦，主要⽤于⽔脱盐、污⽔处理等。
超滤膜孔径⼀般在10－100A 之间，操作压⼒约10－100psi（0.7－7bar），可截留各种可溶性的⼤分⼦，如多糖、蛋⽩质分⼦等，主要⽤于浓缩和分离胶体溶液，去除⼩分⼦杂质，⾼纯⽔制备，污⽔处理等。
第三讲-微滤1
复合膜(Composite Membrane)
区别与联系
The function of membrane
• 分离型：以分离为目的 • 反应型：控制反应物的输入或生成物的输出 H2O=H++OHCO2=CO+O2
分离膜的制备工艺
平板膜制备示意图
中空纤维膜制备示意图
Some items of membrane process
终端过滤 污染严重
错流过滤 污染轻
膜分离的形式—错流过滤
Permeate P3 P1 P2
F eed
C ro ssflo w m em b ran e m o d u le R ecircu latio n lo o p
R eten tate
几个注意的问题
• RO之前要有预处理工艺 • 对于海水不能直接用RO脱盐 • 矛盾：通量和截留率-皮层
微 滤
崔振宇
天津工业大学材料科学与工程学院
内 容-content
•Introduction •The types and characters of MF •The separation mechanism of MF •The math description of MF微滤过程的数学描述
常用的模型
•孔模型
•扩展的浓差极化模型 •覆盖层模型
•沉积模型
•。。。。。。
孔模型
理想情况下（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）可用Hagen-Poiseuille定律描述在微滤过程中流体通过膜的流动
线性关系
该模型一般只在低压、低料液浓度、高流速下才存在。即在压力控制区内才成立
微滤-超滤-纳滤资料
超滤膜的应用
• 超滤从70年代起步， 90年代获得广泛应用 ,已成为应用领域最广的技术。
蛋白、酶、DNA的浓缩 脱盐/纯化 梯度分离（相差10倍） 清洗细胞、纯化病毒 除病毒、热源
三、纳滤(NF)
纳滤技术是反渗透膜过程为适应工业软化水的需求
及降低成本的经济性不断发展的新膜品种，以适应 在较低操作压力下运行，进而实现降低成本演变发 展而来的。
膜组器于80年代中期商品化。纳滤膜大多从反渗透
膜衍化而来。
纳滤 (NF，Nanofiltration)是一种介于反渗透和超
滤之间的压力驱动膜分离过程。
微滤、超滤、纳滤
膜分离技术
膜分离定义：
膜分离过程以选择性透过膜为分离介质，当膜 两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差 等）时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离 、提纯的目的。
通常膜原料侧称膜上游，透过侧称膜下游。不 同的膜过程使用的膜不同，推动力也不同。
膜分离技术的优点
• 膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，对能量 要求低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3～ 1/8，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需要输入能量的 过程有很大差异；
医药产品的除菌 酶的提取 激素的提取； 从血液中提取血清白蛋白； 回收病毒；从发酵液中分离菌体，
从发酵液中分离L-苯丙氨酸 酿酒工业 化学工业
例
1．蛋白酶的浓缩
超 滤 装 置 示 意 图
超滤过程示意图：
截留液
背压阀
△P出
蛋白酶液
平板式 超滤膜
微滤的基本资料
基本资料微滤又称微孔过滤，它属于精密过滤，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。
基本原理是筛分过程，操作压力一般在0.7-7kPa，原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料。
过滤材料可以分为多种，比如折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器、微滤膜等。
透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。
决定膜的分离效果的是膜的物理结构，孔的形状和大小。
微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～75 μm，膜厚120～150&μm。
膜的种类有：混合纤维酯微孔滤膜；硝酸纤维素滤膜；聚偏氟乙烯滤膜；醋酸纤维素滤膜；再生纤维素滤膜；聚酰胺滤膜；聚四氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜等。
微滤技术常用于电子工业、半导体、大规模集成电路生产中使用的高纯水等的进一步过滤。
微滤膜若从1907年Bechhold制得系列化多孔火棉胶膜问世算起，至今有近百年历史。
而微孔膜的广泛应用是从二战之后开始的，最初只有CN 膜，随着聚合物材料的开发，成膜机理的研究和制膜技术的进步。
我国MF研究始于70年代初，开始以CA－CN膜片为主，于80年代相继开发成功CA、CA－CTA、PS、PAN、PVDF、尼龙等膜片，并进而开发出褶筒式滤芯；开发了控制拉伸致孔的PP、PE和PTFE 膜；也开发出聚酯和聚碳酸酯的核径迹微孔膜，多通道无机微孔膜也实现产业化。
并在医药、饮料、饮用水、食品、电子、石油化工、分析检测和环保等领域有较广泛的应用。
基本原理是筛分过程，操作压力一般在0.7-7kPa，原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料。
过滤材料可以分为微滤多种，比如折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器、微滤膜等。
透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。
决定膜的分离效果的是膜的物理结构，孔的形状和大小。
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微滤的介绍
微滤(Microfiltration)
1. 定义
微滤又称微孔过滤，是以多孔膜(微孔滤膜)为过滤介质,在
0.1~0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。
2. 原理
微滤的过滤原理有3种：筛分、滤饼层过滤、深层过滤。
一般认为微滤的分离机理为筛分机理，膜的物理结构起决定作用。
此外，吸附和电性能等因素对截留率也有影响。
其有效分离范围为0.1~10um的离子，操作静压差为0.01~0.2MPa。
根据微粒在微滤过程中的截留位置，可分为3种截留机制：筛分、吸附及架桥，原理如下：
①筛分：微孔滤膜拦截比膜孔径大或膜孔径相当的微粒，又称机械截留；
②吸附：微粒通过物理化学吸附而被滤膜吸附。
微粒尺寸小于膜孔的也可被截留。
③架桥：微滤互相堆积推挤，导致许多微粒无法进入膜孔或卡在孔中，以此完成截留。
3. 特点
微滤能截留0.1~1um之间的颗粒，微滤膜允许大分子和无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透
过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar
（1bar=100KPa）。
4. 发展历程
微滤技术是从19世纪初开始的，是膜分离技术中最早产业化的一种。
中国是20世纪80年代初期才起步，与国外水平比，中国的常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致，折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品，但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面，仍落后于国外，抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。
5. 应用领域
①水处理行业：水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除；
②电子行业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理；
③制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物除菌；
④食品行业：饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除；
⑤化学工业：各种化学品的过滤澄清。
6. 分类
微滤操作过程分死端过滤和错流过滤两种模式。
①死端过滤：在压力推动下，料液流动方向与膜表面垂直的过滤方式。
又称全量过滤，直流过滤。
特点：容积和小于膜孔的溶质粒子在压力的推动下透过膜，大于膜孔的溶质粒子被截留，通常堆积在膜表面。
随着时间的增加，膜面积堆积的颗粒越来越多，膜的渗透性将下降，这时必须停下来清洗膜表面或更换膜。
②错流过滤：在压力推动下，料液流动方向与膜表面平行的过滤方式。
特点：料液沿膜表面流动，对膜表面截留物产生剪切力，使其部分返回主体流中，从而减轻了膜污染。
膜透过速度也能在相对长的一段时间保持在一个较高的水平。
7. 所需器材
最主要是微滤膜。
微滤膜、内外导流层、滤芯端盖、壳体及中心杆等又可组成滤芯。
滤芯有折叠滤芯、熔喷滤芯等。
在工业应用中，把微滤设备与一些配套的辅助设备有机结合起来，即组装成一个独立的微滤系统，如连续微滤系统。
决定膜分离效果的是膜的物理结构，空的形状和大小。
微孔膜的规格有十多种，孔径从14um至0.025um，膜厚120~150um。
根据微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。
无机膜材料有陶瓷和金属、烧结金属（如不锈钢）、氧化铝、玻璃、二氧化硅等。
其操作压力在0.01~0.2MPa。
超滤
1. 定义
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，使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而大分子物质得到了部分的纯化。
2. 原理
纳滤
反渗透
电驱动膜
MBR。