超滤膜分离技术介绍(2015-07-07)
超滤膜分离
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；介于反渗透与超滤 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。
3.1微滤与超滤
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，则其实质与常规过 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。
纳滤（NF） 芳香聚纤胺
0.4
0.7
反渗透(RO) 芳香聚纤胺
0.4
0.7
对于微滤过程，可选用1％浓度左右的碳酸钙溶液， 或100目左右的双飞粉配成2％左右的悬浮液，作为实验 采用的料液。透过液用烧杯接取，观察它随料液浓度或 流量变化，透过液侧清澈程度变化。
本装置中的超滤孔径可分离分子量5万级别的大分 子，医药科研上常用于截留大分子蛋白质或生物酶。作 为演示实验，可选用分子量为6.7万－6.8万的牛血清白 蛋白配成0.02％的水溶液作为料液，浓度分析采用紫外 分光光度计，即分别取各样品在紫外分光光度计下 280nm处吸光度值，然后比较相对数值即可（也可事先 作出浓度－吸光度标准曲线供查值）。该物料泡沫较多， 分析时取底下液体即可。
3.2反渗透与纳滤
反渗透是一种依靠外界压力使溶剂从高浓度侧向低 浓度侧渗透的膜分离过程，其基本机理为Sourirajan在 Gibbs吸附方程基础上提出的优先吸附－毛细孔流动机 理，而后又按此机理发展为定量的表面力－孔流动模型 （详见教材）。
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。
超滤知识全知道精选
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≥12
≥12
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0.9/1.4
1.2/1.8
1.5/2.2
0.9/1.4
3-5m3/h 4-6.5 m 3/h 3-4.5m 3/h 4-6.5m 3/h
PVC/ABS
封胶材料 进水口尺寸
环氧树脂 ?呃啁??尲
净水出口尺寸 浓水出口尺寸 膜组件结构形式
<20NTU
<50NTU
<10NTU
12－14，16－18 8－10，11－13 15－17，20－22
200ppm 连续
200ppm 连续
5-40oC
2.0-13.0
全流或错流，定时反洗
50-125L/m 2/h
20
3.1 超滤的操作参数
最高进水压力 最高跨膜压力差 最高反洗压力
反洗频率 反洗时间 化学加强反洗频率 化学反洗时间 化学清洗频率 化学清洗时间 化学反洗药品
? 外压式超滤在正冲与反冲时，膜表面液体的流速极不均 匀，影响膜表面的冲洗效果，因此常用于水处理的超滤 膜还是内压式组件结构较具有优势
7
1.2 组件形式
8
2 SV组件性能
9
2.1 组件参数
型号
SV1060-C SV1060-D SV1060-X
SV-1080C
SV-1080D
SV-1080X
外形尺寸(mm)
14
2.2 组件特点---较大的壁厚度
? 为了提高超滤膜的机械强度，有效地控制膜破损和杜绝 断丝，Savier 超滤膜的厚度较大.
? 其中内径为0.9mm 、1.2mm 、1.5mm 和2.0mm 的毛细管 膜壁厚度分别为0.25mm 、0.30mm 、0.35mm 、0.40mm 。
实验 膜分离技术(超滤技术)
一、实验原理膜分离技术指的是以压力为驱动力，依据高分子半透膜的物理或化学性能，在液体与液体间、气体与气体间、液体与固体间、气体与固体间的体系中，进行不同组分的分离纯化。
它主要包括超滤、微滤、反渗透、电渗析等方法。
超滤是膜分离技术类型之一，是指应用孔径 1.0~20.0nm（或更大）的超滤膜来过滤含有大分子或微粒粒子的溶液，使大分子或微粒粒子从溶液中分离的过程。
它是一种以膜两侧的压力差为推动力，利用膜孔在常温下对溶液进行分离的膜技术，所用静压差一般为 0.1～0.5MPa，料液的渗透压一般很小可忽略不计。
1、超滤膜超滤膜一般为非对称膜，要求具有选择性的表皮层，其作用是控制孔的大小和形状。
超滤膜对大分子的分离主要是筛分作用。
超滤膜已发展了数代，第一代为醋酸纤维素膜；第二代为聚合物膜，如聚砜、聚丙烯膜、聚内烯腈膜、聚醋酸乙烯膜、聚酰亚胺膜等，其性能优于第一代膜，应用较广；第三代为陶瓷膜，强度较高。
其膜组件型式为片型、管型、中空纤维型及螺旋型等。
2、膜分离技术的特点（1）膜分离过程是在常温下进行，因而特别适用于对热敏感的物质，如果汁、酶、药品等的分离、分级、浓缩与富集。
（2）膜分离过程不发生相变化，能耗低，因此膜分离技术又称省能技术。
（3）膜分离过程可用于冷法杀菌，代替沿袭的巴氏杀菌工艺等，保持了产品的色、香、味及营养成分。
（4）膜分离过程不仅适用于无机物、有机物、病毒、细菌直至微粒的广泛分离，而且还适用于许多特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的分离、一些共沸物或近沸点物系的分离等。
（5）由于仅用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简便，操作容易、易自控、维修，且在闭合回路中运转，减少了空气中氧的影响。
（6）膜分离过程易保持食品某些功效特性，如蛋白的泡沫稳定性等。
（7）膜分离工艺适应性强，处理规模可大可小，操作维护方便，易于实现自动化控制。
2、超滤技术在食品工业中的应用（1）饮料加工经过超滤澄清的果汁可有效地防止后浑浊，保持果汁的芳香成分；茶饮料的澄清。
超滤膜分离技术在超滤系统中的应用详情
超滤膜分离技术在超滤系统中的应用详情超滤水处理系统主要是由预处理、超滤主机、后处理等三大工艺组成。
超滤装置的核心工艺采用超滤膜分离技术, 以其物理截留方法来去除水中比膜孔径大的一些有害杂质。
在一定压力的作用下，溶液中有机低分子、无机离子等物质可通过膜到达另一侧，而溶液中细菌、不溶解胶体、颗粒物、有机大分子等杂质则不能透过膜元件被截留，既而达到净化、分离水质的目的。
超滤膜系统各工艺组成介绍预处理包括石英沙、活性炭、精密过滤装置等组成，主要是去除原水中存在的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物、色素、异味、有机物、降低水的余氨值及农药污染等有害杂质的过程。
如果原水中钙、镁离子含量较高时，还需要设置软水装置，主要目的是保护后级的超滤膜不受大颗粒物质的破坏和水质达标符合反渗透进水要求，从而延长膜原件的使用寿命。
超滤主机主要由增压泵、膜壳、超滤膜组件、控制电路等组成，是整个水处理系统中的核心部分。
后处理部分主要目的是对超滤主机制备的水质作进一步的处理，超滤装置用来制备矿泉水时必须配备后置杀菌设备，例如紫外线杀菌灯或者臭氧发生器，从而使制取的水质可以直接饮用。
超滤膜分离技术的应用领域1、纯水、超纯水：工业用水的初级纯化，反渗透预处理，终端处理。
2、发酵：生化发酵液分离，酶的浓缩与精制，木糖醇澄清过滤。
3、医药：在生物医药化工制备中，需要对热敏性物质进行提纯分离。
4、环保：工业废水深度处理，城市中水回用系统，电泳漆、油品的回收。
5、矿泉水：在矿泉水制造中应用超滤技术，在设计中根据水源水质的分析报告，针对性地选择膜的孔径和膜的类型。
6、食品：乳制品、果汁、酒、调味品等食品生产过程中采用超滤技术，如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖与水的分离，酒中有色蛋白、多糖及其它胶体杂质的去除等，酱油、醋中细菌的脱除，成熟的超滤膜分离技术和独特的优势而被广泛应用。
超滤膜分离技术介绍
超滤膜pH使用范围 2-13（聚砜膜） 1-14（聚醚砜膜）
工作温度 5-45℃ 工作压力 0.1-0.2MPa
超滤速度与膜面积及工作压力等相关
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超滤膜组件外壳常用材料：ABS工程塑料、 不锈钢、有机玻璃等。
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1.对水质的要求:色度小于5，浊度小于3mg/L, 粒径小于2um，pH2-13，温度5-45 ℃。清洗 用水可用超滤水、注射用水、纯化水 2.初次使用时前处理：放掉超滤膜组件中的保 护液，泵入清洗水超滤10min，压力不大于 0.15MPa；采用0.2％-0.5％氢氧化钠溶液循环 清洗30min，浓缩液口排液量应略大于超滤口
基本概念
超滤膜孔径规格：非尺寸大小为指标，以分 子量截留值为指标。 分子量截留值：当溶液中溶质的分子量超过 该数值时，采用此膜进行超滤，该溶质可基 本被阻留。
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截留值的意义：截留值为1万的膜应可将溶液 中1万分子量以上的溶质绝大多数（90％以 上）截留在膜前。但是实际上溶质分子能否 通过或者通过多少，还与分子形态、溶液条 件及膜孔径的分布差异等有关，即相同分子 量的物质被截留的百分率并不完全相同。故 而，截留值只是一个名义值，实际工作时还 会因为不同溶液而有所差异。
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采用注射用水清洗超滤组件40min以上，浓缩 液口排液量应略大于超滤口。排尽组件内水 液，即可正常使用。 3.设备运行的注意事项： 3.1 开机前须将超滤口及浓液口（回液口）完 全打开后方可启动加料泵，缓缓开启进液 口，组件内充满药液后，调整回液口至工作 压力。 3.2 工作压力保持在0.1-0.2MPa
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过滤与膜分离技术—微滤技术
2.2 微滤技术原理
微滤的分离机理是筛分机理，膜的物理结构起决定性作用。此外，吸附 和电性能对截留也有影响。
微滤膜的截留分表面层截留和内部截留两种： 表面层截留：机械截留作用、物理作用或吸附截留作用、架桥作用 膜内部截留：膜的网络内部截留作用，是指将微粒截留在内部而不
是在膜的表面
2.2 微滤技术原理
1.4 超滤应用 超滤在饮用水处理中的应用
二、微滤
2.1 微滤技术简介
定义：
微滤又称微孔过滤，属于精密 过滤。微滤能够过滤掉溶液中的微米 级或纳米级的微粒和细菌。
1.1 超滤技术简介
发展
19世纪中叶开始出现微滤膜技术； 20世纪初开始对该技术进行系统研究； 20世纪60年代开始进入飞跃发展阶段； 我国对该项技术的研究始于20世纪五、 六十年代，80年代初期开始起步并得到 快速发展。
1.2 超滤技术原理
影响超滤的因素： 1、操作压力 2、操作温度 3、料液流速 4、料液的预处理
1.3 超滤设备：
1.3 超滤构造与组成 平板式膜组件
1.3 超滤构造与组成 卷式膜组件
1.3 超滤构造与组成 中空纤维式膜组件
1.3 超滤构造与组成
超滤流程 ➢间歇错流
截留液全循环
截留液部分循环
膜分离技术 — 超滤与微滤
一、超滤
1.1 超滤技术简介
什么是超滤？
超滤是在压差推 动力作用下进行的筛 孔分离过程，它介于 纳滤和微滤之间，膜 孔范围在1nm-0.05um.
1.1 超滤技术简介
超滤的特点？
1.在常温和低压下进行分离。 2.设备体积小、结构简单。 3.工艺流程简单，易于操作管理。 4.超滤膜是由高分子材料制成的均匀连续体， 纯物理方法过滤，物质在分离过程中不发生质 的变化，并且在使用过程中不会有任何杂质脱 落，保证超滤液的纯净。
超滤膜的工作原理和操作方法
超滤膜的工作原理和操作方法超滤膜的工作原理和操作方法一、工作原理过滤是使液体通过多孔过滤介质以分离其中所含的固体颗粒的一种操作。
过滤介质截阻颗粒而让液体通过，随着被分离的颗粒变小，要求介质的通道也要变小。
如果颗粒小到亚微细粒的程度，膜孔大小就要趋近于能阻止溶液中大分子的通过。
这种利用半透膜的微孔过滤以截留溶液中大溶质分子的操作称为超滤，而这样的半透膜称为超滤膜。
超滤的驱动力是压力，通常高达1.0MPa。
运用液压迫使溶液透过膜并按溶质分子大小、形状等差异，把大溶质分子阻留在膜的一侧，成为浓缩液; 而小分子的溶质则随溶剂透过膜到另一侧，成为透过液流出。
如果将所得浓缩液用水稀释，再进行超滤，可使料液中的低分子溶质进一步随透过液流出，而高分子物质逐步得到提纯，这样的过程称为全滤(如图8-4)。
超滤具有分离和提纯的作用。
1. 分离作用图8-4 超滤原理示意图1—进料2—浓缩液3—清液4—超滤膜低分子质量的溶质随溶媒一起透过滤膜，高分子质量的溶质被截留，因此，料液被分为带有低分子溶质的透过液和带有高分子溶质及残留低分子溶质的浓缩液。
2. 提纯作用由于分离，提高了浓缩液中总固体里高分子量溶质的百分率，因此，提纯了高分子溶质。
在透过液中，低分子溶质由于从高分子溶质中分离出来，也得到了提纯。
二、超滤膜(一)超滤膜的膜渗机理料液在超滤膜内的流动问题比较复杂，简单的床层流动理论不能充分解释膜内的流动，它不是单纯属于一般毛细管内层流的机理。
通常膜渗机理有下述两种模型：1. 毛细流动模型在这种模型中，溶质的脱除主要靠流过微孔结构的过滤或筛滤作用，半透膜阻止了大分子的通过，按这一模型建立的流动是毛细孔中的层流流动。
2. 溶解扩散模型在这种模型中，假定扩散质的分子，先溶解于膜的结构材料中，而后再经载体的扩散而传递。
因为分子种类不同，溶解度和扩散度也就不同。
实际上，两种模型在膜渗传递中都可能存在，但反渗透以溶解扩散机理占优势，而超滤则以毛细流动机理占优势。
超滤工作原理
超滤工作原理超滤是一种常用的膜分离技术，它通过超滤膜将溶液中的大分子物质和悬浮物分离出来，从而实现液体的净化和浓缩。
超滤膜是一种具有特定孔径大小的半透膜，通常由聚合物材料制成。
下面将详细介绍超滤工作原理。
1. 超滤膜孔径控制超滤膜的孔径大小是超滤工作的关键。
通常，超滤膜的孔径范围在0.1-0.01微米之间，可以根据需要选择不同孔径的超滤膜。
较大孔径的超滤膜可以过滤掉悬浮物和大分子物质，而较小孔径的超滤膜可以过滤掉更小的分子物质。
2. 超滤膜的选择超滤膜的选择主要考虑溶液中所含分子物质的大小和形状。
一般来说，超滤膜可以有效去除细菌、病毒、蛋白质、胶体等大分子物质，对于溶解物和小分子物质的去除效果较差。
因此，在选择超滤膜时，需要根据溶液的成分和目标分离物的特性进行合理选择。
3. 超滤工作过程超滤工作过程主要包括进料、滤液和浓缩物的收集。
首先，将待处理溶液通过压力或重力作用引入超滤膜的一侧，这部分溶液中的大分子物质和悬浮物将被超滤膜截留，形成压力差。
然后，经过超滤膜的溶液被称为滤液，它通过超滤膜的孔径进入另一侧。
最后，滤液中的小分子物质和水分通过超滤膜的孔径，收集在滤液收集器中，形成纯净的液体。
4. 超滤工作条件超滤的工作条件包括温度、压力和流速等。
温度对超滤过程的影响较小，一般在常温下进行。
压力是超滤的驱动力，通常通过施加外部压力来推动溶液通过超滤膜。
流速的选择主要取决于溶液的性质和超滤膜的孔径。
较高的流速可以提高过滤效率，但可能会降低分离效果。
5. 超滤应用领域超滤技术广泛应用于水处理、食品和饮料工业、制药工业等领域。
在水处理中，超滤可以去除水中的悬浮物、细菌和病毒，提供清洁的饮用水。
在食品和饮料工业中，超滤可用于浓缩果汁、脱色和澄清液体。
在制药工业中，超滤可以用于分离和纯化蛋白质、抗生素等。
总结：超滤是一种通过超滤膜将溶液中的大分子物质和悬浮物分离出来的膜分离技术。
它的工作原理是利用超滤膜的特定孔径大小来实现分离，通过施加外部压力推动溶液通过超滤膜，将大分子物质和悬浮物截留在超滤膜上，形成纯净的滤液。
超滤分离膜技术.pptx
组件的操作模型
死端过滤 是指在没有料液流动的条件下对料液进行分离和提纯
的过程，分为：间歇式和连续式 优点是设备简单，能耗低，可以克服高浓度料液渗透 率低的问题。缺点是浓差极化和膜污染严重 错流过滤 是在一定的膜面流速的情况下对料液进行浓缩和分离 的过程。分为：间歇式和连续式 优点是，操作简单，浓缩速度快，所需膜面积小。缺 点是能耗高。
每种材料膜的生产厂家都竭力避免材料的缺点，尽可能进
行材料的改性。如PAN的强度及抗氧化性能力，PVDF， PES，PS的亲水性改性，PES，PS的刚性特性的设计考量 等。
过滤孔径
内压与外压
性能表征
通量(Flux)：通常是指在25℃水温和0.1MPa水压下，单位
时间内、单位膜面积所透过纯水的体积。 单位：LMH@0.1MPa） 切割分子量（MWCO）：当90%的溶质被膜截留时，在截 留曲线所对应该类溶质的最小分子量即为该膜的切割分子 量。超滤膜的孔径大约在0.002至0.1微米之间，其对应的切 割分子量约为1，000—500，000。
压密因数：由于超滤膜表皮层较为致密，内层多为多空结
构，所以在压力作用下易于被压密。
亲水性和疏水性：其与膜的吸附有密切关系，这也决定了
膜的应用范围。一般用测定接触角来确定。
表称物质的分类：
球状蛋白，带支链多糖 （葡聚糖），线性分子（聚乙二醇） 影响截留分子量和截留率的因数：1.溶质分子的大小和形
状2.膜的材料和形态结构3.其他溶质4.操作参数5.吸附6.微 环境 常见蛋白及分子量
蛋白名称 维生素B12 细胞色素C 白蛋白 牛血清蛋白 丙球蛋白 分子量 1200 12400 45000 65000 155000
超滤工作原理
超滤工作原理超滤是一种常见的膜分离技术，通过使用超滤膜对溶液进行过滤，实现对溶液中的大分子物质、悬浮物和胶体颗粒的分离和去除。
超滤工作原理基于膜的选择性透过性，根据溶质分子的大小和形状来实现分离。
超滤膜是由聚合物材料制成的，具有微孔结构。
这些微孔的直径通常在1-100纳米之间，比一般的过滤膜更小。
超滤膜可以根据需要选择不同的孔径，以实现对不同大小的分子的分离。
超滤过程中，溶液被施加压力，通过超滤膜，而较大的分子、悬浮物和胶体颗粒被滞留在膜表面，形成滤渣或滤饼。
而较小的分子则可以通过膜孔径，成为过滤液。
这种分离过程是基于分子的大小排斥效应和孔径限制效应。
超滤工艺通常包括预处理、过滤和清洗三个步骤。
首先，需要对原始溶液进行预处理，去除大颗粒物质和杂质，以防止超滤膜的堵塞。
然后，将预处理后的溶液送入超滤设备中，施加一定的压力，使溶液通过超滤膜。
最后，需要定期对超滤膜进行清洗，以去除滞留在膜上的污染物，保持膜的通透性和稳定性。
超滤技术在许多领域都有广泛的应用。
例如，它可以用于水处理，去除水中的悬浮物、胶体颗粒和有机物质，提高水的质量。
此外，超滤还可以用于食品和饮料工业中，用于分离和浓缩蛋白质、果汁、乳制品等。
在制药和生物技术领域，超滤也被用于分离和纯化生物大分子，如蛋白质和抗体。
总结起来，超滤是一种基于膜分离的技术，通过使用超滤膜对溶液进行过滤，实现对大分子物质、悬浮物和胶体颗粒的分离和去除。
超滤工作原理基于膜的选择性透过性，利用分子的大小排斥效应和孔径限制效应进行分离。
超滤技术在水处理、食品和饮料工业、制药和生物技术等领域有着广泛的应用。
超滤技术
超滤技术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。
电泳漆经过超滤膜过滤，高分子树脂分子和色浆被截留，水份和小分子物质则透过分离膜，从而达到净化电泳漆、脱去水份的功效。
目前超滤技术是电泳涂装工艺中不可或缺有工艺过程，杭州方然滤膜技术有限公司生产的电泳漆超滤专用中空纤维膜都可以很好地满足各种工艺条件的需要，对阴、阳离子型电泳漆都可达到同样的分离效果。
超滤技术原理与传统分离方法相比，超滤技术具有以下特点：1. 滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2. 滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。
3. 超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4. 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
5. 超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。
对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50％的浓度。
超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设有坚固的膜板。
小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作用被挤出膜板外，大分子被截留在膜板之上。
超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。
但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高，自下而上形成浓度梯度，这日才超滤速度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。
为了克服浓度极化现象，增加流速，设计了几种超滤装置：1. 无搅拌式超滤这种装置比较简单，只是在密闭的容器中施加一定压力，使小分子和溶剂分子挤压出膜外，无搅拌装置浓度极化较为严重，只适合于浓度较稀的小量超滤。
常用的膜分离技术
常用的膜分离技术膜分离技术是一种利用特殊膜的过滤、分离和浓缩物质的方法。
它可以根据物质的大小、形状、电荷和亲疏水性等特性，通过膜的选择性分离达到分离和纯化目的。
膜分离技术广泛应用于水处理、生物工程、食品加工、医药制造等领域。
本文将介绍常用的几种膜分离技术。
1. 微滤技术微滤技术是一种通过孔径在0.1-10微米之间的膜进行过滤分离的方法。
它可以有效去除悬浮物、细菌、病毒等大分子物质，常用于水处理、食品加工和制药工业中的前处理过程。
2. 超滤技术超滤技术是一种通过孔径在0.001-0.1微米之间的膜进行分离的方法。
它可以去除溶解物、胶体粒子、高分子有机物等物质，广泛应用于饮用水净化、废水处理和生物制药等领域。
3. 逆渗透技术逆渗透技术是一种通过孔径在0.0001-0.001微米之间的膜进行分离的方法。
它可以去除溶解盐、重金属离子等小分子物质，常用于海水淡化、饮用水净化和工业废水处理等领域。
4. 色谱膜技术色谱膜技术是一种利用具有特殊分离机制的薄膜进行分离的方法。
它可以根据物质的分子大小、极性、电荷等特性实现高效分离，常用于生物分析、医药制造和环境监测等领域。
5. 气体分离膜技术气体分离膜技术是一种通过选择性渗透和扩散作用实现气体分离的方法。
它可以根据气体分子的大小、极性和亲疏水性等特性，将混合气体中的不同成分分离出来，常用于天然气净化、气体分离和空气净化等领域。
6. 电渗析技术电渗析技术是一种利用电场和离子选择性膜实现离子分离的方法。
它可以通过调节电场强度和离子选择性膜的特性，实现对离子的选择性排除和富集，常用于废水处理、盐水淡化和电解产氢等领域。
以上是常见的几种膜分离技术，它们在不同领域有着广泛的应用。
随着科技的不断进步和创新，膜分离技术也在不断发展，不断提高分离效率和选择性，为各行各业提供了更高效、更环保的解决方案。
希望本文对您了解膜分离技术有所帮助。
超滤法的原理
超滤法的原理超滤法是一种根据物质的分子大小或分子量来分离液体混合物的方法，属于膜分离技术范畴。
其原理基于半透膜的特性，通过在压力驱动下，将溶液进行压滤，使溶剂和溶质通过不同孔径的膜，从而实现溶液的分离。
超滤法的核心设备是超滤器，通常包含有滤膜、滤芯和滤板等组成部分。
滤膜是超滤器的核心部分，它是由聚合物材料制成的多孔薄膜，具有一定的孔径范围，能够阻挡溶质的通过，而允许溶剂和较小分子的溶质通过。
滤芯和滤板则起到支撑滤膜的作用，保证滤膜的完整性和稳定性。
超滤法的工作原理可分为两个步骤：预处理和滤过。
预处理是为了去除溶液中的大颗粒悬浮物、浮游生物、胶体粒子等，以避免对滤膜造成堵塞和破坏。
预处理通常采用物理方法如过滤、沉淀、离心等，也可以使用化学方法如添加凝固剂、添加药剂等。
预处理后的溶液保持清澈，并且固体颗粒的粒径要小于滤膜的孔径。
滤过是将经过预处理的溶液注入超滤器，应用一定的压力驱动溶液通过滤膜，实现固液分离。
滤过过程中，溶剂和小分子的溶质能够通过滤膜的孔径，被滤液收集器收集，形成透明的滤液。
而大颗粒溶质由于受到滤膜的限制，无法通过滤膜的孔径，被挡在超滤器的进料侧，形成残留物。
超滤法的分离效果主要依赖于滤膜的孔径大小和形状。
滤膜的孔径范围通常在1-100纳米之间，可以根据需要调整。
超滤膜可以采用不同材料制备，如聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰胺等，具有不同的化学性质和物理特性，适用于不同的分离需求。
超滤法具有很多优点。
首先，它是一种无污染的物理分离方法，不存在化学药剂的使用，不会对溶液的化学性质产生改变。
其次，超滤法操作简单，设备结构相对简单，易于实现连续和自动化操作。
第三，超滤法分离效果好，滤液中的溶质被有效地去除，滤液质量较高。
最后，超滤法适用于多种分离场景，如饮用水净化、废水处理、果汁澄清、蛋白质分离等。
然而，超滤法也存在一些限制和挑战。
首先，滤膜会发生堵塞或污染，需要定期清洗和更换滤膜，增加了使用成本。
膜分离中超滤
流程介绍；配制的制膜液经脱泡后， 流程介绍；配制的制膜液经脱泡后，在 氮气压力下进入喷丝头向外挤出， 氮气压力下进入喷丝头向外挤出，溶液 在通道内部分蒸发， 在通道内部分蒸发，在进入水浴中凝胶 成型。中空纤维丝经漂洗、 成型。中空纤维丝经漂洗、干燥后根据 所制组件的尺寸，将丝集束、装外壳、 所制组件的尺寸，将丝集束、装外壳、 离心浇铸、固化、切割、检验后，包装。 离心浇铸、固化、切割、检验后，包装。
应用；用于溶液中的大分子、胶体、 应用；用于溶液中的大分子、胶体、 蛋白质、微粒和溶剂的分离。 蛋白质、微粒和溶剂的分离。可以 除尽悬浮微小颗粒， 除尽悬浮微小颗粒，除去大分子溶 进行大分子溶液浓缩， 质，进行大分子溶液浓缩，大分子 溶液的盐脱， 溶液的盐脱，大分子溶液离子组成 的调整和大分子溶质的分级。 的调整和大分子溶质的分级。
超滤膜制备原料； 超滤膜制备原料； 溶剂（ ①溶剂（NMP、DMAc、DMF、 、 、 、 CH2CL2) 非溶剂） ②水（非溶剂） 水溶性改性添加剂（ ③水溶性改性添加剂（PVP） ） 非水溶性聚合物（ ④非水溶性聚合物（PAN、PS、PVDF、 、 、 、 PES） ）
制作流程； 制作流程； 膜液配制→膜液过滤 膜液过滤→膜液脱泡 膜液配制 膜液过滤 膜液脱泡 →膜丝制膜 漂洗 检验 干燥 膜丝制膜→漂洗 检验→干燥 膜丝制膜 漂洗→检验 →检测 挑丝 装膜 浇铸 固 检测→挑丝 装膜→浇铸 检测 挑丝→装膜 浇铸→固 切端加工→组件检测 化→切端加工 组件检测 包装 切端加工 组件检测→包装 入库
60-160
产水污染指数（SDI15）＜1 性 产水浊度 ③ 能 去除0.1μm以上颗粒 滤后水中0.1μm以上颗粒含量为0.3-0.5个/ml ＜0.1NTU
去除总大肠菌群
安之源超滤膜技术
安之源超滤膜分离技术一、安之源超滤膜分离技术1.1 超滤膜过滤原理超滤是一种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，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的，参见图1-1。
1：超滤膜过滤原理1.2 超滤膜材料及特性目前制造中空纤维超滤膜的主要材料有聚丙烯腈（P AN）、聚砜（PS F）、聚醚砜（P ES）、聚偏氟乙烯（P VDF）、聚氯乙烯（PVC）等。
a) P VC膜-具有优良的化学稳定性，有耐酸、耐碱以及耐水解的性能，能广泛应用于各种领域；-膜丝具有很好的强度和柔韧性，不容易断裂；-膜丝内外表面平整、光滑，有光泽，膜丝不易污染；-PV C膜材料是国内的食品级材料，并且经过亲水改性，具备很强的抗污染性。
b) PV DF膜-耐紫外线和γ射线辐射，有优良的耐污染和化学侵蚀性能；-耐热温度可以达到140℃，可采用超高温的蒸汽和环氧乙烷杀菌消毒；-能在较宽的PH（1-13）范围内使用，可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。
c) 合金PAN膜比传统的P VC、P VDF、PES、PSF膜更好寿命长、是其他膜的1倍以上；滤精度高、100%的过滤细菌和病毒；通水量比其他膜高于正常流量等；保存时间长，以干膜的形式储藏等优点1.3 膜材料的改性通过改性，可以使膜材料达到预期的某种性能要求，如提高机械强度，改善亲水性和改变荷电性等。
常见的改性方法主要有接枝改性和共混改性，使用PA N共混改性后制成的超滤膜通常称之为改性PAN或合金P AN膜1.4 膜的亲水性和疏水性一般而言，膜的分离体系均为水相体系。
亲水性的膜表面与水形成氢键，使之处于有序结构，当疏水溶质要接近膜表面，必须打破这种有序结构，显然不易进行，所以膜面不易被污染。
2.3 超滤分离技术1
（4）采用具有抗污染性的修饰膜；
（5）定期对膜进行清洗和反冲。
2. 膜污染
• 膜污染(fouling) ：指料液中某些组分在膜表面或
膜孔中沉积导致渗流率下降的现象。
• 污染也可定义为由于被截留的颗粒、胶粒、乳
浊液、悬浮液、大分子和盐等在膜表面或膜内
的(不)可逆沉积，这种沉积包括吸附、堵孔、沉
淀、形成滤饼等。
膜通量随时间变化的趋势。 可以从中区别浓差极化和污染
造成膜通量持续下降的原因是膜的污染
减少或防止膜污染的方法
① 料液预处理：热处理、pH调节、离子交换、加入离
子隐蔽剂、预过滤、加入稳定剂等； ② 对膜表面进行改性：亲水性膜及膜材料电荷与溶质电 荷相同的膜较耐污染； ③ 通过实验选择最佳孔径的膜； ④ 膜结构选择：不对称结构膜较耐污染。 ⑤ 溶质浓度，料液流速与压力的控制：选择合适压力与 料液流速，避免“凝胶层”形成，可得到膜的最佳透 水率。
三、超滤在食品工业中的应用
• 果蔬汁的灭菌与澄清：灭菌可以延长保质期，澄 清可以出去单宁、果胶、酚类等易浑浊的化合物。 • 乳制品工业中的应用：乳清浓缩、奶酪的生产等。 • 在大豆分离蛋白中的应用：分离的大豆分离蛋白 灰分较少，蛋白质含量较高，氮溶解指数高。
1. 果蔬汁的灭菌与澄清
2. 乳制品工业中的应用
超滤的基本原理
• 超滤法的墓本原理可以用“筛分”理论来说明，膜的表面 具有无数微孔，在压力的驱动下，这些不同孔径的孔眼像 筛子一样，把溶液中的分子直径相应大于它们的微粒、悬 浮物、胶体和高聚物等截留住，从而达到分离的目的：
超滤技术的特点
• 超滤可在常温下进行，那些对热敏感物质，如果汁、酶 制剂、药品蛋白质制剂等的分离、浓缩、精制，都可在 不影响质量下进行。 • 超滤过程不发生相变，因此与一般相变分离法或其他分 离法相比，它的能耗低。 • 超滤过程仅以压力作驱动力，故装置结构简单，操作方 便，维修容易。 • 应用范围广泛：用于从水中分离细菌、大肠杆菌、热原、 病毒及胶体微粒、大分子、有机物质等。还可适用于许 多特殊溶液体系的分离，如血液净化，蛋白质精制以及 把溶液中的大分子有机物与无机盐分离开来。
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12.国产超滤膜与进口膜截留分子量以及膜的 耐用性差异较大，超滤膜的更换可能导致试 验参数的较大改变。
实例介绍
一、***注射液 拟采用超滤法，除去树脂、鞣质、色素等较 大分子无效物质。为了优选超滤条件，工艺 优选中选用中空纤维超滤膜（聚砜膜）为主 件，药液采用不同孔径（分子量分别为6000 和10000）的膜，分别超滤作比较，选择适合 该制剂超滤用膜。
截留值的意义：截留值为1万的膜应可将溶液 中1万分子量以上的溶质绝大多数（90％以 上）截留在膜前。但是实际上溶质分子能否 通过或者通过多少，还与分子形态、溶液条 件及膜孔径的分布差异等有关，即相同分子 量的物质被截留的百分率并不完全相同。故 而，截留值只是一个名义值，实际工作时还 会因为不同溶液而有所差异。
内压式膜组件工作原理
外压式膜组件工作原理
中空纤维膜内压式设备简图：
中空纤维膜外压式设备简图：
ห้องสมุดไป่ตู้
超滤膜材质及常规工作参数
膜材料：聚砜、聚醚砜、醋酸纤维素、聚丙烯腈、 聚偏氟乙烯、磺化聚砜、聚酰亚胺、 ＰＤＣ聚砜、 聚砜酰胺、等。 超滤膜pH使用范围 2-13（聚砜膜） 1-14（聚醚砜膜） 工作温度 5-45℃ 工作压力 0.1-0.2MPa 超滤速度与膜面积及工作压力等相关
1.天然药物、注射液的精制 2.蛋白、酶、核酸、多糖类药物的浓缩分离 3.蛋白质和酶类制剂的超滤脱盐 4.不同分子量生化药物的分级分离和纯化 5.不能消毒灭菌的制剂超滤除菌 6.酒类、饮料的超滤，提高澄清度 7.电子工业中高纯水的制备 8.环保工程中排放水的处理和回收有用物质
超滤膜分离技术特点
相对其他分离方法，具有以下特点： 1.操作条件温和，无相变化 2.不需加热，不需添加任何化学试剂 3.操作简单，滤膜可反复多次使用 4.可有效滤除药液中微粒、胶体、大分子物 质 5.可滤除细菌、热原 6.能耗少，工艺流程短
超滤膜分离技术介绍
2005-12-7
超滤膜分离技术简介
超滤（简称UF）：是以压力为推动力，利用 超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分 过程。其分子切割量一 般为1000到 50万，孔 径为10-100nm。超滤技术是nm数量级进行选 择性滤过的分离技术，广泛应用于医药、化 学、机械、电子、环保、食品等领域。
8.溶质的溶解度：溶解度低的容易形成凝胶 层，因而滤速慢。 9.溶质间的相互作用：溶液中同时含有多种 溶 质时，大分子物质可能形成次级膜而影响小 分子的通过；溶液中含有表面活性物质时， 可使得聚集的分子囊束分散，从而使截留下 降，提高滤速。
超滤膜设备的使用须知
1.对水质的要求:色度小于5，浊度小于3mg/L, 粒径小于2um，pH2-13，温度5-45 ℃。清洗 用水可用超滤水、注射用水、纯化水 2.初次使用时前处理：放掉超滤膜组件中的 保 护液，泵入清洗水超滤10min，压力不大于 0.15MPa；采用0.2％-0.5％氢氧化钠溶液循环 清洗30min，浓缩液口排液量应略大于超滤口
7.超滤膜的堵塞，分为超滤膜空隙内的溶质 吸 附和堵塞及超滤膜表面浓度极化凝胶层和溶 质吸附几种形式，简单的等压循环冲洗以及 化学洗涤可明显改善膜表面的堵塞状况，多 次化学洗涤及反洗操作（中空纤维膜）可确 保膜内残留物的基本清除。 8.超滤过程中有效成分及杂质成分的转移情 款 并不相同，超滤初期及末期超滤液纯度发生 改变，一般初期纯度高于末期纯度。小试至
中试处方量差异较大时超滤参数不可线性放 大。 9.超滤前必须进行药液预处理，可采用微滤、 冷藏高速离心或再小截流分子量超滤前外加 大分子量超滤膜进行分级超滤。 10.有机试剂、高浓度乙醇、过高或过低pH药 液均可增加超滤膜的脆性，降低其耐压性， 影响膜的正常使用；紫外光灯可加速膜的老 化。
11. 中空纤维膜价格较低，国内成熟的制造技 术，但没有统一的标准，可承受压力低，不 易清洗，易损伤，死体积较大，料液浪费较 多，无法对其进行完整性测试；国内无成熟 板式膜的制备技术，国外有成套产品，制备 技术与检测技术比较完整，膜可承受压力 高，易清洗，不易损伤，死体积较小，料液 浪费较少。卷式膜则介于中空纤维和板式膜 之间。
4.药液温度：药液温度低，粘度大，超滤速 度 较慢。 5.粘度:药液粘度高，超滤速度慢，在可能的 温度范围内应升高温度，以降低粘度。 6.压力：增加压力不一定都能使超滤速度加 快，只有在药液浓度较小时，增加压力可提 高超滤速度。 7.pH值：一些蛋白质溶液在等电点附近滤速 慢，应该调节pH偏离等电点。
3.3 停机前10min将回液口全开，关闭超滤 口，进行等压冲洗，以便使膜表面残留物清 除干净，停机后关闭所有阀门。 4.清洗： 当遇到下列情况时需要停止使用实行清洗： a.进液压力明显增高，超滤出液流量明显减 少 b.用于生物、生化、发酵等单元操作完成 5.清洗方法： 等压清洗：以料液泵为动力，全开浓液口， 全关超滤口，循环冲洗膜面残留杂质。
静态超滤
搅拌型超滤
错流薄层层流型超滤
错流湍动型超滤
超滤膜设备的组成
超滤膜设备由超滤泵、粗滤设备、超滤膜组 件及管道构成。超滤膜组件有板式膜、中空 纤维膜、卷式膜、管式膜等类型。目前具用 板式膜及中空纤维膜使用的经验。应用中空 纤维膜根据药液流向的不同，分为内压式超 滤及外压式超滤。
中空纤维膜内压式及外压式工作原理
实际应用过程中应注意操作中的多次循环洗 膜、超滤结束后等压冲洗以及立即进行水 洗、碱洗。一般碱洗后以碱液浸泡后再洗涤 1-2遍方可干净。 6.超滤对树脂、热原的去除效果与不同截留 分子量以及超滤参数相关。截留分子量小， 对热原、树脂的截留良好；超滤时压力过大 或药液浓度过大，树脂可能未完全除尽。超 滤去除微粒、脱色、脱盐、提高澄明度效果 良好。
超滤及普通滤过的不同
相对普通滤过的差异： 名 称 普通滤过 孔 径 微米级 孔 结 构 直孔 分离对象 固 -液 过滤方式 静态压滤 反复使用 复杂或者不可
超 滤 纳米级 不对称孔 液 -液 错流加压 可重复使用
几个滤过精度的概念： 高效滤纸过滤： 30-80um 垂熔玻璃滤过： 1.5-30um 微滤滤过精度： 0.02-14um 超滤滤过精度 ： 10-100nm
致密细孔，引起膜的内堵塞，又不会停留在 膜面形成表面的堵塞，而小分子物质和溶剂 则可在压力驱动下穿过致密层的微孔后，即 能顺利穿过下部的疏松支撑层，进入膜的另 一侧，从而使超滤膜在连续运行过程中保持 相对较为恒定的通透量及分离效果。
附图：锥形结构超滤膜示意图
基本概念
超滤膜孔径规格：非尺寸大小为指标，以分 子量截留值为指标。 分子量截留值：当溶液中溶质的分子量超过 该数值时，采用此膜进行超滤，该溶质可基 本被阻留。
超滤基本原理
溶液体系经加压泵通过超滤膜，在压力作用 下在超滤膜表面发生分离，溶剂和其他小分 子溶质通过滤膜，大分子溶质和微粒（蛋白 质、病毒、细菌、胶体等）被滤膜阻留，从 而达到分离、提纯和浓缩的目的。
附图：超滤示意图
超滤膜的结构特点
超滤膜上微孔具有不对称结构，在滤膜的工 作面上有一层极薄的致密层，该层上微孔孔 径一般小于20-150A，下部为结果相对疏松的 支撑层，空隙大于150A。超滤膜的锥形非对 称膜结构，可使得以液体在分离过程中大分 子溶质随溶液切向流经膜表面时，由于液体 的快速流动使得这些物质既不能进入膜面的
采用注射用水清洗超滤组件40min以上，浓缩 液口排液量应略大于超滤口。排尽组件内水 液，即可正常使用。 3.设备运行的注意事项： 3.1 开机前须将超滤口及浓液口（回液口）完 全打开后方可启动加料泵，缓缓开启进液 口，组件内充满药液后，调整回液口至工作 压力。 3.2 工作压力保持在0.1-0.2MPa
b.以0.2％-0.5％盐酸溶液浸泡2h，循环清洗1 小时。 c.用注射用水或超滤水清洗超滤膜组件至排出 液pH6-7 清洗液分别用分析纯试剂氢氧化钠及盐酸以 注射用水或超滤水配制。 6.设备保养： a.间断使用的保养：停止使用三天以内，可 将 超滤组件加满注射用水，每天换水一次。
b.长期停用的保养：配制2％戊二醛（或者双 氧水、甲醛）和5％甘油的混合水溶液注满超 滤组件。环境温度低于0℃时可适当增加甘油 比例。 c.超滤组件严禁溶液冻结，不得脱水保存，不 可长时间用有机溶剂浸泡。
超滤设备的类型
1.静止型：静态操作，浓度极化显著 2.搅拌型：搅拌操作，可减轻浓度极化 3.错流湍动型：液体高速流过膜面，减轻浓 度 极化 4.错流薄层层流型：采用结构变化限制边界 层 厚度以减轻浓度极化 由于工业化生产中需要较大的膜面积，一般 采用后2种类型超滤设备。
附图：不同类型超滤设备示意图：
实际应用的部分超滤经验
1.超滤膜的选择根据目标成分具体情况及超 滤 目的进行，分子量不是判断超滤膜可用与否 的唯一标准。 2.超滤膜的通透量均是在纯水条件下工作曲 线 制订的，选择超滤膜时考虑实际应用时药液 的多种溶质、浓度、粘度等多方面影响适当 放大。
3.除溶质分子大小、形状外，药液浓度对超 滤 速度及成分转移率的影响较为显著。药液过 浓，超滤速度极慢且由于提高超滤压力或者 超滤时间较长，超滤液中杂质较多。 4.超滤过程中药液流速提高对超滤速度与超 滤 液有效成分的纯度具有改善作用。超滤初期 及全过程的多次循环洗膜操作可降低超滤膜 的堵塞状况。 5.中空纤维膜具有污染严重难清洗的缺点。
显著不同点：浓度极化现象 浓度极化是指不以浓度差为推动力的传质过 程中出现的浓度分布现象，分为两种情况： 1.对于一般溶液，在超滤过程中溶剂透过膜 时 所挟带的溶质由于膜的拦阻在膜前累积，形 成高浓度区，这些溶质以浓度差为推动力， 借浓度差扩散的方式返回料液主体，从而降 低了膜的截留性能。
2.对于浓溶液，浓度极化现象使膜表面的溶 液 浓度增高，由于蛋白、多糖等有亲水基团的 大分子溶质在膜表面可形成凝胶层，起到次 级膜的作用，对溶剂的流动产生阻力。此时 增加压力并不能增加超滤溶剂的通量，只能 使凝胶层加厚，所增加的压力都消耗于克服 增厚的凝胶层的流动阻力。一般可采用强化 搅拌、提高流速、薄层层流等措施降低边界 层和凝胶层的厚度，提高溶剂通量。