微滤

中文名:微滤
外文名:micro-filtration
英文缩写:MF
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。

2、特点
微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和无机盐等通过，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。

属于精密过滤，具有高效、方便及经济的特点。

3、原理
微滤的过滤原理有三种: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0.1-10μm的粒子，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中截留机制：筛分、吸附及架桥，它们的微滤原理如下：
（1）筛分：微孔滤膜拦截比膜孔径大或与膜孔径相当的微粒，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。

微粒尺寸小于膜孔也可被截留。

（3）架桥：微粒相互堆积推挤，导致许多微粒无法进入膜孔或卡在孔中，以此完成截留。

4、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。

4、发展历程
微滤技术的研究是从19世纪初开始的，它是膜分离技术中最早产业化的一种，以天然或人工合成的聚合物制成的微孔过滤膜最早出现于19世纪中叶。

1907年Bechhold发表了第一篇系统研究微孔滤膜性质的报告。

1918年Zsigmondy等首先提出了商品规模生产硝化纤维索微孔过滤膜的方法，并于1921年获得专利，1925年在德国的哥丁根大学（University of Göttingen）成立了世界上第一个微孔滤膜公司“Sartorius GmbH”，专门生产和销售微孔滤膜。

第二次世界大战后，美国和英国也对微孔滤膜的制造技术和应用进行了广泛的研究，这些研究对微滤技术的迅速发展起到了推动作用，全世界微孔滤膜的销售量，在所有合成膜中居第一位。

据美国Freedonm公司的统计，2001年世界微滤膜材料的需求额为7.4亿美元，到2006年和2011年，这个数字将分别达到9.8亿美元和12.9亿美元。

微滤技术在中国的研究开发则较晚，基本上是20世纪80年代初期才起步，但其发展速度非常快。

截止至2005年，中国微滤技术已形成7000万元的年产值，占中国膜工业年产值的1/5，经济、社会效益也非常显著。

通过国家“十五”和“十一五”的科技攻关，中国的微滤技术改变了仅有醋酸-硝酸混合纤维素(CA-CN）膜片的局面，相继开发了醋酸纤维素(CA)、聚苯乙烯（PS）、聚四氟乙烯（PTFE）、尼龙等膜片和筒式滤芯，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE）、聚四氟乙烯(PTFE)等控制拉伸致孔的微孔膜和聚酯，聚碳酸酯等的核径迹微孔膜，无机微孔膜也有了白己的产品。

近十几年来，中国在微滤膜、组件及相应的配套设备方面
有了较大的进步，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。

与国外水平相比，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，这就抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。

5、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成为死端过滤。

死端过滤又称全量过滤，直流过滤[3]。

在死端过滤时，溶剂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，通常堆积在膜面上。

随着时间的增加，膜面上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]（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成为错流过滤。

错流过滤过程示意图
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，从而减轻了膜的污染。

膜透过速度也能在相对长的一段时间里保持在一个较高的水平。

6、所需器材
最主要的器材是微滤膜。

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。

微孔膜的规格有十多种，孔径从14μm至0.025μm，膜厚120～150μm。

微滤膜分类及制造工艺[3]
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。

[5]其操作压力在0.01-0.2MPa左右。

7、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）电子工业：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）医疗行业：除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体；
（5）食品工业：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，果汁的澄清过滤。

（6）化学工业：各种化学品的过滤澄清。