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1861年，施密特首次公开了用牛心胞膜截留可溶性阿拉伯胶的实验 结果；
1896年，马丁制备了第一张人工超滤膜，可以部分截留蛋白质； 60年代，美国马萨诸赛州大学的迈克尔利斯利用不同比例的酸性和
碱性高分子电解质混合物，以水—丙酮—溴化钠为溶剂首先制成各种 不同截留分子量的超滤膜，并主持开办了亚米康公司，开始了超滤膜 的商品化生产；
8
发展史
近几十年来，随着高分子材料的发展，出现了一批高透水 性能，高辨别率的超滤膜，促使了超滤技术的飞速发展。
我国对超滤技术的开发比国外迟了10余年的时间，70年 代起步，首先研制了管式超滤膜及组器；
80年代是快速发展的阶段，先后研制成功了中空纤维， 卷式和板式超滤装置。目前，超滤膜已有：PS、PAN、 PES、PSA、PP、PE、PVDF等十余个品种。
汁原味。
13
某种碱性蛋白酶超滤工艺与传统工艺的 比较
项目
刮板真空浓缩
超滤
处理量（t/d)
10
10
单位面积投资/元
15837
1630
有效脱水面积/m2
6
35
实际有效工作时间
24
8.3
/(h/d)
电耗/kw.h
58.5
7.5
煤耗(kg/d)
812.32
0
产品收率
85.23
92.27
14
应用和市场
乳品工业：分离和回收蛋白，乳糖和脂肪的预浓 缩
水处理：除浊，无菌水，反渗透前处理 废水处理：回收水中有效成分，实现零排放 生物技术：酶和微生物的分离；膜生物反应器 医药和治疗：血液过滤；中药制剂的生产 食品加工：果汁和酒类的澄清
15
基本术语
产水量：单位时间，单位膜面积透过膜的液体量．单位为 Ｌ/Ｍ2h。
截留分子量(MWCO)：截留率为０.9(0.95)时被膜截留 的最小物质的分子量。
10
超滤过程的原理
在膜两侧压力差的作用下，以超滤膜为过 滤介质。在一定压力下，当溶液流过膜表 面时，只允许水、无机盐和小分子物质透 过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白 质和微生物通过，以达到溶液的净化分离 和浓缩的目的
11
原料液
浓缩液 UF膜
透过液
超滤原理示意图
12
超滤分离的特性
1、能耗低； 2、设备体积小，结构简单，便于快速上马； 3、易于操作管理； 4、在分离过程微观环境质变化小，能保证原
超滤膜分离技术
1
超滤膜分离技术的主要内容
➢ 导论 ➢ 超滤膜 ➢ 膜结构和性能表征 ➢ 膜组器 ➢ 过程设计 ➢ 浓差极化 ➢ 污染和清洗 ➢ 应用
2
第一章 导论
膜分离过程的定义和分类 发展史 应用和市场 基本术语
3
膜过程的定义
膜:起栅栏作用,阻止块体移动(mass movement)而允许一 个或几个物类有序通过的相。
便，成本低 缺点：耐酸碱性能差（pH4-6）；耐溶剂
性能也差 ;使用温度低(30-35℃);耐微生 物降解差;
21
聚砜类
PS、SPS、PES等 优点：优良的机械强度和耐高温、耐化学
侵蚀性；使用温度范围广；pH 范围广；耐 氯性能好； 缺点：膜为疏水性，易污染。
22
聚烯烃类
PP、PAN 机械强度好，而且耐热，耐化学性能较好，
90年代这些不同的超滤装置都获得广泛应用并取得显著 的社会、经济和环境效益。
超滤的发展方向： 研制截留分子量更加敏锐，抗污染能力更强的超滤膜及组 器。
9
超滤膜对溶质的分离过程
超滤膜对溶质的分离过程主要有：
1.在膜表面及微孔内吸附； 2.在孔中停留而被除去（阻塞）；
3.在膜表面的机械筛留（筛分）。
截留率(%)：在特定条件下膜对溶质截留能力的定量量度。 透过率（%）：溶质在膜上的透过性能＝１－截留率。 亲疏水性：膜与水的亲和能力的量度。 超滤浓水：超滤过程中未透过膜而排出的水。 跨膜压差：膜截留液侧与透过液侧的压力差.
16
基本术语
浓缩因子：进料液பைடு நூலகம்最初体积（质量）与超滤后 浓缩液的最终体积（质量）的比率
全过滤（死端过滤 ）：通过往浓缩液中加入溶剂 来实现分离的过程。（连续和间歇）。
错流过滤：指部分进水透过膜元件形成产水，其 余部分形成浓水的过滤方式。
浓差极化：被膜截留的溶质在膜表面聚积导致溶 剂迁移阻力的增加或局部渗透压的增加（该两者 均使通量下降）并可能改变膜的截留性能的现象。
流动沟：膜组件中流体流动的空间。 膜组件：膜单元和承装该膜单元的筒体（压力容
超滤（ultrafiltration,UF）是以压力为驱动力，利用合 成的高分子半透膜高精度的截留性能进行固液分离或使不 同分子量物质分级的膜法分离技术。
超滤介于纳滤与微滤之间，它的定义域为截留分子量 5000—500000左右，相应的孔径大小的近似值为2×109—100×10-9米。
4
微 滤 (MF) 超 滤 (UF) 纳 滤 (NF) 反 渗 透 (RO)
是目前用的较多的膜材料。
23
含氟类材料
PVDF、PTFE 这类材料制备的超滤膜是品质最好的膜，
有优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀 性。使用温度范围广，可在强酸、强碱和 各种有机溶剂条件下使用 缺点是材料疏水性强
大分子物质 低分子物质 离子级物质
分离
的分离
的分离
操作压力低 操作压力中 操作压力高
对称/不对称结 构
根据粒子大小 分离
不对称结构 不对称结构 不对称结构
根据粒子大 尚不清楚 根据溶解度
小分离
和扩散系数
7
发展史
早在1748年耐克特发现水可以渗入到装有酒精的猪膀胱内，这是人 类认识膜分离现象的开始；
悬浮颗粒 大分子 糖 ,二 价 盐 ,解 离 酸 单价盐、非解离酸
水
压力驱动膜过程示意图
5
微滤
常规过滤
超滤
纳滤 反渗透
粒子大小 0.0001 0.001 0.01
0.1
1.0
10
100
1000 微米
离子范围
大分子范围
微粒
细粒
粗粒
压力驱动膜的界限
6
各种压力驱动膜过程的比较
MF
UF
NF
RO
粒子分离 操作压力低
器）组成组件。
17
第二章 超滤膜
超滤膜的分类 按膜材料的化学组成 膜的物理形态 膜的制备方法
18
按膜材料超滤膜可以分为
有机高分子材料 无机材料
19
有机高分子材料
纤维素酯类 聚砜类 聚烯烃类 含氟类材料 其他高分子材料
20
纤维素酯类
主要有CA、CTA、CA-CN 优点：亲水性好，成孔性好，材料来源方
1896年，马丁制备了第一张人工超滤膜，可以部分截留蛋白质； 60年代，美国马萨诸赛州大学的迈克尔利斯利用不同比例的酸性和
碱性高分子电解质混合物，以水—丙酮—溴化钠为溶剂首先制成各种 不同截留分子量的超滤膜，并主持开办了亚米康公司，开始了超滤膜 的商品化生产；
8
发展史
近几十年来，随着高分子材料的发展，出现了一批高透水 性能，高辨别率的超滤膜，促使了超滤技术的飞速发展。
我国对超滤技术的开发比国外迟了10余年的时间，70年 代起步，首先研制了管式超滤膜及组器；
80年代是快速发展的阶段，先后研制成功了中空纤维， 卷式和板式超滤装置。目前，超滤膜已有：PS、PAN、 PES、PSA、PP、PE、PVDF等十余个品种。
汁原味。
13
某种碱性蛋白酶超滤工艺与传统工艺的 比较
项目
刮板真空浓缩
超滤
处理量（t/d)
10
10
单位面积投资/元
15837
1630
有效脱水面积/m2
6
35
实际有效工作时间
24
8.3
/(h/d)
电耗/kw.h
58.5
7.5
煤耗(kg/d)
812.32
0
产品收率
85.23
92.27
14
应用和市场
乳品工业：分离和回收蛋白，乳糖和脂肪的预浓 缩
水处理：除浊，无菌水，反渗透前处理 废水处理：回收水中有效成分，实现零排放 生物技术：酶和微生物的分离；膜生物反应器 医药和治疗：血液过滤；中药制剂的生产 食品加工：果汁和酒类的澄清
15
基本术语
产水量：单位时间，单位膜面积透过膜的液体量．单位为 Ｌ/Ｍ2h。
截留分子量(MWCO)：截留率为０.9(0.95)时被膜截留 的最小物质的分子量。
10
超滤过程的原理
在膜两侧压力差的作用下，以超滤膜为过 滤介质。在一定压力下，当溶液流过膜表 面时，只允许水、无机盐和小分子物质透 过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白 质和微生物通过，以达到溶液的净化分离 和浓缩的目的
11
原料液
浓缩液 UF膜
透过液
超滤原理示意图
12
超滤分离的特性
1、能耗低； 2、设备体积小，结构简单，便于快速上马； 3、易于操作管理； 4、在分离过程微观环境质变化小，能保证原
超滤膜分离技术
1
超滤膜分离技术的主要内容
➢ 导论 ➢ 超滤膜 ➢ 膜结构和性能表征 ➢ 膜组器 ➢ 过程设计 ➢ 浓差极化 ➢ 污染和清洗 ➢ 应用
2
第一章 导论
膜分离过程的定义和分类 发展史 应用和市场 基本术语
3
膜过程的定义
膜:起栅栏作用,阻止块体移动(mass movement)而允许一 个或几个物类有序通过的相。
便，成本低 缺点：耐酸碱性能差（pH4-6）；耐溶剂
性能也差 ;使用温度低(30-35℃);耐微生 物降解差;
21
聚砜类
PS、SPS、PES等 优点：优良的机械强度和耐高温、耐化学
侵蚀性；使用温度范围广；pH 范围广；耐 氯性能好； 缺点：膜为疏水性，易污染。
22
聚烯烃类
PP、PAN 机械强度好，而且耐热，耐化学性能较好，
90年代这些不同的超滤装置都获得广泛应用并取得显著 的社会、经济和环境效益。
超滤的发展方向： 研制截留分子量更加敏锐，抗污染能力更强的超滤膜及组 器。
9
超滤膜对溶质的分离过程
超滤膜对溶质的分离过程主要有：
1.在膜表面及微孔内吸附； 2.在孔中停留而被除去（阻塞）；
3.在膜表面的机械筛留（筛分）。
截留率(%)：在特定条件下膜对溶质截留能力的定量量度。 透过率（%）：溶质在膜上的透过性能＝１－截留率。 亲疏水性：膜与水的亲和能力的量度。 超滤浓水：超滤过程中未透过膜而排出的水。 跨膜压差：膜截留液侧与透过液侧的压力差.
16
基本术语
浓缩因子：进料液பைடு நூலகம்最初体积（质量）与超滤后 浓缩液的最终体积（质量）的比率
全过滤（死端过滤 ）：通过往浓缩液中加入溶剂 来实现分离的过程。（连续和间歇）。
错流过滤：指部分进水透过膜元件形成产水，其 余部分形成浓水的过滤方式。
浓差极化：被膜截留的溶质在膜表面聚积导致溶 剂迁移阻力的增加或局部渗透压的增加（该两者 均使通量下降）并可能改变膜的截留性能的现象。
流动沟：膜组件中流体流动的空间。 膜组件：膜单元和承装该膜单元的筒体（压力容
超滤（ultrafiltration,UF）是以压力为驱动力，利用合 成的高分子半透膜高精度的截留性能进行固液分离或使不 同分子量物质分级的膜法分离技术。
超滤介于纳滤与微滤之间，它的定义域为截留分子量 5000—500000左右，相应的孔径大小的近似值为2×109—100×10-9米。
4
微 滤 (MF) 超 滤 (UF) 纳 滤 (NF) 反 渗 透 (RO)
是目前用的较多的膜材料。
23
含氟类材料
PVDF、PTFE 这类材料制备的超滤膜是品质最好的膜，
有优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀 性。使用温度范围广，可在强酸、强碱和 各种有机溶剂条件下使用 缺点是材料疏水性强
大分子物质 低分子物质 离子级物质
分离
的分离
的分离
操作压力低 操作压力中 操作压力高
对称/不对称结 构
根据粒子大小 分离
不对称结构 不对称结构 不对称结构
根据粒子大 尚不清楚 根据溶解度
小分离
和扩散系数
7
发展史
早在1748年耐克特发现水可以渗入到装有酒精的猪膀胱内，这是人 类认识膜分离现象的开始；
悬浮颗粒 大分子 糖 ,二 价 盐 ,解 离 酸 单价盐、非解离酸
水
压力驱动膜过程示意图
5
微滤
常规过滤
超滤
纳滤 反渗透
粒子大小 0.0001 0.001 0.01
0.1
1.0
10
100
1000 微米
离子范围
大分子范围
微粒
细粒
粗粒
压力驱动膜的界限
6
各种压力驱动膜过程的比较
MF
UF
NF
RO
粒子分离 操作压力低
器）组成组件。
17
第二章 超滤膜
超滤膜的分类 按膜材料的化学组成 膜的物理形态 膜的制备方法
18
按膜材料超滤膜可以分为
有机高分子材料 无机材料
19
有机高分子材料
纤维素酯类 聚砜类 聚烯烃类 含氟类材料 其他高分子材料
20
纤维素酯类
主要有CA、CTA、CA-CN 优点：亲水性好，成孔性好，材料来源方