超濾器問題分析

由于超濾器的物質分離功能是依靠“膜”來實現(xiàn)的，所以，它和其他膜分離設備一樣，在使用過程中，總會發(fā)生膜污染和通量的遞減。不過，這個問題對于以濾膜篩分為原理的超濾器來說，更為顯著。這種膜污染常發(fā)生在三種場合，即濃差極化、大溶質的吸附和吸附層的聚合。

超濾器濃差極化

超濾器運行時，溶質中分子混合物由靜壓力帶到膜表面，某些分子透過膜，而另一些分子則被阻止。這就導致在臨近膜表面的邊界層中被阻止組分的聚集，且常常 因溶解度過飽和而沉積在膜的表面，形成凝膠層，致使透過組分的量減少，因而，降低了膜的通量，改變了對低分子物質的截留率和過濾特性。 但是，濃差極化產(chǎn)生的作用是“可逆”的。所以，是可以減輕和加以控制的。

超濾器膜的污染

主要有兩種情況：一種是附著層，它是由料液（原水）中懸浮物堆積于膜面（濾餅）、 由溶解性有機物濃縮后粘附于膜面（凝膠層）、由溶解性無機物生成的水垢積附于膜面（水垢層）以及由膠體物質或微生物等吸附于膜面（吸附層）所構成;另一種是堵塞，即由上述料液中溶質等濃縮、結晶或沉淀致使膜孔產(chǎn)生不同程度的堵塞。由于膜污染是亞微細粒子或小分子溶質吸附、積累在膜表面或在膜孔中結晶沉積所致，所以，膜污染引起通量衰減往往是不可逆的。濃差極化和膜污染都能引起膜性能的變化，使膜的實用性能變壞，而膜污染是膜通量和分離性能下降的主要 原因。因此，對于超濾器來說，要特別注意區(qū)別情況進行維護和膜的污染控制與處理。

可廣泛應用在各種凈化、濃縮、提純、澄清回收、除菌工藝中，涵蓋水處理、食品飲料、酒類、醫(yī)藥、工業(yè)、生物工程、金屬加工、表面涂裝等各個領域。生物醫(yī) 藥行業(yè)，中成藥分離提純，反滲透、納濾的前處理，礦泉水、山泉水、直飲水過濾，低度白酒去濁除菌，果汁、飲料、啤酒及其它酒類的精制、澄清過濾，化工、環(huán) 保行業(yè)過濾回收，綜合利用。

超濾是以膜兩側壓力差為動力，以機械篩分原理為基礎的一種溶液分離過程，使用壓力通常為0。2MPa-- 0。6MPa，分離孔徑1nm--0。1μm，可廣泛應用于物質的分離、 濃縮、提純。超濾過程無相轉化，常溫操作，對熱敏性物質的分離尤為適宜，并具有 良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能，能在60℃以下，PH為2-11的條件下長期連續(xù)使用。超濾器作為膜分離設備，它的關鍵部分是一種由極薄的表皮層構成的不對稱半透膜。與反滲透器不同的是其截留的溶質分子量大，約300～3×105，操作壓力一般為0。2～0。4MPa。超濾器對去除溶液中的微粒、膠 體、細菌、熱源和各種有機物有較好的效果，在水處理系統(tǒng)工程中和物質分離領域里，愈來愈成為不可缺少的設備。但是，隨著運行時間的增長，超濾器性能逐漸下 降的問題顯得比較普遍和突出。

超濾器的維護與污染預防控制，首先要根據(jù)其膜材料和膜分離特點，從設計、工藝流程到設備操作運行、儲運和停機保養(yǎng)等各個環(huán)節(jié)加以考慮，制定維護與預防措 施，使?jié)獠顦O化的影響和膜污染減少到最低程度。多年來，國內外在理論研究與應用實踐的基礎上，積累了不少行之有效的經(jīng)驗和方法。

超濾器料液的有效處理

對料液（原水）采取有效的預處理，以達到膜組件進水的水質指標。如設計上在超濾器前先裝上孔徑為5～10μm的過濾器，以去除膠體、固體懸浮物及鐵銹等;或采用加入某類凝絮劑，進行預凝絮、預過濾;或改變溶液pH值等方法，以脫除一些能與膜相互作用的溶質。

超濾器改善力學條件

改善膜面附近料液（原水）側的流體力學條件。如提高超濾器的進水流速以增大膜面水流速度，或采用湍流促進器和設計合理的流道結構等方法，使被截留的溶質及時地被水流帶走。

超濾器日常沖洗

一般在超濾結束后向整個超濾系統(tǒng)注入清洗用水，排出料液（原水）進行沖洗1可采用等壓沖洗或壓差反洗（后者適宜中空纖維超濾器）。多少時間沖洗一次，每次沖洗時間是多少，要根據(jù)料液（原水）的實際情況和試驗來確定。

超濾器減少結構死角

在超濾設備設計中，除考慮清洗的要求外，還應注意減少設備結構中的死角和死空間間隙，以防止滯留物在此變質，擴大膜污染。

超濾器適當提高水溫

（以采用的超濾膜所允許的最高溫度為限），加速分子擴散，增大濾速;或降低膜兩側的壓差或料液濃度，均可減輕已經(jīng)產(chǎn)生的濃差極化現(xiàn)象。

超濾器消毒試劑的使用

為防止微生物、細菌及有機物的污染，常使用消毒試劑，如含氯試劑、過氧化物、碘化物等。一般每月需用濃度為1%～2%的H2O2清洗膜一次。

超濾器長期停用

（5d以上）、長期保管時，在設備中需用0。5%甲醛液浸泡。若保管三個月以上時，尚需每月用H2O2清洗一次。

超濾器膜的清洗與保養(yǎng)

在膜清洗保養(yǎng)中的最基本原則是不能讓膜變干。儲運、保存和不運轉時每個組件也應充水，使膜保持濕潤狀態(tài)。

超濾器膜面預處理

研究表明，在超濾前將膜表面進行適當?shù)念A處理，對減少膜面吸附有極大的幫助。例如，以一種對膜的分離特性不會產(chǎn)生很大影響的小分子化合物覆蓋住膜面，形成保護層，防止膜表面和料液中某些組分起作用。同時，它還可防止酶在膜處理過程中的失活。

超濾器膜的保存

膜是超濾器的關鍵部分，保存也很重要。不同的膜有不同的要求。對于聚砜中空纖維膜，停止運行時必須在濕態(tài)下保存，并以防腐溶液浸泡。對于醋酸纖維膜，為 使其水解降低至最低限度，保存于pH=4。5～5的去離子水中為宜，一般添加0。5%的甲醛溶液。對于芳香聚酰胺類膜，保存方法報道較少;但考慮水中游離 氯容易導致該膜破壞，所以最好不要放在自來水中，而應保存在離子水中。另外，根據(jù)實際水質和水處理要求，注意選擇膜材料，因為對溶質有強烈吸附的膜易被污 染和堵孔，且不易清洗。從抗污染的角度，預先考慮選擇膜材料也是比較重要的。

盡管已經(jīng)采取了上述的維護與預防控制措施，但是膜污染還是不同程度地客觀存在。因此，必須不斷地及時地進行對污染膜的處理，才能保證超濾器正常地工作和取得預期的效果。所以，應該較好地掌握處理技術，包括物理的和化學的方法。

超濾器等壓沖洗

適用于中空纖維膜超濾器。沖洗時首先降壓運行、關閉超濾液出口并增加原水（料液）進入速率。此時中空纖維內腔壓力隨之上升，直至達到與中空纖維外側腔體操作壓力相等，使膜兩側壓差為零，滯留于膜表面的溶質分子，即會懸浮于溶液中并隨濃縮液排出。

超濾器反沖洗

一般采用兩個超濾器并聯(lián)運行，用一個超濾器的出水對另一個超濾器進行反沖洗。這應在較低的操作壓力下進行（約132kPa左右），以免引起膜破裂。反沖洗時間一般需要20～30min。對于卷式超濾器，定時反沖洗是穩(wěn)定其產(chǎn)水量的必要手段。

超濾器水力反沖洗

研究結果表明，對于因長期連續(xù)運轉透水量下降而再生又有困難的超濾裝置，在停止運轉時用高純水浸泡靜置10h以上，然后再進行水力反沖洗是提高超濾透水量的有效方法。

超濾器采用混合流體

混合流體在低壓下沖洗膜表面15min。這種處理方法簡單，對于初期受有機物污染的膜的清洗是有效的。

超濾器去除污染物

對管式超濾器可采用軟質泡沫塑料球、海綿球（直徑略大膜管內徑），對內壓管膜進行清洗。在管內用水力讓泡沫、海綿球反復經(jīng)過膜表面，對污染物進行機械性 的去除。這種方法對軟質垢幾乎能全部去除，但對硬質垢則不但不易去除，且容易損傷膜表面。因此，該法特別適用于以有機膠體為主要成分的污染膜表面的清洗。

超濾器蒸汽消毒

蒸汽消毒可用于無機膜和聚砜膜組件。

超濾器化學清洗方法

超濾器化學清洗所采用的清洗劑種類，一般與反滲透器所用相同。但是，在具體選擇的時候，應根據(jù)污染的類型和程度、膜的物理和化學性能來選擇和確定清洗 劑。清洗劑可以單獨使用，但更多的情況下是復合使用。例如污垢的主要組成是無機物質像水垢、鐵鹽、鋁鹽等，則可用酸類、螯合劑、非離子型表面活性劑以及分 散劑的復合配方。如果污垢主要是有機污垢，包括粘泥和油類，則通常采用陰離子型或非離子型表面活性劑、堿類、氧化劑或還原劑、分散劑和酶洗滌劑的復合配方。

超濾膜又稱為中空纖維超濾膜?？讖浇橛诜礉B透和微濾之間，約0.01～0.1μm，常用作純水系統(tǒng)的后處理裝置，可用于截留溶液中各種微粒、大分子溶質、細菌、病毒、熱原等。超濾膜的孔徑是由一定分子量的物質進行截留試驗測定的，并以分子量的數(shù)值來表示，能夠濾除熱原的超濾膜的分子量通常為6000道爾頓（dalton）。

超濾膜又稱為中空纖維超濾膜?？讖浇橛诜礉B透和微濾之間，約0.01～0.1μm，常用作純水系統(tǒng)的后處理裝置，可用于截留溶液中各種微粒、大分子溶質、細菌、病毒、熱原等。超濾膜的孔徑是由一定分子量的物質進行截留試驗測定的，并以分子量的數(shù)值來表示，能夠濾除熱原的超濾膜的分子量通常為6000道爾頓（dalton）。

1、攪拌式超濾器 超濾器較小,內裝一平板膜,由高壓氣瓶提供壓力,用電磁攪拌子混合超濾器內的溶液,這種超濾器適于實驗室使用,。

2、循環(huán)流程料液由液槽泵入超濾組件,再回到液槽循環(huán)處理,適于處理小批量溶液。

3、單級放液流程料液在設備內循環(huán)處理,達到一定濃度后按一定體積比例放出。

4、多級放液流程把兩個或多個單級設備聯(lián)接而成,這種流程優(yōu)點多,為把溶液濃縮到一定濃度所需的時間少,。