反渗透超滤设备

        超滤是一种以筛分为分离原理，以压力为推动力的膜分离过程，过滤精度在0.005-0.01μm范围内，
可有效去除水中的微粒、胶体、细菌、热源及高分子有机物质。可广泛应用于物质的分离、浓缩、提纯。超滤过程无相转化，常温下操作，对热敏性物质的分离尤为适宜，并具有良好的耐温、耐酸碱和耐氧化性能，能在60℃
以下，pH为2-11的条件下长期连续使用。^[4]

     
 超滤膜是利用纳米级的物理孔径在一定的压力作用下，对料液中的物质进行分离、净化、纯化和浓缩的一个纯物理过程，它不引起分离物质化学性质的变化，是一种非常安全和可靠的过滤和浓缩方法。^[5]

　　超滤膜的作用非常的大，其应用范围极其广泛，基本上涉及过滤的行业都可以用到过滤设备，基本过滤的行业如下：纯水与超纯水制备工艺中作为反渗透预处理以及超纯水的终端处理;工业用水中用于分离细菌、热源、胶体、悬浮杂质及大分子有机物;饮用水、矿泉水净化;发酵、酶制剂工业、制药工业的浓缩、纯化与澄清;果汁浓缩、分离;大豆、乳品、制糖工业、酒类、茶汁、醋等的分离、浓缩与澄清;工业废水与生活污水的净化和回收;电泳漆的回收。

　　超滤膜规格可按照膜材料的不同分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜。

　　有机膜主要是由高分子材料制成，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等等。根据膜形状的不同，可分为平板膜、管式膜、毛细管膜、中空纤维膜等。

　　无机膜中，陶瓷超滤膜在家用净水器中应用比较多。陶瓷膜寿命长，耐腐蚀，但出水有土味，影响口感。同时陶瓷膜易堵塞，清洗不易。中空纤维超滤膜由于其填充密度大，有效膜面积大，纯水通量高，操作简单易清洗等优势，被广泛应用于家用净水行业。

　　按膜的外形特征可将超滤膜分为：

　　①平板膜;

　　②管式超滤膜，内径>lOnm;

　　③毛细管式超滤膜，内径O.50～10.00nm;

　　④中空纤维超滤膜，内径<0.5nm;

　　⑤多孔超滤膜

　　超滤膜的应用范围

　　在乳品工业上的应用

　　国外已将超滤用于脱脂乳的浓缩，可制取含蛋白质高达50%---80%的脱脂浓乳。超滤已被证实为在乳清中浓缩和回收蛋白质的有效方法。

　　在净水器行业的应用

　　比较广泛的，家用超滤净水器，是目前市场上主流的净水器产品。它的核心部件是超滤膜。可去除溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等，具有使用压力低、产水量大、便于操作的特点。

　　在废水处理中的应用

　　目前已应用在汽车制造行业喷漆废水、金属加工废水以及食品工业废水的处理及有用物质的回收。超滤对水中的各类胶体均具有良好的去除特性，因而可以考虑扩大到凝结水精处理及离子交换除盐系统的预处理中。

　　在制酒原水制备中的应用

　　超滤膜组件应用于微型啤酒生产车间，通过检测膜装置的处理性能，表明采用超滤膜深度净化制酒原水，能够有效地降低水中多种污染物浓度，消除管网造成的二次污染，完全可以满足制酒工艺所需优质原水的要求。

超滤的作用非常广泛，它可以去除悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物、细菌和大肠杆菌等杂质。随着制膜工艺的发展，超滤的用途也越来越广泛，目前超滤膜技术已经用于海水淡化、中水回用、反渗透系统的预处理、冷凝水处理和超纯水制备中，超滤技术与常规预处理相比，具有标准化设计，投入少，产量高，无需连续加药，稳定性高，需劳动力少，占地面积小，自动化程度高，操作方便等优点。

超滤系统的主要处理单元为超滤装置。超滤膜作为本分离系统的核心处理部件，超滤膜采用材质为改性PVC的中空纤维，其表面活化层致密，支撑层为双排脂状结构，故拉伸强度高、跨膜压差小、反洗效果好、抗污染、使用寿命长，且能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的去除能力。

超滤设备特点

     
 对于大分子有机物有较好的去除效果受原水水质波动影响小，出水稳定处理过程中，微环境、PH等变化小运行压力低，节能效果明显操作简单，易于维护。结构紧凑、占地面积小。^[6]

由于系统模块化，用户可根据工程实际需要任意组合，单台或多台并列运行。预留多个进、出水口。用户可根据需要安排不同的冲洗、药洗顺序。整机经气体测试无漏点、耐压好、运行可靠。

超滤膜的分类

超滤膜按结构型式分为板框式（板式）、中空纤维式、纳米膜表超滤膜、管式、卷式等多种结构。其中，中空纤维超滤膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。中空纤维外径0.4-2.0mm，内径0.3-1.4mm，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万。原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式中空超滤膜。超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩液排除不致堵塞膜表面，可长期连续运行。

      超滤膜在葡萄酒净化中的应用

     
 超滤膜筛分是以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，原液流过膜表面，膜表面密布细小的微孔只允许水及小分子物质通过，形成透过液，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，实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大的胶体、铁锈
、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化。

　　一、超滤膜应用工艺

　　传统工艺：葡萄酒→处理→硅藻土过滤→纸板过滤→微孔滤膜过滤→清酒罐→异物捕集器→灌装

　　新工艺：葡萄酒→处理→0.2um错流膜过滤→清酒罐→异物捕集器→灌装

　　二、超滤膜应用优势

　　1、简化过滤工艺，仅仅等同于圆盘式硅藻土过滤设备的错流膜设备投资，直接省却纸板和微孔过滤器的设备支出。

　　2、以简单稳定的自动化操作代替繁琐、不可靠的硅藻土、纸板操作工艺，降低工人数量和劳动强度，杜绝工人操作水平对产品质量的影响。

　　3、过滤精度优于传统工艺，能显著提高澄清度，使葡萄酒更富光泽感，并稳定达到出酒微生物指标低于50个/毫升的国家卫生标准。

　　4、滤去果酒中影响非生物稳定性的胶体颗粒物质和大分子蛋白质，显著提高果酒的非生物稳定性，解决果酒的沉淀问题。

　　5、膜过滤对葡萄酒中有效的醇类、酸类和干浸出物等理化指标基本无影响。

　　6、酒行业应用成熟的设备设计和低廉的运行费用，其运行费用仅为传统工艺的30%，甚至更低。 

  一体化超滤净水设备

               ★产品特点：

       

           1、工艺稳定，设计合理，占地面积小；

           2、性能优异，采用选用超禹最新技术的超低压（永久亲水性膜）水通量大；

           3、技术先进，完全地低耗能运行，膜丝使用寿命长；

           4、产水量：1~50m?/h，可选；

           5、可根据进水水质选配合适的前置过滤装

置。

        ★应用领域：          

           ? 重大公共活动场所、灾害事故应急用水；

           ? 山泉水、井水。水库水净化；

     
     ? 农改水项目应用；^[7]

           ? 公共直饮水项目应用；

           ? 其它需要深度净水的用水项目。

     
 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤膜技术的应用领域已经很广，主要包括食品工业、饮料工业、乳品工业、生物发酵、生物医药、医药化工、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收以及环境工程等等。
^[8]

超滤设备的用途

      一、污水、废水的回收利用

一些西方国家曾经利用一些方法处理污水，但是处理之后的效果不佳，没有从根本上进行彻底的处理。此外，超滤设备其价格比较低为废水回收再利用提供了有力的条件。其实，从城市污水处理厂和工场中排出的废水经过处理之后完全可以再利用，然而此类做法在西方用户那里难以得到信赖。Windhoek曾经将污水处理厂的出水采用膜技巧回用为饮用水。

     
二、地表水处理

超滤设备大多数是利用在地表水处理之上的，处理后的水用于浇灌或作为反渗透的进水，来制备工业用水。这类工厂在荷兰等地的数量逐步上升。这种技巧供给了不用在购置越来越贵的饮用水就能就近取用地表水。

      三、生活饮用水处理

因为生活水平的提高，人们对饮用水的质量要求也就越来越高，水处理公司关注控制供水管网中存在的微生物的量。为了做到这一点，是以一种方法是停止昂贵、频仍的水质检验，或许在供水终端设置防止细菌和病毒进进的樊篱。采用UF系统，可以很是方便的建成多么的樊篱。超滤膜对细菌的往除率可以达到6log，关于病毒的往除率达到4log，是以水厂和用水者都不用在担心细菌和病毒的标题。因为饮用水的质量自身就很高，是以此时的膜系统可以可以采用很高的膜通量，可以达到135升/平米.小时。同时较高的进水前提，是以反冲频率和化学加强反洗的频率都可以很是低，产水量可以达到99%。假设需要还可以设立二级超滤设备，将第一级的反洗水进一步回用。

     四、用来进行海水淡化

中东地区是水资本缺乏最严重的处所。为懂得决这个标题，最早人们凡是采用蒸馏技巧。从十九世纪60年月，膜技巧被用于处理这些国家的缺水标题。可是，良多反渗透海水淡化(利用半透过膜为海水脱盐出产海水)(利用海水脱盐出产海水)系统面临着膜污染严重的标题。重要因为反渗透系统的传统的预处理方法无法供给靠得住的进水水质。是以尽年夜年夜都淡化工场，在远远低于其设计出水量的情况下任务，甚至有些工场的出水量达不到最后设计的30%。小型淡化装置的研究很是明白的剖明，超滤系统可以很是有掌握的控制海水的水质，为反渗透系统供给高质量的进水。耐久实验也剖明，超滤系统的出水SDI值可以很是好的控制在2以下。这些测试在超滤系统(又称为超滤设备)前不用用任何预处理，而且实用各类海水水质。

家用的超滤设备

       一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过
滤方法为超滤膜过滤。超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，也常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离，其应用领域在不断扩大。以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三类。

       
它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时，则微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.02～10μm；超滤膜(UF)为0.001～0.02μm；逆渗透膜(RO)为0.0001～0.001μm。由此可知，超滤膜最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。超滤膜的制膜技术，即获得预期尺寸和窄分布微孔的技术是极其重要的。孔的控制因素较多，如根据制膜时溶液的种类和浓度、蒸发及凝聚条件等不同可得到不同孔径及孔径分布的超滤膜。

     
 超滤膜一般为高分子分离膜，用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超滤膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式，广泛用于如医药工业、食品工业、环境工程等。我们都知道筛子是用来筛东西的，它能将细小物体放行，而将个头较大的截留下来。

可是，您听说过能筛分子的筛子吗？超膜 －－这种超级筛子能将尺寸不等的分子筛分开来！那么，到底什么是超滤膜呢？
超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米，也就是说只有一根头发丝的1‰！在膜的一侧施以适当压力，就能筛出大于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。超滤膜的结构有对称和非对称之分。

     
 
前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层过滤；后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超滤厨饮用两用机：①PP棉滤芯、②活性碳、③纳米膜表超滤膜滤芯、④复合滤芯，五级过滤设备多加了一个后置活性炭，六级的多加了一个矿化滤芯就成立市场上见到的直饮水机。更多级的就加更多针对性的滤芯。

　　用来制造超滤膜的材质很多，包括：聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚醚砜 (PES)、聚丙烯
(PP)、聚乙烯(PE)、聚砜(PS)、聚丙稀腈(PAN)、聚氯乙稀(PVC) 等。90 年代初，聚醚砜材料在商业上取得了应用;而 90
年代末，性能更优良的聚偏氟乙烯超滤开始被广泛地应用于水处理行业。因此聚偏氟乙烯和聚醚砜成为目前最广泛使用的超滤膜材料。

　　世韩超滤膜材质应用聚丙烯腈其英文简写PAN。由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头-尾方式相连的。外观为白色粉末状，密度为1.14~1.15g/cm
，加热至220~300℃时软化并发生分解。聚丙烯腈主要用于制造合成纤维(如腈纶)。

　　用85%以上的丙烯腈和其他第二、第三单体共聚的高分子聚合物仿制的合成纤维。聚丙烯腈纤维的中国商品名。俗称人造羊毛。20世纪40年代研制成功纯聚丙烯腈纤维，因染色困难、易原纤化，一直未投入工业化生产。后来在改善聚合物的可仿性和纤维的染色性的基础上，腈纶才得以实现工业化生产。各个国家有不同的商品名，腈纶密度一般为1.16～1.18克/厘米3，标准回潮率为
1.0%～2.5%。纤维的特点是蓬松性和保暖性好，手感柔软，并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。

　　主要用做人造纤维，俗称人造羊毛;制毛线、针织物(纯纺或与羊毛混纺)和机织物，尤其适宜作室内装饰布，如窗帘等。在材料学中常以聚丙烯腈为基体来合成多空材料，例如PAN基活性炭。

超滤设备应用领域

◆矿泉水：在矿泉水制造中，应用超滤技术，在工程设计中，将根据矿泉水的水源水质分析报告，针对性地选择膜的孔径和膜的类型，设计超滤设计。

◆食品：乳制品、果汁、酒、调味品等食品的生产中逐步采用超滤技术，如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖与水的分离，果汁澄清和去菌消毒，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，较传统方法显示出经济、可靠、保证质量等优点。

◆医药：在医药和生物化工生产中，常需要对热敏性物质进行分离提纯，超滤技术对此显示其突出的优点。用超滤来分离浓缩生物活性物(如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等)是相当合适的从动、植物中提取的药物(如生物碱、荷尔蒙等)，其提取液中常有大分子或固体物质，很多情况下可以用超滤来分离，使产品质量得到提高。

◆纯水、超纯水：工业用水的初级纯化，纯水超纯水制备RO预处理，纯水、超纯水终端处理。

◆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。

◆发酵：生化发酵液分离与精制、酶的浓缩与精制、糖及木糖醇澄清过滤。

A.超滤膜元件采用世界著名膜公司产品，确保了客户得到目前世界上最优质的有机膜元件，从而确保截留性能和膜通量。

B.系统回收率高，所得产品品质优良，可实现物料的高效分离、纯化及高倍数浓缩。

C.处理过程无相变，对物料中组成成分无任何不良影响，且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态，特别适用于热敏性物质的处理，完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端，有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。

D.系统能耗低，生产周期短，与传统工艺设备相比，设备运行费用低，能有效降低生产成本，提高企业经济效益。

E.系统工艺设计先进，集成化程度高，结构紧凑，占地面积少，操作与维护简便，工人劳动强度低。

F.系统制作材质采用卫生级管阀，现场清洁卫生，满足GMP或FDA生产规范要求。

G.控制系统可根据用户具体使用要求进行个性化设计，结合先进的控制软件，现场在线集中监控重要工艺操作参数，避免人工误操作，多方位确保系统长期稳定运行。

A.过滤系统要定期灭菌。
超滤膜可以截留细菌，但不可以杀死细菌，截留率再好的超滤膜也不能长期保证干净区不长一个细菌，有细菌就可能大量繁殖。直接影响到透过水质，譬如有的矿泉水成品中出现半透明丝状白色絮状的霉菌团，主要是系统被霉菌污染所致。因此，必须定期对周转环境及过滤系统进行定期灭菌，灭菌的操作周期因供给原水的水质情况而定，对于城市普通自来水而言，夏季7～10天，冬季30～40天，春秋季20～30天。地表水作为供给水源时，灭菌周期更短。灭菌药品可用500～1000mg/L次氯酸钠溶液或1%过氧化氢水溶液循环流或浸泡约半小时即可。

B.由于每根超滤组件在出厂前加入保护液，使用前要彻底冲洗组件中的保护液，先用低压（0.1MPa）给水冲洗1小时，然后再用高压（0.2MPa）给水冲洗1小时，无论低压还是高压冲洗时，系统的产水排放阀均应全部打开。在使用产水时，应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。

C.超滤组件要轻拿轻放，并注意保护，由于超滤组件是精密器材，所以在使用安装时要小心，要轻拿轻放，更不能甩坏。组件若停用，要先用清水冲洗干净后，加0.5%甲醛水溶液进行消毒灭菌，并密封好。如冬天组件还要进行防冻处理，否则组件可能报废。

六、使用条件

使用状态:错流过滤或全量过滤,反向冲洗与快速冲洗

反冲洗压力:<0.1MPa

反冲洗流量：200L/m2/hr

反冲洗频率：随进水水质而变化15～60min

反冲洗时间：30-60sec

化学冲洗：随膜材质及膜污染情况而定

灭菌处理：NaClO冲洗每周一次至每月一次

特点：可以显著提高冲洗强度有利于膜的再生

原液－储罐－加压泵－精密过滤器－中空超滤设备－储液罐－反洗水箱－反洗泵。

  　　超滤是利用多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力驱动下，溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同组分的目的。该过程为常温操作，无相态变化，不产生二次污染。超滤直饮水设备就是以超滤膜为核心产品对水质进行过滤。产出来的水就是我们通常所说的矿泉水。

　　10T/H工业生产用超滤设备就是每小时生产10吨纯水的水处理设备。超滤设备利用超滤膜的高精度过滤原理，将水中的杂质，细菌、热源等全部截留在膜的这一侧，而水分子则通过超滤膜达到另一侧，这样，就把水与有害物质分开，进而达到净化水的目的。超滤设备的出水水质良好，能够完全符合企业的生产需要。

超滤设备膜产水会受那些影响

　　1、进水浊度对产水量的影响：进水浊度越大时，超滤膜的产水量越少，而且进水浊度大更易引起超滤膜的堵塞。^[9]

　　2、温度对产水量的影响：温度升高水分子的活性增强，粘滞性减小，故产水量增加。反之则产水量减少，因此即使是同一超滤系统在冬天和夏天的产水量的差异也是很大的。

　　3、流速对产水量的影响：流速的变化对产水量的影响不像温度和压力那样明显，流速太慢容易导致超滤膜堵塞，太快则影响产水量。

　　4、操作压力对产水量的影响：在低压段时超滤膜的产水量与压力成正比关系，即产水量随着压力升高随着增加，但当压力值超过0.3MPa时，即使压力再升高，其产水量的增加也很小，主要是由于在高压下超滤膜被压密而增大透水阻力所致。