超滤膜的结构 超滤膜的工作原理

一、超滤膜的结构

超滤膜具有不对称的微孔结构，分为两层：上层为功能层，具有致密微孔和拦截大分子的功能，其孔径为1～20nm；下层具有大通孔结构的支撑层，起增大膜强度的作用。功能层较薄，透水通量大。一般先制成管式、板面式、卷式、毛细管式等各种型的组件，然后组装多个组件在一起应用，以增大过滤面积。膜的超滤过程在本质上是机械筛滤过程，膜表面孔隙的大小是最主要的控制因素。超过滤膜能分离的溶质（高分子或溶体）为1～30nm大小的分子，它排斥的物质除膜的特性外，还与物质分子的形状、大小、柔度及操作条件等有关。

超滤膜按结构分有非对称膜和对称膜两种。前者具有较密致表层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有有序排列微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤；后者为各间同性，没有皮层，孔隙都是一样的，属深层过滤。工业用为非对称膜，其组件形式有中空纤维式、板式、板框式、管式等。成膜材料有纤维素、醋酸纤维素、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚砜、聚偏氯乙烯、聚丙烯腈、改性丙烯酸聚合物、交链的聚乙烯醇、磺化聚砜及聚砜酰胺等。是一种新型的化工单元操作，广泛应用于分离、浓缩、纯化各种生物制剂、药品和食品工业、血液处理、废水处理以及超纯水制备时的终端处理装置。

二、超滤膜的工作原理

超滤膜技术是一种膜透过分离技术，其滤过能力介于纳滤和微滤之间，其工作原理是：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。

超滤原液一般指需要净化、分离或浓缩的溶液，透过液指原液中透过超滤膜而被滤除大分子溶质的那部分液体，浓缩液则是原液中因分离出透过液而剩余的高浓度溶液。在净化水工程中，原液是指原水进水，透过液即为净化水，浓缩液则是排放的废水。

三、超滤膜技术的特点

与传统分离方法相比，超滤膜技术具有以下特点：

1、超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、超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。