过滤技术的应用

   超滤技术主要有以下特点：①处理效率离。超滤几乎能截留溶液中所有的细菌、病毒及体微粒、蛋白质和其他大分子有机物;②操作压力低，一般为0.1~0.5MPa，因而能耗相对较小；③占地面积小。超滤膜的装填密度较高，因而占地面积小。
   超滤所分离的组分直径为5nm~10μm，可分离相对分子质量大于500的大分子和胶体。这种液体的渗透压很小，可以忽略。因而采用的操作压力较小，一般为0.1~0.5MPa，所用超滤膜多为非对称膜，膜的水透过通量为0.5~5.0m3/(m·d)。
   常规过滤能截留大于0.5μm的颗粒。它是依靠滤饼层内颗粒的架桥作用等机理，才截留住如此小的颗粒，而不是直接利用过滤介质的孔隙筛分截留的，常规过滤所使用的纤维堆积或编织的过滤介质的孔径通常有几十微米。
的限制。
   废水中重金属无法通过生物降解的途径予以去除，主要依靠沉淀、离子交换、吸附及膜法等物理化学方法去除。目前，聚合物强化超滤技术、表面活性剂强化超滤技术等在重金属废水处理中得到了研究应用。
   超滤膜对具有相似化学结构的不同分子量的化合物的截留率所得的曲线称为截留分子量曲线。根据截留分子量曲线可知截留量大于90%或95%的分子量，该分子量即为截留分子量。在截留分子量附近截留分子量曲线越陡，膜的分离性能越好。
 超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程，它介于纳滤和微滤之间，膜孔径范围在1nm~0.05μm。最早使用的超滤膜是天然动物的脏器薄膜。1861年，Schmidt首次公布了用牛心胞薄膜截留可溶性阿拉伯胶的试验结果。1867年，Traube在多孔磁板上凝胶沉淀铁氰化铜制成了第一张人工膜。1907年，Bechhold较为系统地研究了超滤膜，并首次采用了“超滤”这个科技术语。1963年，Michaels开发了不同孔径的不对称醋酸纤维素(CA)超滤膜。20世纪70年代，超滤从实验规模的分离手段发展成为重要的工业分离单元操作技术，工业应用发展十分迅速。
   聚合物强化超滤技术是指向水中投加聚合物，利用聚合物结构中的氨基、羟基、羧基等基团对重金属的吸附能力将水中重金属富集于聚合物表面，然后通过超滤将这些吸附有重金属的聚合物与原水分离，从而实现废水中重金属的去除。
   从膜的结构上来讲，常见的超滤膜主要为非对称膜，通常由表皮层和多孔层组成。表皮层较薄，其厚度一般小于1μm，其膜孔径较小，主要起筛分作用。多孔层厚度较大，一般为125μm左右，主要起支撑作用。
   超滤在小孔径范围与反渗透相重叠，它可以分离溶液中的大分子、胶体、蛋白质、散粒等。由于超滤的操作压力低、产水量大。因此更便于操作，应用范围十分广泛。
   从理论上讲，超滤的分离机理主要包括筛分理论。即原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜到低压侧，而大分子及微粒组分则被膜截留形成浓缩液，通过膜孔对原料液中颗粒物及大分子的筛分作用，将污染物质截留去除。
 微滤膜（亦称微孔膜、微孔滤膜）分离过程是在流体压力差的作用下，利用膜对被分离组分的尺寸的选择性，将膜孔能截留的微粒及大分子溶质截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶质透过膜。微滤过程的基本原理同常规的用滤布或捕或分离悬浮在气体或液体中的固体颗粒相比（筛分过程）几乎是相同的，只是膜过滤所截留的微粒尺寸更小，效率更高，过滤的稳定性更好。
   用于衡量超滤膜性能的基本参数包括截留分子量曲线和纯水渗透率。
   与常规过滤相比，微滤属于精密过滤。它能截留溶液中的粒径较大的悬浮颗粒物和绝大部分细菌，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过微滤膜。
   在实际情况中，超滤膜对污染物质的去除并不能都由筛分理论解释。某些情况下，超滤膜材料的表面化学特性起到了决定性的作用。在一超滤过程中，超滤膜孔径大于溶质的粒径，但仍能将溶质截留下来。可见，超滤膜的分离性能是由膜孔径和膜的表面化学性质综合决定的。
   与常规过滤相比，微滤属于精密过滤，它可截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。微滤操作有死端（deadend，又称垂直流）过滤和错流（cross-flow，又称切线流）过滤两种形式。死端过滤主要用于固体含量较小的流体和一般处理规模，膜大多数被制成一次性的滤芯。错流过滤对于悬浮粒子大小、浓度的变化不敏感，适用于较大规模的应用，这类操作形式的膜组件需要经常的周期性的清洗或再生。