中空纤维超滤膜应用指南

一、超滤的基本概述

超滤是一种将溶液进行净化、分离或浓缩的膜透过法分离技术。20多年来发展迅速，已成为膜分离领域中最为广泛应用的品种之一。其应用面非常广泛，小至家用净水器，大到现代工业生产，从普通民用到高新技术领域都有不同规模的应用，甚至于在环境保护方面也有极大的使用潜力，超滤是一种最有发展前途的膜法分离技术。

二、超滤膜组件的基本类型

目前，工业上常用的超滤膜器件主要有下列五种类型：板框式、园管式、螺旋卷式、中空纤维式、毛细管式，其主要特征列于下表。
类 型 板框式 园管式 螺旋卷式 中空纤维式 毛细管式
生产成本对比 20～60 10～40 6～25 1～4 2～8
装填密度 低 低 适中 高 适中
抗污染能力 好 很好 适中 差 好
产生压降 低 适中 适中 高 适中
耐压性 可以 可以 适合 适合 可以
限于专门类型膜 非 非 是 是 是

各种基本类型膜均有不同的适用性，在工业上应用最为广泛的是中空纤维式，特别是在净化、分离的应用中。而在粘度较高的溶液净化、分离、浓缩过程中，则板框式或园管式有更大的适用性。

三、超滤膜的超滤特性

在膜分离技术范畴内，分离精度自反渗透至微滤过滤范围的连续谱图中可见，超滤介于纳滤与微滤之间。
膜过滤谱图




超滤的定义域为截留分子量500～500000左右，相应膜孔径大小的近似值为0.002μ～0.1μ。截留分子量与膜孔径两者尚无对应关系。简单的理解，超滤膜如同筛子，在一定压力（0.1～0.6MPa）下，允许溶剂和小于膜孔径的溶质透过，而阻止大于孔径的溶质通过，以完成溶液的净化、分离和浓缩。
超滤过程有如下特点：
（1）超滤过程无相际变化，可以在常温及低压下进行分离，因而能耗低，约为蒸发法与冷冻法的1/2～1/5；
（2）设备体积小，结构简单，故投资费用低，易于实施；
（3）超滤分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操作管理；
（4）溶液在分离、浓缩过程中不发生质的变化，因而适合于保味及热敏性溶液的处理；
（5）适合于从稀溶液中分离微量贵重大分子物质的回收和低浓度大分子物质的回收；
（6）能将不同分子量的物质分级分离；
（7）超滤膜是由高分子聚合物制成均匀的连续体，在使用过程中无任何杂质的脱落，保证被处理溶液的纯净。
由以上分离特性可知，超滤的应用范围很广，但归根到底，主要应用于溶液的净化、分离和浓缩。

四、超滤技术的特性参数

超滤技术特性参数主要指分离透过性能：
（1）透水速率（超滤速率）：
在一定工作压力、温度下，单位面积（在研究领域中）或单个组件（在工业应用中），在单位时间内所透过的水量，称为透水速率。
膜的透水速率除与温度、压力有关外，取决于膜材料，膜的形态结构等物化性能，此外与操作条件包括溶液的性质有密切的关系。因而商品膜的透水速率是指在一定温度、压力下纯水透水速率。
（2）截留分子量（切割分子量）与截留率：
商品超滤膜多用截留分子量或相近孔径的大小来表明产品的截留性能。截留分子量是指能被膜截留住的溶质中最小溶质的分子量。
截留率指溶液中被膜截留的特定溶质的量所占溶液中该物定溶质总量的比率。
可由下式表示：
Ro=（1-Cp/Cf）×100
式中：Ro —— 截留率；
Cp —— 透过液中特定溶质的浓度；
Cf —— 原溶液中特定溶质的浓度。
通常超滤膜所标称的截留分子量，对具有相同分子量的线形分子物质或球形蛋白类分子，物质的截留率分别应为≥90％和≥95％。国外不同公司产品其标准并不一致。