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微滤技术的应用

2021-11-24

微滤又称微孔过滤,是以多孔膜(微孔滤膜)为过滤介质,在0.1~0.3MPa的压力推动下,截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等,而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。

微滤能截留0.1~1微米之间的颗粒,过滤袋允许大分子有机物和无机盐等通过,但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过,微滤膜两侧的运行压差(有效推动力)一般为0.7bar。

属于精密过滤,具有高效、方便及经济的特点。 

微滤技术的应用(图1)

微滤的过滤原理有三种:筛分、滤饼层过滤、深层过滤。一般认为微滤的分离机理为筛分机理,膜的物理结构起决定作用。此外,吸附和电性能等因素对截留率也有影响。其有效分离范围为0.1-10μm的粒子,操作静压差为0.01-0.2MPa。

根据微粒在微滤过程中的截留位置,可分为3种截留机制:筛分、吸附及架桥,它们的微滤原理如下:

1)筛分:微孔滤膜拦截比膜孔径大或与膜孔径相当的微粒,又称机械截留。

(2)吸附:微粒通过物理化学吸附而被滤膜吸附。微粒尺寸小于膜孔也可被截留。

(3)架桥:微粒相互堆积推挤,导致许多微粒无法进入膜孔或卡在孔中,以此完成截留。

微滤技术在中国的研究开发则较晚,基本上是20世纪80年代初期才起步,但其发展速度非常快。截止至2005年,中国微滤技术已形成7000万元的年产值,占中国膜工业年产值的1/5,经济、社会效益也非常显著。通过国家“十五”和“十一五”的科技攻关,中国的微滤技术改变了仅有醋酸-硝酸混合纤维素(CA-CN)膜片的局面,相继开发了醋酸纤维素(CA)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、尼龙等膜片和筒式滤芯,聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)等控制拉伸致孔的微孔膜和聚酯,聚碳酸酯等的核径迹微孔膜,无机微孔膜也有了白己的产品。近十几年来,中国在微滤膜、组件及相应的配套设备方面有了较大的进步,并在医药、饮料、饮用水、食品、电子、石油化工、分析检测和环保等领域有较广泛的应用。

国外水平相比,中国的常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致,折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品,但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面,仍落后于国外,这就抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。 

微滤操作过程分死端过滤和错流过滤两种模式。 

料液沿膜表面流动,对膜表面截留物产生剪切力,使其部分返回主体流中,从而减轻了膜的污染。膜透过速度也能在相对长的一段时间里保持在一个较高的水平。 

最主要的器材是过滤袋

微滤膜、内外导流层、滤芯端盖、壳体及中心杆等又可组成滤芯。滤芯有折叠滤芯、熔喷滤芯等。

在工业应用中,把微滤设备与一些配套的辅助设备有机结合起来,即组装成一个独立的微滤系统,如连续微滤系统。  决定膜的分离效果的是膜的物理结构,孔的形状和大小。微孔膜的规格有十多种,孔径从14μm至0.025μm,膜厚120~150μm。

根据过滤材质分为有机和无机两大类,有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属、烧结金属(如不锈钢)、氧化铝、玻璃、二氧化硅等。 其操作压力在0.01-0.2MPa左右。

过滤袋:应用领域

1)水处理行业:水中悬浮物,微小粒子和细菌的去除;

2)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理;

3)制药行业:医用纯水除菌、除热原,药物除菌;

4)医疗行业:除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体;

(5)食品工业:饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除,果汁的澄清过滤。

6)化学工业:各种化学品的过滤澄清。 




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