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隨著新型膜材料(功能高分子、無機材料)的開發(fā)，膜的耐溫、耐壓、耐溶劑性能得以大幅度提高，超濾技術在
石油化工、化學工業(yè)以及更多的領域應用將更為廣泛。工業(yè)廢水處理告訴工業(yè)廢水處理大家：
超過濾(簡稱超濾)和微孔過濾(簡稱微濾)也是以壓力差為推動力的膜分離過程，一般用于液相分離，也可用于氣相
分離，比如空氣中細菌與微粒的去除。
超濾所用的膜為非對稱膜，其表面活性分離層平均孔徑約為10一200?，能夠截留分子量為500以上的大分子與膠體
微粒，所用操作壓差在0.1—0.5MPa。原料液在壓差作用下，其中溶劑透過膜上的微孔流到膜的低限側，為透過液
，大分子物質或膠體微粒被膜截留，不能透過膜，從而實現(xiàn)原料液中大分子物質與膠體物質和溶劑的分離。超濾膜
對大分子物質的截留機理主要是篩分作用，決定截留效果的主要是膜的表面活性層上孔的大小與形狀。除了篩分作
用外，膜表面、微孔內的吸附和粒子在膜孔中的滯留也使大分子被截留。實踐證明，有的情況下，膜表面的物化性
質對超濾分離有重要影響，因為超濾處理的是大分子溶液，溶液的滲透壓對過程有影響。從這一意義上說，它與反
滲透類似。但是，由于溶質分子量大、滲透壓低，可以不考慮滲透壓的影響。
微濾所用的膜為微孔膜，平均孔徑0.02—10 ，能夠截留直徑0.05—10 的微粒或分子量大于100萬的高分子物質，
操作壓差一般為0.01～0.2MPa。原料液在壓差作用下，其中水(溶劑)透過膜上的微孔流到膜的低壓側，為透過液，
大于膜孔的微粒被截留，從而實現(xiàn)原料液中的微粒與溶劑的分離。微濾過程對微粒的截留機理是篩分作用，決定膜
的分離效果是膜的物理結構，孔的形狀和大小。
超濾膜一般為非對稱膜，其制造方法與反滲透法類似。超濾膜的活性分離層上有無數(shù)不規(guī)則的小孔，且孔徑大小
不一，很難確定其孔徑，也很難用孔徑去判斷其分離能力，故超濾膜的分離能力均用截留分子量來予以表述。定義
能截留90％的物質的分子量為膜的截留分子量。工業(yè)產品一般均是用截留分子量方法表示其產品的分離能力，但用
截留分子量表示膜性能亦不是完美的方法，因為除了分子大小以外，分子的結構形狀，剛性等對截留性能也有影響
，顯然當分子量一定，剛性分子較之易變形的分子，球形和有側鏈的分子較之線性分子有更大的截留率。目前用作
超濾膜的材料主要有聚砜、聚砜酰胺、聚丙烯氰、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素等。
微濾膜一般均為均勻的多孔膜，孔徑較大，可用多種方法測定，可直接用測得的孔徑來表示其膜孔的大小。
超濾、微濾和反滲透均是以壓差作為推動力的膜分離過程，它們組成了可以分離溶液中的離子、分子、固體微粒
的這樣一個三級分離過程，其分工及范圍見圖10—14。根據(jù)所要分離物質的不同，選用不同的方法。但也需說明，
這三種分離方法之間的分界并不十分嚴格。下表列出超濾、微濾和反滲透過程的原理和操作性能，以資比較。
過程與操作
與反滲透過程相似，微濾、超濾過程也必須克服濃差極化和膜孔堵塞帶來的影響。一般而言，超濾和微濾的膜孔
堵塞問題十分嚴重，往往需要高壓反沖技術予以再生。因此在設計微濾、超濾過程時，除象設計反滲透過程一樣，
注意膜面流速的選擇，料液的湍動、預處理以及膜的清洗等因素以外，尚需特別注意對膜的反沖洗以恢復膜的通量
。
由于超濾過程膜通量遠高于反滲透過程，因此其濃差極化更為明顯，很容易在膜面形成一層凝膠層，此后膜通量
將不再隨壓差增加而升高，這一滲透量稱之為臨界滲透通量。對于一定濃度的某種溶液而言，壓差達到一定值后滲
透通量達到臨界值，所以實際操作應選在接近臨界滲透通量附近操作，此時壓差一般在0.4—0.6MPa，過高的壓力
不僅無益而且有害。
超濾過程操作一般均呈錯流，即料液與膜面平行流動，料液流速影響著膜面邊界層的厚度，提高膜面流速有利于
降低濃差極化影響，提高過濾通量，這與反滲透過程機理是類似的。
微濾過程以前大都采用折褶筒過濾，屬終端過濾，對于固相含量高的料液無法處理，近年來發(fā)展起來的錯流微濾
技術的過濾過程類似于反滲透和超濾，設計時可以借鑒。
微濾、超濾過程的操作壓力、溫度以及料液預處理、膜清洗過程的原理與反滲透極為相似，但其操作過程亦有自
己的特點。
超濾過程流程與反滲透類似，采用錯流操作，常用的操作模式有三種。
⑴、單段間歇操作：如圖10—15所示，在超濾過程中，為了減輕濃差極化的影響，膜組件必需保持較高的料液流
速，但膜的滲透通量較小，所以料液必需在膜組件中循環(huán)多次才能使料液濃縮到要求的程度，這是工業(yè)過濾裝置最
基本的特征。圖示兩種回路的區(qū)別在于閉式回路中料液從膜組件出來后不進料液槽而直接流至循環(huán)泵人口，這樣輸
送大量循環(huán)液所需能量僅僅是克服料液流動系統(tǒng)的能量損失，而開式回路中的循環(huán)泵除了需提供料液流動系統(tǒng)的能
量損失外，還必需提供超濾所需的推動力即壓差，所以閉式回路的能耗低。
間歇操作適用于實驗室或小規(guī)模間歇生產產品的處理。
⑵、單段連續(xù)操作：如圖10—16所示，與間歇操作相比，其特點是超濾過程始終處于接近濃縮液的濃度下進行，
因此滲透量與截留率均較低，為了克服此缺點，可采用多段連續(xù)操作。
⑶、多段連續(xù)操作：如圖10—17所示，各段循環(huán)液的濃度依次升高，最后一段引出濃縮液，因此前面幾段中料液
可以在較低的濃度下操作。這種連續(xù)多段操作適用于大規(guī)模工業(yè)生產。
應用
1)、超濾的應用
超濾技術廣泛用于微粒的脫除，包括細菌、病毒、熱源和其它異物的除去，在食品工業(yè)、電子工業(yè)、水處理工程
、醫(yī)藥、化工等領域已經獲得廣泛的應用，并在快速發(fā)展著。
在水處理領域中，超濾技術可以除去水中的細菌、病毒、熱源和其它膠體物質，因此用于制取電子工業(yè)超純水、
醫(yī)藥工業(yè)中的注射劑、各種工業(yè)用水的凈化以及飲用水的凈化。
在食品工業(yè)中，乳制品、果汁、酒、調味品等生產中逐步采用超濾技術，如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖
與水的分離，果汁澄清和去菌消毒，酒中有色蛋白、多糖及其它膠體雜質的去除等，醬油、醋中細菌的脫除，較傳
統(tǒng)方法顯示出經濟、可靠、保證質量等優(yōu)點。
在醫(yī)藥和生物化工生產中，常需要對熱敏性物質進行分離提純，超濾技術對此顯示其突出的優(yōu)點。用超濾來分離
濃縮生物活性物(如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等)是相當合適的從動、植物中提取的藥物(如生物堿、荷爾蒙等)，
其提取液中常有大分子或固體物質，很多情況下可以用超濾來分離，使產品質量得到提高。
在廢水處理領域，超濾技術用于電鍍過程淋洗水的處理是成功的例子之一。在汽車和家具等金屬制品的生產過程
中，用電泳法將涂料沉積到金屬表面上后，必需用清水將產品上吸著的電鍍液洗掉。洗滌得到含涂料1～2％的淋洗
廢水，用超濾裝置分離出清水，涂料得到濃縮后可以重新用于電涂，所得清水也可以直接用于清洗，即可實現(xiàn)水的
循環(huán)使用。目前國內外大多數(shù)汽車工廠使用此法處理電涂淋洗水。
超濾技術也可用于紡織廠廢水處理。紡織廠退漿液中含有聚乙烯醇(PVA)，用超濾裝置回收PVA，清水回收使用，
而濃縮后的PVA濃縮液可重新上漿使用。
2)、微濾的應用
微濾主要用于除去溶液中大于0.05 左右的超細粒子，其應用十分廣泛，在目前膜過程面業(yè)銷售額中占首位。
在水的精制過程中，微濾技術可以除去細菌和固體雜質，可用于醫(yī)藥、飲料用水的生產。
在電子工業(yè)超純水制備中，微濾可用于超濾和反滲透過程的預處理和產品的終端保安過濾。微濾技術亦可用于啤
酒、黃酒等各種酒類的過濾，以除去其中的酵母、霉菌和其它微生物，使產品澄清，并延長存放期。
微濾技術在藥物除菌、生物檢測等領域也有廣泛的應用。
