超濾是一種將溶液進行凈化、分離或濃縮的膜透過法分離技術。20多年來發展迅速，已成為膜分離領域中最為廣泛應用的品種之一。其應用面非常廣泛，小至家用凈水器，大到現代工業生產，從普通民用到高新技術領域都有不同規模的應用，甚至于在環境保護方面也有極 大的使用潛力，超濾是一種最 有發展前途的膜法分離技術。

超濾膜組件的基本類型

目前，工業上常用的超濾膜器件主要有下列五種類型：板框式、園管式、螺旋卷式、中空纖維式、毛細管式， 各種基本類型膜均有不同的適用性，在工業上應用最為廣泛的是中空纖維式，特別是在凈化、分離的應用中。而在粘度較高的溶液凈化、分離、濃縮過程中，則板框式或園管式有更大的適用性。

超濾的基本概述

超濾是一種將溶液進行凈化、分離或濃縮的膜透過法分離技術。20多年來發展迅速，已成為膜分離領域中最為廣泛應用的品種之一。其應用面非常廣泛，小至家用凈水器，大到現代工業生產，從普通民用到高新技術領域都有不同規模的應用，甚至于在環境保護方面也有極 大的使用潛力，超濾是一種最 有發展前途的膜法分離技術。

超濾膜的超濾特性

在膜分離技術范疇內，分離精度自反滲透至微濾過濾范圍的連續譜圖中可見，超濾介于納濾與微濾之間。膜過濾譜圖 超濾的定義域為截留分子量500～500000左右，相應膜孔徑大小的近似值為0.002μ～0.1μ。截留分子量與膜孔徑兩者尚無對應關系。簡單的理解，超濾膜如同篩子，在一定壓力(0.1～0.6MPa)下，允許溶劑和小于膜孔徑的溶質透過，而阻止大于孔徑的溶質通過，以完成溶液的凈化、分離和濃縮。

超濾過程有如下特點：

(1)超濾過程無相繼變化，可以在常溫及低壓下進行分離，因而能耗低，約為蒸發法與冷凍法的1/2～1/5;

(2)設備體積小，結構簡單，故投資費用低，易于實施;

(3)超濾分離過程只是簡單的加壓輸送液體，工藝流程簡單，易于操作管理;

(4)溶液在分離、濃縮過程中不發生質的變化，因而適合于保味及熱敏性溶液的處理;

(5)適合于從稀溶液中分離微量貴重大分子物質的回收和低濃度大分子物質的回收;

(6)能將不同分子量的物質分級分離;

(7)超濾膜是由高分子聚合物制成均勻的連續體，在使用過程中無任何雜質的脫落，保證被處理溶液的純凈。由以上分離特性可知，超濾的應用范圍很廣，但歸根到底，主要應用于溶液的凈化、分離和濃縮。

超濾技術特性參數主要指分離透過性能：

(1)透水速率(超濾速率)：在一定工作壓力、溫度下，單位面積(在研究領域中)或單個組件(在工業應用中)，在單位時間內所透過的水量，稱為透水速率。膜的透水速率除與溫度、壓力有關外，取決于膜材料，膜的形態結構等物化性能，此外與操作條件包括溶液的性質有密切的關系。因而商品膜的透水速率是指在一定溫度、壓力下純水透水速率。

(2)截留分子量(切割分子量)與截留率：商品超濾膜多用截留分子量或相近孔徑的大小來表明產品的截留性能。截留分子量是指能被膜截留住的溶質中最 小溶質的分子量。截留率指溶液中被膜截留的特定溶質的量所占溶液中該物定溶質總量的比率?？捎上率奖硎荆篟o=(1-Cp/Cf)×100 式中：Ro ——截留率; Cp —— 透過液中特定溶質的濃度; Cf —— 原溶液中特定溶質的濃度。通常超濾膜所標稱的截留分子量，對具有相同分子量的線形分子物質或球形蛋白類分子，物質的截留率分別應為≥90%和≥95%。國外不同公司產品其標準并不一致。

中空纖維式超濾膜

中空纖維超濾膜為超濾技術中的一個重要分支，由于中空纖維式超濾膜結構的特殊性，膜無支承體，成型工藝連續性、均一性良好，結構簡單，超濾液易于保持純潔等優點，在超濾領域中的應用已占首要地位。中空纖維超濾膜分為內壓型及外壓型兩種。外壓型原液在中空纖維外側加壓流動，而內壓型在中空纖維內腔中加壓流動。

1、制膜材料：

制造超濾膜的材料很多，但用于制造中空纖維超濾膜材料主要為一部分成纖性能良好的高分子材料。對膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、耐酸堿性、微生物侵蝕性和抗氧化性。并且具有良好的親水性，以得到高的水通量和抗污染能力。

目前常用的中空纖維超濾膜材料有如下幾種：聚砜、聚醚砜屬于疏水性膜材料，機械強度高，耐熱、耐化學性良好，為目前應用較多的膜材料之一。

聚丙稀腈(PAN)主要采用共聚改性聚丙稀腈，具有良好的親水性與耐化學性，特別是抗氯和抗溶劑性能好。由于材料親水性、透水速率及耐污染性能優于聚砜類膜材料。

聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料為含氟材料中適用于超濾膜制備的最好材料，有極優良的機械強度和耐高溫、耐化學侵蝕性。使用溫度范圍為-40℃～200℃以上，可以在強酸、強堿和有機溶劑條件下使用。對于特殊用途可采用該材料制備中空纖維超濾膜。醋酸纖維素目前應用于制備中空纖維超濾膜較少，但可制備截留分子量較小的超濾膜。此外，聚氯乙烯(PVC)、聚乙稀醇(PVA)、聚砜酰胺(PSA)等也可制備中空纖維超濾膜，但實際上應用較少。

2、中空纖維式超濾膜的制備：超濾膜的制備方法很多，而中空纖維超濾膜主要采用相轉換法。相轉換法主要有浸漬凝膠法、溶劑蒸發凝膠法和溶出法等。目前商品化的中空纖維超濾膜主要采用浸漬凝膠法制備，制膜過程大致可分為七個步驟：

(1)將制膜材料溶入特定的溶劑中，并根據需要加入相應致孔添加劑;

(2)通過攪拌使膜材料充分溶解，而成為均勻的制膜液;

(3)過濾去掉未溶解的其他雜質;

(4)脫除溶液中微細的氣泡;

(5)在紡絲機中用特制的噴絲頭擠出形成中空狀原纖;

(6)使原纖中部分溶劑蒸發;

(7)將原纖漬于對膜材料是非溶劑的凝固浴中(通常是水或水溶液)，液態原纖立即凝固成固態中空纖維;

(8)后處理使中空纖維具備某種固有性能。