超过滤

一种以压力差为推动力,按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。超过滤将液体混合物分成滤液和浓缩液两部分:滤液为溶液或在其中含有粒径较小的微粒的悬浮液;浓缩液中保留原料液中所有较大的微粒。因之,超过滤的用途主要是溶液过滤和澄清,以及大分子溶质的分级。

工业应用的超过滤膜,多属非对称性膜,且制成表皮层具有不同孔径的品种,分别用来拦截悬浮微粒、胶体和分子量为1000~10000000的各类大分子。膜体的表皮层上具有一定的孔径分布。通常按截留不同粒径的微粒的百分率来表示超过滤膜的性能。超过滤膜透过滤液的过滤速率,即液流通量N为:

公式 符号

式中Km为膜的渗透率(见膜分离);Δp为膜两侧的压力差,操作压力通常为100~500kPa;l为膜的厚度。若膜表面上沉淀了垢层,过滤速率就会下降。用定时反洗的操作方法,可长期维持较高的过滤速率。

用于超过滤的膜分离设备,主要采用中空纤维式和管式。超过滤操作简易,耗能低,现已应用于超纯水的制取(用于滤除微粒)、电泳漆的回收、乳酪制品加工和饮料精制等方面。由于它能在很宽的范围内将大分子按分子大小分级,将会在发酵、制药、生物、染料等工业和高分子化工中产品的分离及浓缩等方面开发应用。

与超过滤相似的微过滤,所用的滤膜孔径较大,操作压力较低,用于截留液体中的细粒悬浮物,如细菌、粗的胶体颗粒。