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滤膜

处理溶液中溶质的分离和增浓

滤膜是处理溶液中溶质的分离和增浓，也常用于胶状悬浮液的分离，其应用领域在不断扩大。

技术简介
膜分离技术是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的过程。依靠膜的选择透过性的特点，小分子物质能够自由通过半透膜，对于大分子物质，选择性膜不对其有透过性而被截留下来，从而完成对多组分中的物质进行分离、提纯、浓缩的目的。
种类
根据传质驱动力的不同，膜分离方式分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、透析和渗透。其中微滤、超滤、纳滤及反渗透的推动力为压力差，但压力差的大小不同，其中反渗透所需的压力差最大，其次为纳滤、超滤，所需压力差最小的为微滤；电渗析、透析和渗透的推动力依次为电位差、浓度差、化学位差。当前在工业领域中最为常用的膜分离技术为微滤、超滤、纳滤、反渗透及电渗析。
型式
水体透过膜流速不大，因此为通过需要的水量，膜装置的单体面积要大，要在一个小的空间内装入很多根的膜细管。另外，厚度100um以下的薄膜因承受高压，还必须有耐压能力，为此应设法制造各种耐强压的膜。一般膜的型式有板框式、螺旋式、桥式、管式及中空纤维式五种。板框式的膜应使用多孔质的材料，螺旋式和桥式的膜与板框式的相同。螺旋式的为卷状，桥式的为在折叠成小的体积中塞入大面积的膜。管式膜也需有多孔质的材料，原水从管的内侧通过，渗透水流出管外的为内压式膜，这种客用得很普遍，也有外压管式的。中空系统外径为几百um，系统内包有多数纤维细管，因为纤维管细小，没有必要特别用强度高的纤维管，膜本身就足以抵抗给予的压力，中空纤维系统有原水从中空系统内侧通过的内压式，及从外部加压的外压式两种。
使用
使用过滤膜装置不需凝絮化学处理，也不需蒸发分离作用，只需要压力使水中固液分离，这是过滤膜处理的一大特点。
饮用水的应用
在MF、UF、NF及RO之中，除海水淡化应用RO以外，RO尚无使用之处。RO几乎将盐类全部除掉，处理后水成了一切盐类都没有的纯水，甚至比蒸馏水还纯，这样的水当然不能做饮用水使用。如果采用就得要加对人体健康有益的盐类，要达到这种要求，尚无条件做到。NF对盐类的去除仅次于RO，但去除率也很高，一般作为软水应用，对作饮用水由于上述原因也不宜采用。从而，用于净水处理的膜应为MF和UF膜。用这样的膜主要能将胶体和浮游生物等除去，能将不溶性的铁和锰除去，及能将菌类除去。但为了避免细菌在清水池内不再重生，不能省掉灭菌处理程序。考虑到UF去除物质的分子量程度，它没有能力将臭氧物质和三卤乙烯等有机溶剂除去，这些溶剂会在膜面上形成一层薄膜，这些薄膜今后可能有办法除掉，可在以后列题研究。在膜的型式上，外压中空系统或管型等膜适于采用。如果采用外压式膜，可将通过沉砂池的原水，直接与膜连接处理。直接接到板框式和螺旋式的膜的原水，为了使膜孔不被闭塞，在流入膜以前，应将原水中浮游物质除去。
饮用水应用程序
净水厂常规处理程序为凝聚、沉淀、过滤，膜分离水厂在原水符合过滤膜处理条件下，处理程序简单，只需过滤膜装置处理即可(在原水水质恶化时，尚需增加常规处理或增加微筛网处理)。在能量消耗上，使用过滤膜全量滤过方式，由于通过过滤膜使压力提高，原水泵尚需在增强压力上考虑。
处理的优点
从过去使用膜的经验看，饮用水使用的原水(河水、水库水和富营养的湖泊水)，用不加混凝剂的MF膜处理，和用混凝剂的凝聚、沉淀、过滤的常规处理相比，前者与后者所处理后水的水质相当或超过。
采用膜分离技术只为供应原水提供必要的操作压力，并只需要运行一个较长时间才冲洗滤膜，别无其他工序。当前凝聚、沉淀、过滤净水处理则工序繁多，在投药上尚不能设定投加率。在这样情况下操纵膜装置很容易使其自动化，做到无人管理，而常规处理做到自动化则不容易。
采用过滤膜水厂，膜装置占地面积小，很容易将同等产水量的常规处理所占厂地面积降低一半。剩余地方可设活性炭处理装置。由于过滤膜水厂可以无人化，职工居住的建筑物和配套设施都可削减。
当前过滤膜使用寿命和价格尚是未知数，全部费用不好计算。但是从用膜处理用电费用和药剂费用都少来看，比之常规处理维护管理费用高的状况有很大优点。
由于用膜处理不需投药，处理污泥量减少，因此易于处理。是否如此尚正在研究阶段，未得出明确结果。
应用
过滤膜除用作水处理以外，还可用于超纯水制造和海水淡化，一般采用反渗透膜(纳诺滤膜)。另外用于粪尿处理、城市中水道处理、各种废水处理等，一般采用超滤膜和微滤膜。在工业上可用于乳制品制造、半导体制造、食品制造、纸张制造及药品制造等，也一般采用超滤膜和微滤膜。
滤膜应用于食品饮料、医疗制药、市政工水处理、工业用高纯水、锅炉补水、海水淡化、电子行业超纯水、废水处理与回用、物料浓缩提纯等多种行业。
比较广泛的，家用超滤净水器，超滤膜。可去除溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等，具有使用压力低、产水量大、便于操作的特点。
超滤在废水处理中的应用
已应用在汽车制造行业喷漆废水、金属加工废水以及食品工业废水的处理及有用物质的回收。超滤对水中的各类胶体均具有良好的去除特性，因而可以考虑扩大到凝结水精处理及离子交换除盐系统的预处理中。
超滤膜在制酒原水制备中的应用
超滤膜组件应用于微型啤酒生产车间，通过检测膜装置的处理性能，表明采用超滤膜深度净化制酒原水，能够有效地降低水中多种污染物浓度，消除管网造成的二次污染，完全可以满足制酒工艺所需优质原水的要求。
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