一、超滤膜的结构
超滤膜多数为不对称膜,由一层极薄(0.1-1μm)的致密表皮层和一层较厚(160-220μm)具有海绵状或指状结构的多孔层组成。前者起筛分作用,后者起支撑作用。膜孔径在分离过程中不是唯一决定因素,膜表面的化学性质也很重要。通常,超滤过程可能同时存在3种情形:①溶质在膜表面及微孔壁上吸附;②粒径略小于膜孔的溶质在孔中停留,引起堵塞;③粒径大于膜孔的溶质被膜表面机械截留。
二、超滤膜的材质
常用的超滤膜材质有醋酸纤维素(CA、CTA)、聚砜(PS、PSA)、聚本烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等。超滤膜以截留分子量大小来划分,一般有6000、10000、20000、30000、50000和80000等规格。
三、超滤膜的过滤特性
超滤过程是一种动态过程。在超滤进行时,由泵提供推动力,在膜表面产生两个分力:一是垂直于膜表面的法向力,使水分子透过膜表面,另一个是与膜表面平行的切向力,把膜面截留物冲掉。因此,在超滤膜表面不易产生浓差极化和结垢,透水速率衰减较慢、运行周期相对较长。一般当超滤膜透水速率下降时,只要减低膜面的法向应力,增加切向流速,进行短时间冲洗(3-5min),即可恢复。
四、超滤膜技术在水处理行业的应用
超滤技术应用范围极广,凡溶质分子量为1000-500000道尔顿或者溶质尺寸大小为0.005-0.1μm左右,都可以利用超滤分离技术。
(1)饮用水处理:
超滤膜可以有效去除水中的细菌、病毒、悬浮物和部分有机物,提供安全的饮用水。在饮用水净化中,超滤膜技术可实现对微生物和菌类的净化,以及对微米级悬浮物颗粒的有效去除,从而提高出水水质,对城市居民饮水健康具有重要意义。
(2)废水处理与回用:
在市政、工业废水处理中,超滤膜常作为深度处理技术,去除废水中的微粒、细菌等,实现废水资源化再利用。超滤膜还用于中水回用,即将废水经过处理后再次利用于冲厕、景观用水等,达到节约水资源的目的。
(3)海水淡化预处理:
在海水淡化过程中,超滤膜作为反渗透前的预处理步骤,可以有效去除海水中的悬浮物、胶体等,保护反渗透膜,延长系统寿命。
参考资料:唐受印 戴友芝 《水处理工程师手册》