微孔过滤技术

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

典型的膜分离技术有微孔过滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、离子交换膜、液膜(LM)及渗透蒸发(PV)等，物质微粒的大小、膜过程与膜机理的基本对应关系如图10-25所示，下面分别介绍。

微孔过滤技术

(1)微孔过滤和微孔膜的特点

微孔过滤技术始于19世纪中叶，是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。实施微孔过滤的膜称为微孔膜。

微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度90～150μm，过滤粒径0.025～10μm，操作压0.01～0.2MPa。到目前为止，国内外商品化的微孔膜约有13类，总计400多种。

微孔膜的主要优点为：①孔径均匀，过滤精度高，能将液体中所有大于制定孔径的微粒全部截留；②孔隙大，流速快，一般微孔膜的孔密度为107孔/cm2，微孔体积占膜总体积的70%～80%，由于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快几十倍；③无吸附或少吸附，微孔膜厚度一般为90～ 150μm，因而吸附量很少，可忽略不计；④无介质脱落，微孔膜为均一的高分子材料，过滤时没有纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液。微孔膜的缺点：①颗粒容量较小，易被堵塞；②使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常工作。

图10-25 物质微粒的大小、膜过程与膜机理的基本对应关系

用于制作微滤膜的材料很多，有尼龙、聚丙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚酯等合成高分子物质，还有玻璃纤维、多孔玻璃、硝酸纤维(CN)、 醋酸纤维(CA)等，其孔径、膜厚和耐药性等的选择范围较广。超滤膜为多孔膜，微滤膜为微多孔膜，膜孔形状根据膜的材料而有不同，有圆形和长方形。近年来开发了用陶瓷或金属微粒子烧结而成的膜，还有像多孔玻璃经酸处理而成的圆孔膜等。

微滤膜的性能也表现为截留粒子的大小，膜性能指标可用孔径(通常用最大气孔径)表示。国外及我国生产的部分微滤膜规格及性能分别见表10-6和表10-7。

表10-6 国外部分微滤膜的规格和性能

表10-7 我国生产和研制的部分微滤膜的性能

(2)微孔过滤技术应用领域

用微滤膜对具有一定浊度的液/固进行分离，得到了越来越多的应用。微滤膜表面均匀分布的许多微孔能将大于孔径的微粒、细菌、污染物截留在滤膜表面，达到净化、分离等目的。微滤膜的孔径和微孔分布的均匀性可以精确控制和预先测定，滤膜使用时可以预估其截留效果，作为微滤膜过程的核心材料，微滤已在众多固/液、固/气分离领域获得应用。除此之外，微滤膜也常用作超滤、纳滤、反渗透等膜过程的前处理，在液态混合物和固态混合物分离方面，微孔过滤技术目前主要在以下方面得到应用。

①微粒和细菌的过滤可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、处理油田采出水，还可用于油田注水、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。

②微粒和细菌的检测微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。

③气体、溶液和水的净化大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。

④食糖与酒类的精制微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。

⑤药物的除菌和除微粒以前药物的灭菌主要采用热压法。但是热压法灭菌时，细菌的尸体仍留在药品中。而且对于热敏性药物，如胰岛素、血清蛋白等不能采用热压法灭菌。对于这类情况，微孔膜有突出的优点，经过微孔膜过滤后，细菌被截留，无细菌尸体残留在药物中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。许多液态药物，如注射液、眼药水等，用常规的过滤技术难以达到要求，必须采用微滤技术。

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