超滤分级技术

超滤膜是多孔的，但与微滤膜相比，其结构更具有不对称性，这种不对称膜包括一个很薄的皮层（一般小于1μm）和一个多孔亚层。所以超滤膜的表征主要是皮层表征，即厚度。

孔径分布和表面孔隙率，超滤膜皮层典型的孔径在2-100nm范围内。

按制膜材料分类，超滤膜可分为有机膜和无机膜。

按膜的外形特征可将超滤膜分为：1、平板膜；2、管式超滤膜，内径>10nm；3、毛细管式超滤膜，内径0.50-10.00nm；4、中空纤维超滤膜，内径<0.5nm；5、多孔超滤膜。

与传统分离方法相比，超滤分级技术具有以下特点 ：

1、滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。

2、滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。

3、超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。

4、超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。

5、超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50%的浓度。

超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作用被挤出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高， 自下而上形成浓度梯度，超滤速度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。2100433B

在压差的推动下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，所得到的液体一般称为滤出液或透过液，而大的粒子组分被膜截留，使它在滤剩液中浓度增大，达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。

可用于制造超滤膜的材料很多，分为有机高分子材料和无机材料两大类 。

超滤分级技术有机高分子材料

①纤维素酯类

主要有二醋酸纤维素(CA)，三醋酸纤维素(CTA)，混合纤维素(CA-CN)等。

这类材料制造的超滤膜亲水性好，成孔性好，材料来源广泛、稳定，成本较低。但这种材料耐酸碱性能差，也不适用于酮类、酯类和有机溶剂。

②聚砜类

如聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚醚砜(PES)等。用这种材料制膜，易成型，膜机械强度好，耐热、耐化学性能也较好，是目前用得较多的材料。

③聚烯烃类

主要是聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN)。同聚砜相似，它的机械和化学性能较好。PAN的腈基是强极性基因，但PAN并不十分亲水，通常引入另一种共聚单体(如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯)，以增加链的柔韧性和亲水性，从而改变其加工性。

④氟材料

目前主要用的是聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTEE)，这种材料的超滤膜具有极优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀性性能，使用温度一40～260℃，可在强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用，但成本很高。

⑤聚氯乙烯(PVC)

这种材料制造的超滤膜具有优良的机械强度和极佳的化学侵蚀性性能，材料来源广泛、稳定，成本适中，可以制造出优良的超滤膜，尤其是可以制造出在跨膜压差很低的条件下，单位膜面积产水量却很高的超滤膜。例如，海南立升净水科技实业有限公司已生产出在25℃，1m水柱条件下，PVC膜过滤纯水的通量达到400L/(mz．h)(国家十五科技攻关项目)。

⑥其他材料除上述材料外，还有聚砜酰胺、聚醚酮、聚脂肪酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺等。

超滤分级技术无机材料

这是近几年来开发的新型制膜材料，主要有陶瓷、玻璃、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)和金属，目前国内还处于实验室研究阶段，尚未商品化生产，这种材质的超滤膜最突出的优点是耐高温，耐有机溶剂性能好，不易老化，可再生性强，适用于特种分离。

与传统分离技术比较，超滤技术具有以下的特点：

①超滤过程是在常温下进行的，条件温和无成分破坏，特别适合对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等进行分离、浓缩和富集。

②超滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。

③超滤技术分离效率高，对稀溶液中微量成分的回收，低浓度溶液的浓缩都非常有效。

④超滤过程仅采用压力作为分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。

⑤超滤技术也有局限性，不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10%～50%的浓度。

早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤膜技术的应用领域已经很广，主要包括食品工业、饮料工业、乳品工业、生物发酵、生物医药、医药化工、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收以及环境工程等等。