超濾(Ultra-filtration, UF)是一種能將溶液進行凈化和分離的膜分離技術。超濾膜系統是以超濾膜絲為過濾介質，膜兩側的壓力差為驅動力的溶液分離裝置。超濾膜隻允許溶液中的溶劑（如水分子）、無機鹽及小分子有機物透過，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質和微生物等大分子物質截留，從而達到凈化和分離的目的。
超濾概念
超濾膜被大量用於水處理工程。超濾技術在反滲透預處理、飲用水處理、中水回用等領域發揮著越來越重要的作用。超濾技術在酒類和飲料的除菌與除濁，藥品的除熱原以及食品及製藥物濃縮過程中均起到關鍵作用。
超濾過濾孔徑和截留分子量的范圍一直以來定義較為模糊，一般認為超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.1微米，截留分子量(Molecular weigh cut-off, MWCO)為1,000-1,000,000 Dalton。嚴格意義上來說超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.01微米，截留分子量為1,000-300,000 Dalton。若過濾孔徑大於0.01微米，或截留分子量大於300,000 Dalton的微孔膜就應該定義為微濾膜或精濾膜。
一般用於水處理的超濾膜標稱截留分子量為30,000-300,000 Dalton，而截留分子量為6,000-30,000 Dalton 的超濾膜大多用於物料的分離、濃縮、除菌和除熱源等領域。
超濾膜的形式可以分為板式和管式兩種。管式超濾膜根據其管徑的不同又分為中空纖維、毛細管和管式。市場上用於水處理的超濾膜基本上以毛細管式為主，個別工程中使用的中空纖維(內徑0.1-0.5mm)聚乙烯或聚丙烯微孔膜實際上應屬於微濾膜。
將超濾膜絲組合成可與超濾系統連接的組件稱為超濾膜組件。超濾膜組件分為內壓式、外壓式和浸沒式三種。其中浸沒式超濾膜過濾的推動力是膜管內部的真空與大氣壓之間的壓力差。對於過濾精度要求較高的超濾膜，這一壓力差通常不易滿足所需過濾推動力的要求，因此浸沒式的組件形式比較適合於過濾精度較低的超濾膜或微濾膜。外壓式超濾在正沖與反沖時，膜表麵液體的流速極不均勻，影響膜表麵的沖洗效果，因此常用於水處理的超濾膜還是內壓式組件結構較具有優勢
超濾設備
一、超濾設備工作原理：
超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在0.005-0.01μm范圍內， 可有效去除水中的微粒、膠體、細菌、熱源及高分子有機物質。可廣泛應用於物質的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉化，常溫下操作，對熱敏性物質的分離尤為適宜，並具有良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能，能在60℃ 以下，pH為2-11的條件下長期連續使用。
二.超濾膜的分類：
超濾膜按結構型式分為板框式（板式）、中空纖維式、納米膜表超濾膜、管式、卷式等多種結構。其中，中空纖維超濾膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種形式。中空纖維外徑0.4-2.0mm，內徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上佈滿微孔，孔徑以能截留物質的分子量表達，截留分子量可達幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側或內腔加壓流動，分別構成外壓式與內壓式中空超濾膜。超濾是動態過濾過程，被截留物質可隨濃縮液排除不致堵塞膜表麵，可長期連續運行。
三.超濾技術的應用：
早期的工業超濾應用於廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術的發展，如今超濾膜技術的應用領域已經很廣，主要包括食品工業、飲料工業、乳品工業、生物發酵、生物醫藥、醫藥化工、生物製劑、中藥製劑、臨床醫學、印染廢水、食品工業廢水處理、資源回收以及環境工程等等。
四.超濾設備的優點：
A.超濾膜元件采用世界著名膜公司產品，確保瞭客戶得到目前世界上最優質的有機膜元件，從而確保截留性能和膜通量。
B.系統回收率高，所得產品品質優良，可實現物料的高效分離、純化及高倍數濃縮。
C.處理過程無相變，對物料中組成成分無任何不良影響，且分離、純化、濃縮過程中始終處於常溫狀態，特別適用於熱敏性物質的處理，完全避免瞭高溫對生物活性物質破壞這一弊端，有效保留原物料體系中的生物活性物質及營養成分。
D.系統能耗低，生產周期短，與傳統工藝設備相比，設備運行費用低，能有效降低生產成本，提高企業經濟效益。
E.系統工藝設計先進，集成化程度高，結構緊湊，占地麵積少，操作與維護簡便，工人勞動強度低。
F.系統製作材質采用衛生級管閥，現場清潔衛生，滿足GMP或FDA生產規范要求。
G.控製系統可根據用戶具體使用要求進行個性化設計，結合先進的控製軟件，現場在線集中監控重要工藝操作參數，避免人工誤操作，多方位確保系統長期穩定運行。
五.中空纖維超濾膜在使用中應註意事項：
A.過濾系統要定期滅菌。 超濾膜可以截留細菌，但不可以殺死細菌，截留率再好的超濾膜也不能長期保證乾凈區不長一個細菌，有細菌就可能大量繁殖。直接影響到透過水質，譬如有的礦泉水成品中出現半透明絲狀白色絮狀的黴菌團，主要是系統被黴菌污染所致。因此，必須定期對周轉環境及過濾系統進行定期滅菌，滅菌的操作周期因供給原水的水質情況而定，對於城市普通自來水而言，夏季7～10天，冬季30～40天，春秋季20～30天。地表水作為供給水源時，滅菌周期更短。滅菌藥品可用500～1000mg/L次氯酸鈉溶液或1%過氧化氫水溶液循環流或浸泡約半小時即可。
B.由於每根超濾組件在出廠前加入保護液，使用前要徹底沖洗組件中的保護液，先用低壓（0.1MPa）給水沖洗1小時，然後再用高壓（0.2MPa）給水沖洗1小時，無論低壓還是高壓沖洗時，系統的產水排放閥均應全部打開。在使用產水時，應檢查並確認產品水中不含有任何殺菌劑。
C.超濾組件要輕拿輕放，並註意保護，由於超濾組件是精密器材，所以在使用安裝時要小心，要輕拿輕放，更不能甩壞。組件若停用，要先用清水沖洗乾凈後，加0.5%甲醛水溶液進行消毒滅菌，並密封好。如冬天組件還要進行防凍處理，否則組件可能報廢。
六、使用條件
使用狀態:錯流過濾或全量過濾,反向沖洗與快速沖洗
反沖洗壓力:<0.1MPa
反沖洗流量：200L/m2/hr
反沖洗頻率：隨進水水質而變化15～60min
反沖洗時間：30-60sec
化學沖洗：隨膜材質及膜污染情況而定
滅菌處理：NaClO沖洗每周一次至每月一次
特點：可以顯著提高沖洗強度有利於膜的再生
超濾設備用途
污水、廢水的回收利用
一些西方國傢曾經利用一些方法處理污水，但是處理之後的效果不佳，沒有從根本上進行徹底的處理。此外，超濾設備其價格比較低為廢水回收再利用提供瞭有力的條件。其實，從城市污水處理廠和工場中排出的廢水經過處理之後完全可以再利用，然而此類做法在西方用戶那裡難以得到信賴。Windhoek曾經將污水處理廠的出水采用膜技巧回用為飲用水。
地表水處理
超濾設備大多數是利用在地表水處理之上的，處理後的水用於澆灌或作為反滲透的進水，來製備工業用水。這類工廠在荷蘭等地的數量逐步上升。這種技巧供給瞭不用在購置越來越貴的飲用水就能就近取用地表水。
生活飲用水處理
因為生活水平的提高，人們對飲用水的質量要求也就越來越高，水處理公司關註控製供水管網中存在的微生物的量。為瞭做到這一點，是以一種方法是停止昂貴、頻繁的水質檢驗，或是在供水終端設置防止細菌和病毒進進的樊籬。采用UF系統，可以很是方便的建成多麼的樊籬。超濾膜對細菌的往除率可以達到6log，關於病毒的往除率達到4log，是以水廠和用水者都不用在擔心細菌和病毒的標題。因為飲用水的質量自身就很高，是以此時的膜系統可以可以采用很高的膜通量，可以達到135升/平米.小時。同時較高的進水前提，是以反沖頻率和化學加強反洗的頻率都可以很是低，產水量可以達到99%。假設需要還可以設立二級超濾設備，將第一級的反洗水進一步回用。
用來進行海水淡化
中東地區是水資本缺乏最嚴重的處所。為懂得決這個標題，最早人們凡是采用蒸餾技巧。從十九世紀60年月，膜技巧被用於處理這些國傢的缺水標題。可是，良多反滲透海水淡化(利用半透過膜為海水脫鹽出產海水)(利用海水脫鹽出產海水)系統麵臨著膜污染嚴重的標題。重要因為反滲透系統的傳統的預處理方法無法供給靠得住的進水水質。是以盡年夜年夜都淡化工場，在遠遠低於其設計出水量的情況下任務，甚至有些工場的出水量達不到最後設計的30%。小型淡化裝置的研究很是明白的剖明，超濾系統可以很是有掌握的控製海水的水質，為反滲透系統供給高質量的進水。耐久實驗也剖明，超濾系統的出水SDI值可以很是好的控製在2以下。這些測試在超濾系統(又稱為超濾設備)前不用用任何預處理，而且實用各類海水水質。
工藝流程
一般工藝流程為：
原水-原水加壓泵-多介質過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透設備-中間水箱-中間水泵-離子交換器-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-用水點 (2000版中國藥典傳統工藝)
原水-原水加壓泵-多介質過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-第一級反滲透-PH調節-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表麵帶正電荷)-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器- 微孔過濾器-巴氏消毒—用水點 (2005版中國藥典目前流行工藝)
原水-原水加壓泵-多介質過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-一級反滲透機-脫氣膜-中間水箱-中間水泵-EDI系統-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點 (2005版中國藥典新工藝 )
原水-原水加壓泵-多介質過濾器-活性炭過濾器-軟水器-精密過濾器-第一級反滲透 -PH調節-中間水箱-第二級反滲透(反滲透膜表麵帶正電荷)-RO水箱-RO水泵-TOC分解器-EDI系統-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-微孔過濾器-巴氏消毒-用水點 (中國藥典註射用水、歐盟和美國藥典推薦工藝)
原液－儲罐－加壓泵－精密過濾器－中空超濾設備－儲液罐－反洗水箱－反洗泵。
超濾是利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質顆粒。在壓力驅動下，溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質則不能透過纖維壁而被截留，從而達到篩分溶液中不同組分的目的。該過程為常溫操作，無相態變化，不產生二次污染。超濾直飲水設備就是以超濾膜為核心產品對水質進行過濾。產出來的水就是我們通常所說的礦泉水。
應用領域
◆礦泉水：在礦泉水製造中，應用超濾技術，在工程設計中，將根據礦泉水的水源水質分析報告，針對性地選擇膜的孔徑和膜的類型，設計超濾設計。
◆食品：乳製品、果汁、酒、調味品等食品的生產中逐步采用超濾技術，如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖與水的分離，果汁澄清和去菌消毒，酒中有色蛋白、多糖及其它膠體雜質的去除等，醬油、醋中細菌的脫除，較傳統方法顯示出經濟、可靠、保證質量等優點。
◆醫藥：在醫藥和生物化工生產中，常需要對熱敏性物質進行分離提純，超濾技術對此顯示其突出的優點。用超濾來分離濃縮生物活性物(如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等)是相當合適的從動、植物中提取的藥物(如生物堿、荷爾蒙等)，其提取液中常有大分子或固體物質，很多情況下可以用超濾來分離，使產品質量得到提高。
◆純水、超純水：工業用水的初級純化，純水超純水製備RO預處理，純水、超純水終端處理。
◆環保：工業廢水深度處理，城市中水回用系統，電泳漆、油品的回收。
◆發酵：生化發酵液分離與精製、酶的濃縮與精製、糖及木糖醇澄清過濾。
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