詳解超濾的種類、生產方法、應用領域
發布時間：2016-04-02 19:59:52 人氣：0
超(chao)濾膜的(de)制備材(cai)料大體可(ke)分為(wei)(wei)有機(ji)高分子材(cai)料和無機(ji)材(cai)料兩大類。有機(ji)高分子材(cai)料由于(yu)具有品(pin)種多、韌性好、成本低等點，而且，制膜工(gong)(gong)藝(yi)簡單(dan)，膜結構形態易于(yu)控制，因而成為(wei)(wei)超(chao)濾膜制造工(gong)(gong)業(ye)中應用最(zui)為(wei)(wei)廣泛(fan)的(de)材(cai)料。無機(ji)超(chao)濾膜進(jin)入工(gong)(gong)業(ye)領域較晚(wan)，研(yan)發(fa)時間短，市(shi)場(chang)應用較少。
1.1無(wu)機膜的制備方法
無機膜的制備方法(fa)主要有(you)固態粒子燒結法(fa)和溶膠-凝(ning)膠法(fa)。
1.1.1固(gu)態粒(li)子燒結法(fa) 固態粒(li)子燒結(jie)法主(zhu)要用于制(zhi)備微(wei)孔陶瓷(ci)膜(mo)(mo)或(huo)陶瓷(ci)膜(mo)(mo)載(zai)體，也(ye)適合(he)制(zhi)備微(wei)孔金屬膜(mo)(mo)。它是將無(wu)機(ji)材料的(de)超(chao)細(xi)顆粒(li)分散在(zai)溶劑中，加(jia)入適合(he)的(de)無(wu)機(ji)粘結(jie)劑形成穩定的(de)懸浮液，制(zhi)成坯(pi)，后經干燥，然(ran)后再在(zai)高溫下燒結(jie)處(chu)理得到。
1.1.2溶膠-凝(ning)膠法 溶(rong)(rong)膠-凝(ning)膠法(fa)(fa)是(shi)合成(cheng)無(wu)機(ji)膜的(de)重(zhong)要方法(fa)(fa)，氧化物薄膜的(de)制(zhi)備(bei)多(duo)采用此類方法(fa)(fa)。它是(shi)將無(wu)機(ji)鹽(yan)或(huo)金屬有機(ji)化合物溶(rong)(rong)于(yu)溶(rong)(rong)劑中，使(shi)之發生水解-縮聚反(fan)應，生成(cheng)物縮合聚集形成(cheng)溶(rong)(rong)膠，后經蒸(zheng)發干(gan)燥轉(zhuan)變為凝(ning)膠。這種工藝可以制(zhi)備(bei)單組分和多(duo)組分金屬氧化物陶瓷膜且制(zhi)備(bei)的(de)膜孔徑較小。
1.2高分子膜的制備方法 主(zhu)要有燒結法(fa)(fa)、拉伸法(fa)(fa)、徑跡(ji)蝕刻法(fa)(fa)、相轉(zhuan)化(hua)法(fa)(fa)，其中最多的是相轉(zhuan)化(hua)法(fa)(fa)。
1.2.1燒結法 燒結(jie)法是最簡單的(de)(de)制備多孔膜的(de)(de)方法，它是將高(gao)分(fen)子粉(fen)狀顆粒物壓實并在高(gao)溫(wen)下均勻加熱，使(shi)粉(fen)粒熔(rong)融但(dan)未全熔(rong)化，這(zhe)樣便(bian)形成一定的(de)(de)孔隙(xi)，從而可以制備出膜。
1.2.2拉伸法 拉伸法(fa)適用于部分在室(shi)溫下無溶劑的膜(mo)(mo)材料，主要用于聚烯烴平板膜(mo)(mo)和中空纖維(wei)膜(mo)(mo)的制備，擴寬了(le)膜(mo)(mo)材料的使用范圍。它的原理是將薄膜(mo)(mo)在室(shi)溫下拉伸，在拉伸方向上便出(chu)現狹縫狀的細孔(kong)，再在較高溫度下定型(xing)，得到對稱性多孔(kong)膜(mo)(mo)。
1.2.3徑跡蝕刻法 徑(jing)跡蝕刻法(fa)(fa)是(shi)(shi)使(shi)膜(mo)材(cai)料(liao)接受垂直的(de)(de)(de)高能(neng)粒(li)子輻射，使(shi)聚(ju)合(he)物(wu)材(cai)料(liao)受損(sun)形(xing)成(cheng)殘缺(que)徑(jing)跡，此后將薄膜(mo)浸入刻蝕試劑中，便(bian)形(xing)成(cheng)孔(kong)(kong)，其(qi)特點(dian)是(shi)(shi)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)分(fen)布較為均勻。此種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)采用的(de)(de)(de)是(shi)(shi)物(wu)理(li)和(he)化學(xue)雙重作(zuo)用來(lai)制(zhi)備(bei)膜(mo)。相(xiang)(xiang)轉(zhuan)化法(fa)(fa)，是(shi)(shi)按比例配(pei)置一定(ding)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)聚(ju)合(he)物(wu)均相(xiang)(xiang)溶液(ye)(ye)組(zu)成(cheng)鑄膜(mo)液(ye)(ye)，并通(tong)過一定(ding)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)方(fang)(fang)法(fa)(fa)改變其(qi)熱(re)力(li)學(xue)狀態，使(shi)均相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)聚(ju)合(he)物(wu)溶液(ye)(ye)發生相(xiang)(xiang)分(fen)離，它是(shi)(shi)通(tong)過控(kong)制(zhi)相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變來(lai)控(kong)制(zhi)膜(mo)形(xing)態的(de)(de)(de)。相(xiang)(xiang)轉(zhuan)化法(fa)(fa)可以制(zhi)備(bei)出(chu)各種(zhong)結構的(de)(de)(de)膜(mo)，是(shi)(shi)工業上(shang)最(zui)常用的(de)(de)(de)制(zhi)膜(mo)方(fang)(fang)法(fa)(fa)，也是(shi)(shi)制(zhi)備(bei)非對稱性膜(mo)的(de)(de)(de)主要方(fang)(fang)法(fa)(fa)。
1.2.4相轉化法 相轉化法(fa)主(zhu)要包括浸沒(mei)沉淀(dian)(dian)法(fa)和熱致相分離法(fa)，常用的是浸沒(mei)沉淀(dian)(dian)法(fa)，其制膜步驟(zou)為：
（1）將高(gao)分子材料和添加劑(ji)(ji)溶(rong)于(yu)溶(rong)劑(ji)(ji)，配(pei)制鑄膜(mo)液(ye)；
（2）根據需要流延成平板膜，或通過紡絲(si)法(fa)制成中空纖(xian)維(wei)膜；
（3）物理方法使膜中(zhong)的溶劑(ji)部分蒸發；
（4）將膜浸漬在非溶(rong)劑(ji)凝固(gu)浴中，凝固(gu)成(cheng)型；
（5）熱處理；
（6）對膜進行預壓處理。
超(chao)濾膜(mo)的工(gong)業(ye)應用(yong)十分(fen)廣(guang)泛，已成為新型化工(gong)單元操作之(zhi)一。用(yong)于(yu)分(fen)離(li)、濃縮(suo)、純(chun)化生物制(zhi)品(pin)、醫藥制(zhi)品(pin)以及食品(pin)工(gong)業(ye)中；還用(yong)于(yu)血(xue)液處理、廢水處理和超(chao)純(chun)水制(zhi)備中的終端處理裝置(zhi)。在我國已成功(gong)地利用(yong)超(chao)濾膜(mo)進行了(le)中草藥的濃縮(suo)提純(chun)。
超(chao)濾(lv)(lv)膜隨著技術(shu)的進(jin)步，其篩選功能必(bi)將(jiang)得到改進(jin)和(he)加(jia)強，對人類社會的貢獻也將(jiang)越來越大。本文(wen)主要介紹超(chao)濾(lv)(lv)膜在(zai)水處理(li)，食(shi)品(pin)工業(ye)，醫藥(yao)工業(ye)和(he)環(huan)境工程中的應(ying)用。
2.1在水處理中的應用
與傳統水處理(li)工(gong)藝相比(bi)，超(chao)濾(lv)工(gong)藝可以有效(xiao)(xiao)地將原(yuan)水中(zhong)的(de)大分子、膠體、蛋白(bai)質、微粒等去除，且當(dang)不使用化學或(huo)紫外消(xiao)(xiao)毒(du)(du)時超(chao)濾(lv)對病毒(du)(du)仍有很(hen)好(hao)的(de)去除效(xiao)(xiao)果，從而降(jiang)低后續消(xiao)(xiao)毒(du)(du)加氯量，減少消(xiao)(xiao)毒(du)(du)副產物(wu)的(de)生成量。也就(jiu)是說，超(chao)濾(lv)技(ji)術(shu)不僅(jin)是保障飲用水微生物(wu)安全(quan)性的(de)最有效(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)，其還在很(hen)大程度(du)上提高了(le)飲用水化學安全(quan)性。同時其具有使用的(de)壓力(li)低、產水量大，更便于操作的(de)優點(dian)，故超(chao)濾(lv)技(ji)術(shu)被稱之為(wei)第三代(dai)飲用水技(ji)術(shu)倍(bei)受水處理(li)研(yan)究者的(de)關注。
2.2在食品工業應用
當(dang)今(jin)社會，食(shi)品的質(zhi)(zhi)量安(an)全越來越受到人們的關(guan)注，膜(mo)分離技(ji)術(shu)擁有無(wu)毒、無(wu)害、無(wu)污染的優(you)點，在食(shi)品等行(xing)業(ye)得(de)到廣泛(fan)的應用。例如，在果(guo)汁(zhi)生(sheng)產(chan)中(zhong)，超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)技(ji)術(shu)可(ke)(ke)以(yi)用于(yu)果(guo)汁(zhi)的澄清過濾(lv)(lv)(lv)(lv)。運用超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)技(ji)術(shu)澄清果(guo)汁(zhi)時，可(ke)(ke)確保果(guo)汁(zhi)的色(se)度、透光率等，也(ye)能解決了持續(xu)化(hua)作業(ye)的難題。 乳(ru)制(zhi)品行(xing)業(ye)也(ye)經常用到超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)技(ji)術(shu)，主(zhu)要是乳(ru)蛋(dan)白的回(hui)收(shou)、脫鹽(yan)和牛乳(ru)的濃(nong)縮。目前超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)已作為乳(ru)清蛋(dan)白回(hui)收(shou)的標準技(ji)術(shu)，廣泛(fan)應用于(yu)各國的乳(ru)品工業(ye)中(zhong)。超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)可(ke)(ke)去(qu)除牛乳(ru)中(zhong)大部分的水(shui)，簡(jian)化(hua)工藝。對(dui)脫脂(zhi)(zhi)乳(ru)進行(xing)濃(nong)縮時，超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)可(ke)(ke)以(yi)得(de)到蛋(dan)白質(zhi)(zhi)含量 80%的脫脂(zhi)(zhi)濃(nong)乳(ru)。利用超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)的選擇性(xing)，醬油中(zhong)的氨(an)基(ji)酸、鹽(yan)、等小(xiao)分子風(feng)味物質(zhi)(zhi)透過膜(mo)而(er)細菌等大分子物質(zhi)(zhi)被截留(liu)，可(ke)(ke)以(yi)獲得(de)高澄清度優(you)質(zhi)(zhi)醬油。用超(chao)(chao)(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)膜(mo)能除去(qu)酒及飲料中(zhong)殘留(liu)的酵母(mu)、細菌保持酒的澄清。
2.3在醫(yi)藥方面的應用(yong)
以(yi)超濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)技術(shu)(shu)在中(zhong)藥(yao)方面的應用來說(shuo)明(ming)(ming)[。超濾(lv)(lv)(lv)技術(shu)(shu)應用于中(zhong)藥(yao)制(zhi)劑(ji)的精制(zhi)過程，與傳統(tong)的醇沉法相(xiang)(xiang)比，具有明(ming)(ming)顯的優越性(xing)(xing)。首先，超濾(lv)(lv)(lv)為物理(li)過程，不(bu)(bu)加(jia)入化(hua)學試(shi)劑(ji)，對藥(yao)物有效(xiao)(xiao)(xiao)成(cheng)分(fen)(fen)影響小，同時能減輕環(huan)境污染。其次，超濾(lv)(lv)(lv)方法操作簡單，可縮短(duan)生產周(zhou)期(qi)，節約成(cheng)本。由于膜(mo)分(fen)(fen)離技術(shu)(shu)能最大限度地除去高相(xiang)(xiang)對分(fen)(fen)子質量非(fei)藥(yao)效(xiao)(xiao)(xiao)成(cheng)分(fen)(fen)或低(di)藥(yao)效(xiao)(xiao)(xiao)成(cheng)分(fen)(fen)，因而(er)是降低(di)中(zhong)藥(yao)制(zhi)劑(ji)服用劑(ji)量、改善制(zhi)劑(ji)的口(kou)感和成(cheng)品質量的有效(xiao)(xiao)(xiao)方法。同時通過濾(lv)(lv)(lv)除在溶液(ye)中(zhong)不(bu)(bu)穩定(ding)的膠團、大分(fen)(fen)子等雜質、熱原(yuan)、鞣(rou)質，提(ti)高了(le)液(ye)體制(zhi)劑(ji)(如注(zhu)射(she)液(ye)、口(kou)服液(ye))的澄明(ming)(ming)度，提(ti)高了(le)注(zhu)射(she)液(ye)的安全性(xing)(xing)。且超濾(lv)(lv)(lv)時無相(xiang)(xiang)變，有利于保存中(zhong)藥(yao)的生理(li)活性(xing)(xing)及理(li)化(hua)穩定(ding)性(xing)(xing)。近年來，超濾(lv)(lv)(lv)技術(shu)(shu)在中(zhong)藥(yao)領域已有較多的成(cheng)功范例。
2.4在環境工程中的應用
隨著(zhu)社會經濟和工(gong)業(ye)化的(de)(de)(de)(de)(de)發展，世界各國(guo)都面臨(lin)著(zhu)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)環境問題。作為近年來高速發展的(de)(de)(de)(de)(de)一項新(xin)技術(shu)，膜(mo)分(fen)(fen)離技術(shu)得(de)到了迅猛的(de)(de)(de)(de)(de)發展。其(qi)在環境工(gong)程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)主要為各種工(gong)業(ye)過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)污水(shui)處(chu)理、城(cheng)(cheng)市(shi)生活污水(shui)處(chu)理及城(cheng)(cheng)市(shi)垃圾濾(lv)液的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理，在含(han)油(you)(you)(you)廢(fei)水(shui)、造(zao)紙(zhi)廢(fei)水(shui)、重(zhong)金屬(shu)離子廢(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)較多。 利(li)(li)用(yong)超濾(lv)膜(mo)處(chu)理電泳(yong)廢(fei)水(shui)在我國(guo)汽車、電器工(gong)業(ye)得(de)到了廣(guang)泛應用(yong)，通過(guo)(guo)超濾(lv)膜(mo)可將大(da)量(liang)金屬(shu)離子從廢(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)回收出(chu)來重(zhong)新(xin)利(li)(li)用(yong) [21] 。 含(han)油(you)(you)(you)廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理乳化油(you)(you)(you)中(zhong)(zhong)含(han)有表面活性(xing)劑和起(qi)有機物，油(you)(you)(you)分(fen)(fen)是(shi)以微(wei)米(mi)大(da)小的(de)(de)(de)(de)(de)離子存在水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)，重(zhong)力分(fen)(fen)離和粗粒化法(fa)都起(qi)不了作用(yong)，而采用(yong)超濾(lv)膜(mo)技術(shu)，使水(shui)和低分(fen)(fen)子有機物透過(guo)(guo)膜(mo)，除油(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時去除COD（廢(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)能被強(qiang)氧(yang)化劑氧(yang)化的(de)(de)(de)(de)(de)物質）及BOD（生化需氧(yang)量(liang)），從而實現油(you)(you)(you)水(shui)分(fen)(fen)離。
在國外，超(chao)濾(lv)(lv)主(zhu)要應用(yong)于飲用(yong)水處(chu)理(li)，我國則主(zhu)要用(yong)于工(gong)業(ye)領(ling)域的(de)廢水回用(yong)，作為(wei)反滲(shen)透的(de)預處(chu)理(li)。在國內水工(gong)業(ye)市(shi)場(chang)，超(chao)濾(lv)(lv)技(ji)術已在電力、鋼鐵、化(hua)工(gong)等(deng)工(gong)業(ye)廢水處(chu)理(li)領(ling)域得(de)到較多應用(yong)。
隨(sui)著(zhu)經(jing)濟(ji)社會發展，大規(gui)模(mo)廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)工程將越來(lai)越多，為(wei)超濾(lv)(lv)膜(mo)技術開辟了(le)廣(guang)(guang)闊的(de)(de)市(shi)(shi)(shi)場空間。在(zai)國(guo)外，已經(jing)有(you)很多自來(lai)水(shui)(shui)廠(chang)應(ying)用(yong)超濾(lv)(lv)技術生產自來(lai)水(shui)(shui)，在(zai)國(guo)內，由于資(zi)金等問(wen)題(ti)還沒(mei)有(you)應(ying)用(yong)開來(lai)。但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhu)國(guo)家和地(di)方飲用(yong)水(shui)(shui)標準(zhun)的(de)(de)修訂以(yi)及新規(gui)范的(de)(de)出臺(tai)，超濾(lv)(lv)技術必將被越來(lai)越多的(de)(de)自來(lai)水(shui)(shui)廠(chang)所采用(yong)。水(shui)(shui)質污(wu)染也(ye)逐漸(jian)成為(wei)我(wo)國(guo)城市(shi)(shi)(shi)安全供水(shui)(shui)的(de)(de)最(zui)大障礙。城市(shi)(shi)(shi)生活污(wu)水(shui)(shui)處理(li)和中水(shui)(shui)回用(yong)將成為(wei)解決未來(lai)城市(shi)(shi)(shi)水(shui)(shui)資(zi)源危機的(de)(de)有(you)效途徑之一。因此超濾(lv)(lv)膜(mo)在(zai)未來(lai)市(shi)(shi)(shi)政污(wu)水(shui)(shui)處理(li)市(shi)(shi)(shi)場將會具有(you)廣(guang)(guang)闊的(de)(de)市(shi)(shi)(shi)場空間。
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