超濾膜的性能

超濾膜多數(shù)為非對稱膜，由一層極薄(通常僅0.1～1μm)具有一定孔徑的表皮層和一層較厚(通常為125μm)具有海綿狀或指狀結(jié)構(gòu)的多孔層組成。前者起篩分作用，后者主要起支撐作用。

超濾膜的基本性能包括孔隙率、孔結(jié)構(gòu)、表面特性、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性等。其中，孔結(jié)構(gòu)和表面特性對使用過程中的膜污染、膜滲透流率及分離性能(即對不同溶質(zhì)的截留率)具有很大影響。其他物理、化學(xué)性能，如膜的耐壓性、耐高溫性、耐清洗劑性、耐生物降解性等在某些工業(yè)應(yīng)用中也非常重要。

超濾膜的操作分類與應(yīng)用

根據(jù)處理對象和分離的要求，超濾系統(tǒng)可以采用間歇操作或者連續(xù)操作。

間歇操作平均通量較高，所需膜面積較小，裝置簡單，成本也較低，主要缺點(diǎn)是需要較大的儲(chǔ)槽。如在藥物和生物制品的生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)規(guī)模和性質(zhì)，所以多采用間歇操作。

連續(xù)操作的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品在系統(tǒng)中停留時(shí)間短，這對熱敏或剪切力敏感的產(chǎn)品是有利的。連續(xù)操作主要用于大規(guī)模生產(chǎn)，如乳制品工業(yè)中。它的主要特點(diǎn)是在較高的濃度下操作，所以通量較低。

操作過程可采取終端操作和十字流操作，最簡單的設(shè)計(jì)是終端操作，此時(shí)所有原料均被強(qiáng)制通過膜，這表明原料中被截留組分的濃度隨時(shí)間不斷增加，因而滲透物量隨時(shí)間減少。在微濾中經(jīng)常使用這種操作方式。

在工業(yè)應(yīng)用中更多的是選用十字流操作。因?yàn)榇朔N方式發(fā)生污染的趨勢比終端過濾低。在十字流操作中，原料以一定組成進(jìn)入膜器并平行流過膜表面，沿膜器內(nèi)不同位置，原料組成逐漸變化。原料流被分成兩股：滲透物流和截留物流。

終端過濾的優(yōu)點(diǎn)是回收率高，但膜污染嚴(yán)重；十字流過濾盡管能減少污染，但回收率較低。綜合這兩種操作方式的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出終端/十字流聯(lián)合流程，又稱為半終端操作系統(tǒng)，料液平行流過中空纖維膜內(nèi)腔，溶劑等小分子物質(zhì)垂直透過膜后收集在中心滲透管內(nèi)，被截留的物質(zhì)沉積在膜面。隨著被截留物質(zhì)在膜面的不斷積累，膜通量降低。經(jīng)過一段時(shí)間后，反洗泵通過中心滲透管對膜進(jìn)行反洗。反洗結(jié)束后，關(guān)閉反洗閥，料液又經(jīng)過進(jìn)料泵進(jìn)入膜組件，如此循環(huán)反復(fù)。采用這種操作方式可以在較高的回收率下維持較高的膜通量。

超濾膜主要應(yīng)用于將溶液中的顆粒物,膠體和大分子與溶劑等小分子物質(zhì)分離,其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,其主要應(yīng)用領(lǐng)域見表