超滤器是
电泳涂装线上的重要设备,常见的形式包括管式超滤器和卷式超滤器。超滤器利用膜两侧的压力差作为驱动力,通过机械筛分原理进行溶液分离,适用范围广,可在多种物质的分离、浓缩、
提纯等领域发挥作用。超滤器的工作原理涉及膜表面的机械筛分、膜孔阻滞以及膜表面和膜孔的
吸附作用,主要以筛滤为主。然而,随着使用时间的延长,超滤器的性能可能会出现下降的现象。
超滤器的超滤过程被称为超过滤,能够截留水中胶体大小的颗粒,而水和低分子量溶质则可以通过膜。这一过程的基础是机械筛分原理,通常在0.2MPa至0.6MPa的压力下进行,分离孔径介于1nm至0.1μm之间。超滤器能够在常温下操作,尤其适合处理热敏性物质,且具备良好的耐温、耐酸碱和耐氧化能力,可以在60℃以下、pH值为2至11的环境下持续使用。超滤器的关键部件是一张由极薄表皮层组成的不对称半透膜,其截留的溶质分子量较大,约为300至3×10^5,操作压力一般在0.2至0.4MPa范围内。超滤器在去除溶液中的微粒、胶体、细菌、热源和各类
有机化合物方面表现出色,已成为水处理系统工程和物质分离领域的必备设备。
超滤器的应用非常广泛,涵盖了水处理、食品饮料、酒类、医药、工业、生物工程、金属加工、表面涂装等多个领域。在生物医药行业中,超滤器可用于中药的分离
提纯,以及
逆渗透、纳滤的前处理。此外,超滤器还能用于矿泉水、山泉水、直饮水的过滤,以及低度白酒的去浊除菌。在化工环保领域,超滤器也有助于过滤回收和综合利用。
超滤器在使用过程中,由于其物质分离功能依赖于膜,因此会出现膜污染和通量递减的情况。这种情况在以滤膜筛分为原理的超滤器中更加明显。膜污染通常出现在三个场景:浓差极化、大溶质
吸附和吸附层聚合。其中,浓差极化会导致膜表面附近的
边界层中被阻止组分的聚集,从而形成凝胶层,影响膜的通量和分离性能。然而,这种影响通常是可逆的,可以通过一定的措施减轻和控制。
为了减少超滤器的膜污染,可以从设计、工艺流程、设备操作等方面入手,制定相应的维护和预防措施。这些措施包括对料液进行有效预处理,改善膜面附近的
流体力学条件,定期进行日常冲洗,减少设备结构中的死角,适当提高水温和使用消毒试剂。此外,还需要注意膜的保存和预处理,以确保其性能不受损害。
即使采取了预防措施,膜污染仍然可能发生。因此,有必要了解并掌握膜污染的处理技术,包括物理方法和
化学方法。常用的处理技术包括等压冲洗、反冲洗、水力反冲洗、采用混合
流体、去除污染物、蒸汽消毒以及化学清洗方法。这些方法的选择应根据具体的污染类型和程度,以及膜的物理和化学性质来决定。