超滤膜的分类及标准(影响超滤膜性能的主要因素)

超滤膜的分类及制备方法

超滤膜的制备材料可分为有机高分子材料和无机材料两大类。有机高分子材料以其种类多、韧性好、成本低、制膜工艺简单、膜结构容易控制等优点成为超滤膜制造业中应用最广泛的材料。无机超滤膜进入工业领域较晚，研发时间短，市场应用少。

1.1无机膜的制备方法

无机薄膜主要采用固态颗粒烧结法和溶胶-凝胶法制备。

1.1.1固体颗粒烧结法固体颗粒烧结法主要用于制备微孔陶瓷膜或陶瓷膜载体，也适用于制备微孔金属膜。它是通过将无机材料的超细颗粒分散在溶剂中，加入合适的无机粘合剂形成稳定的悬浮液，制成坯体，干燥，然后在高温下烧结而制备的。

1.1.2溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是合成无机薄膜的重要方法，这类方法常用于氧化物薄膜的制备。它是将无机盐或金属有机化合物溶解在溶剂中，使其发生水解-缩聚反应，产物缩合聚集形成溶胶，再经蒸发干燥转化为凝胶。该工艺可以制备小孔径的单组分和多组分金属氧化物陶瓷膜。

1.2聚合物薄膜的制备方法

主要有烧结法、拉伸法、径迹刻蚀法和转相法，其中最多的是转相法。

1.2.1烧结法烧结法是制备多孔膜最简单的方法。它将聚合物粉末颗粒压实，并在高温下均匀加热，使粉末颗粒熔化但不完全熔化，从而形成一定的孔隙，由此可制备成膜。

1.2.2拉伸法拉伸法适用于室温下的一些无溶剂膜材料，主要用于聚烯烃平板膜和介质空纤维膜的制备，拓宽了膜材料的应用范围。其原理是将薄膜在室温下拉伸，拉伸方向出现狭缝状孔隙，然后在较高温度下成型，得到对称的多孔薄膜。

1.2.3径迹刻蚀法径迹刻蚀法是使薄膜材料接受垂直的高能粒子辐射，使高分子材料受到损伤，形成不完整的径迹。之后，将薄膜浸入蚀刻试剂中，然后形成孔。其特点是形成的孔洞分布均匀。在这种方法中，使用物理和化学作用来制备薄膜。转相法是将一定组成的聚合物均相溶液按比例配制成铸膜液，通过一定的物理方法改变其热力学状态，使均相聚合物溶液相分离。它通过控制相转化来控制膜的形态。相反转法可以制备各种结构的薄膜，是工业上最常用的方法，也是制备不对称薄膜的主要方法。

1.2.4转相法转相法主要有浸渍沉淀法和热致分相法。常用的是浸渍沉淀法，其制膜步骤是:

(1)将高分子材料和添加剂溶解在溶剂中，制成铸膜液；

(2)根据需要，流延成平板膜，或纺成中空纤维膜；

(3)用物理方法部分蒸发薄膜中的溶剂；

(4)将薄膜浸入无溶剂凝固浴中，固化成型；

(5)热处理；

(6)预压膜。

超滤膜分离技术的应用

超滤膜在工业上应用广泛，已成为新型化工单元操作之一。用于生物制品、医药制品和食品工业的分离、浓缩和纯化；它也用作血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。超滤膜在我国已成功用于中草药的浓缩和纯化。

随着超滤膜技术的进步，它的筛选功能会得到改善和加强，对人类社会的贡献会越来越大。本文主要介绍超滤膜在水处理、食品工业、制药工业和环境工程中的应用。

2.1水处理中的应用

与传统水处理工艺相比，超滤工艺能有效去除大分子、胶体、蛋白质、颗粒等。在原水中，不使用化学或紫外线消毒时，超滤仍有较好的除病毒效果，从而减少后续消毒的加氯量和消毒副产物的产生。换句话说，超滤技术不仅是保证饮用水微生物安全的最有效技术，也大大提高了饮用水的化学安全性。同时具有压力低、出水量大、操作更容易的优点。因此，超滤技术被称为第三代饮用水技术，受到水处理研究者的关注。

2.2在食品工业中的应用

如今，人们越来越关注食品的质量和安全。膜分离技术具有无毒、无害、无污染等优点，广泛应用于食品等行业。例如，在果汁生产中，超滤技术可用于果汁的澄清和过滤。采用超滤技术澄清果汁时，既能保证果汁的色度和透光率，又能解决连续操作的难题。超滤膜技术常用于乳品工业，主要用于牛奶蛋白的回收、牛奶的脱盐和浓缩。目前，超滤已作为乳清蛋白回收的标准技术，广泛应用于各国乳品工业。超滤可以去除牛奶中的大部分水分，简化工艺。浓缩脱脂乳时，通过超滤可以得到蛋白质含量为80%的脱脂乳。利用超滤膜的选择性，酱油中的氨基酸、盐类等小分子风味物质可以透过膜，而细菌等大分子物质可以被截留，从而得到高澄清度的优质酱油。超滤膜可以去除葡萄酒和饮料中残留的酵母和细菌，使葡萄酒保持澄清。

2.3在医学中的应用

阐述了超滤膜技术在中药中的应用。与传统的醇沉法相比，超滤技术在中药制剂精制过程中具有明显的优势。首先，超滤是物理过程，不添加任何化学试剂，对药物的有效成分影响很小，可以减少环境污染。其次，超滤法操作简单，可以缩短生产周期，节约成本。膜分离技术可以最大限度地去除相对分子质量较高的非药用成分或药用成分含量较低的成分，是降低中药制剂用量、改善制剂口感、提高成品质量的有效方法。同时，通过滤除溶液中不稳定的胶束、大分子等杂质、热原和鞣质，提高液体制剂(如注射液、口服液)的澄明度，提高注射液的安全性。并且超滤过程中无相变，有利于保存中药的生理活性和理化稳定性。近年来，超滤技术在中药领域有很多成功的例子。

2.4环境工程中的应用

随着社会经济和工业化的发展，世界各国都面临着严重的环境问题。作为近年来迅速发展起来的新技术，膜分离技术发展迅速。其在环境工程中的应用主要是各种工业过程中的污水处理、城市生活污水处理和城市垃圾滤液处理，广泛应用于含油废水、造纸废水和重金属离子废水。我国汽车、电器行业广泛采用超滤膜处理电泳废水，通过超滤膜可以从废水中回收和再利用大量的金属离子[21]。含油废水的处理乳化油中含有表面活性剂和有机物，油在水中以微米级离子存在，重力分离和粗粒化无法发挥作用。而采用超滤膜技术，使水和低分子量有机物通过膜，在除油的同时去除COD(废水中能被强氧化剂氧化的物质)和BOD(生化需氧量)，实现油水分离。

超滤膜的前景

在国外，超滤主要用于饮用水处理，而在国内，作为反渗透的预处理，主要用于工业领域的废水回用。在国内水业市场，超滤技术已广泛应用于电力、钢铁、化工等工业废水处理领域。

随着经济社会的发展，大型废水处理工程将会越来越多，这将为超滤膜技术开辟广阔的市场空。在国外，很多水厂已经应用超滤技术生产自来水，而在国内，由于资金等问题，还没有得到应用。但随着国家和地方饮用水标准的修订和新标准的出台，超滤技术将被越来越多的水厂采用。水污染已逐渐成为中国城市安全供水的最大障碍。城市污水处理和中水回用将是解决未来城市水危机的有效途径之一。因此，超滤膜在未来的城市污水处理市场上将会有广阔的市场空。(转载:水处理学院)