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微濾的分離特性

微濾是在流體壓力差作用下，利用微濾膜（孔徑范圍一般為0.025～10微米）對(duì)被分離組分的尺寸選擇性，將膜孔能截留的微粒及大分子溶質(zhì)截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶質(zhì)透過(guò)膜。微濾分離的微粒或溶質(zhì)直徑范圍為0.1～10微米。

微濾膜的主要特點(diǎn)

1、孔徑均勻：微濾膜的孔徑較均勻，例如孔徑0.45微米的濾膜，其孔徑變化范圍僅在0.45微米上下0.02微米。

2、孔隙率高：微濾膜的表面上有無(wú)數(shù)微孔，約為107～1011個(gè)/cm2，孔隙率一般高達(dá)70%～80%左右，通常其通量比具有同等截留能力的濾紙至少快40倍。

3、濾材薄：一般微濾膜的厚度在100～150微米左右，較一般過(guò)濾介質(zhì)為薄。因此，濾膜沾液造成的損失少，貯運(yùn)方便。

4、驅(qū)動(dòng)壓力低：由于孔隙率高、濾材薄，因而流動(dòng)阻力小，所需驅(qū)動(dòng)壓力低。

微濾膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)

根據(jù)膜孔形態(tài)結(jié)構(gòu)，微濾膜可分為：具有毛細(xì)管狀孔的篩網(wǎng)型微濾膜，和具有彎曲孔的深度型微濾膜。前者是一種理想情況，膜孔呈圓柱形孔，可截留大于其孔徑的物質(zhì)；后者是實(shí)際中常應(yīng)用的膜，膜表面粗糙，內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，互相交織形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)溶液經(jīng)過(guò)時(shí)，截留、吸附、架橋三種作用并存，因此可以去除粒徑小于其表觀孔徑的微粒。

根據(jù)膜的截面結(jié)構(gòu)是否對(duì)稱，微濾膜又可分為：對(duì)稱微濾膜和不對(duì)稱微濾膜。這是由于膜材料和制備工藝的不同造成的。對(duì)稱微濾膜在截面結(jié)構(gòu)和膜材質(zhì)上都是均勻的，沒(méi)有物理孔上的明顯差異，一般采用相轉(zhuǎn)化法、延伸法、燒結(jié)法制備。非對(duì)稱微濾膜的截面結(jié)構(gòu)明顯不對(duì)稱，其表面是極薄的、起分離作用、具有一定孔徑的皮層，而多孔的支撐層位于皮層之下。

非對(duì)稱膜又分為相轉(zhuǎn)化膜和復(fù)合膜兩種，前者采用相轉(zhuǎn)化法制備，皮層和支撐層為同一種材料；復(fù)合膜的皮層和支撐層采用不同的材料，通過(guò)在支撐層上進(jìn)行澆鑄、界面聚合、等離子聚合、核徑跡蝕刻等方法形成超薄皮層。

微濾膜結(jié)構(gòu)的性能表征

一般采用孔徑、孔徑分布、孔隙率表征?？讖椒植荚秸?，即孔徑大小相差越小，顯然越好；孔隙率越高，則膜通量會(huì)越大，也越好?？讖娇刹捎秒婄R，或如泡點(diǎn)法、壓汞法等間接方法測(cè)定。

微濾膜的材料

有機(jī)微濾膜材料有：硝酸纖維素、醋酸纖維素、混合纖維素、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯以及聚氯乙烯等。

無(wú)機(jī)材料有：陶瓷材料（如氧化鋁、氧化鋯）、玻璃、鋁、不銹鋼等。

微濾的分離機(jī)理

其分離機(jī)理為篩分機(jī)理，膜的物理結(jié)構(gòu)起決定性作用。其截留作用分為兩大類：

1、膜表層截留作用，其包括：

（1）機(jī)械截留作用，即膜會(huì)截留大于其孔徑或與其孔徑相當(dāng)?shù)奈⒘！?o:p>

（2）物理作用或吸附截留作用，其中包括吸附和電性能的影響。

（3）架橋作用，在膜孔的入口處，微粒因架橋作用也可被截留。

2、膜內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的截留作用：

對(duì)于表面層截留（表面型），接近于絕對(duì)過(guò)濾，易清洗，但雜質(zhì)捕捉量相對(duì)于深度型較少；而對(duì)于膜內(nèi)部截留（深度型）而言，接近于公稱值過(guò)濾，雜質(zhì)捕捉量較多，但不易清洗，多屬于用畢廢棄型。

微濾與常規(guī)過(guò)濾的區(qū)別

兩者的基本原理基本相同的。但微濾能截留的微粒尺寸更小，效率更高，過(guò)濾的穩(wěn)定性更好。

普通過(guò)濾的過(guò)濾介質(zhì)，常采用紙、石棉、玻璃纖維、陶瓷、布、氈等，都是一些孔形極不整齊的多孔體，孔徑分布范圍較廣，孔徑通常有幾十微米。其能截留0.5微米以上的顆粒，是由于濾餅層內(nèi)顆粒的架橋作用等機(jī)理，以及過(guò)濾時(shí)粒子是陷入介質(zhì)內(nèi)部曲折的通道而被阻留等，但才截留住如此小的顆粒。常規(guī)過(guò)濾介質(zhì)較厚，對(duì)顆粒的容納量大，用于一般澄清過(guò)濾。

微濾屬于精密過(guò)濾，其膜孔孔徑分布較窄，所截留的微粒尺寸范圍狹窄、準(zhǔn)確，其直接利用過(guò)濾介質(zhì)的孔隙篩分進(jìn)行截留。其過(guò)濾介質(zhì)薄，顆粒容納量小，使用時(shí)宜設(shè)置預(yù)過(guò)濾。

微濾的過(guò)程

微濾過(guò)程一般經(jīng)歷幾個(gè)階段：

1、過(guò)濾初始階段：比膜孔徑大的顆粒被截留在膜表面，而比膜孔小的粒子進(jìn)入膜孔，其中一些粒子由于各種力的作用被吸附于膜孔內(nèi)，減小了膜孔的有效直徑

2、過(guò)濾中期階段：微粒開(kāi)始在膜表面形成濾餅層，膜孔內(nèi)吸附逐漸趨于飽和

3、過(guò)濾后期階段：隨著更多微粒在膜表面被截留，膜孔內(nèi)吸附也趨于飽和，微粒開(kāi)始堵塞膜孔，最終使膜通量趨于穩(wěn)定，繼而不斷下降。

微濾的應(yīng)用

目前，微濾主要應(yīng)用于制藥和食品的除菌過(guò)濾、發(fā)酵液過(guò)濾、果汁澄清過(guò)濾、酒的澄清、調(diào)味品的澄清、糖化液澄清過(guò)濾、蔬菜汁過(guò)濾、超純水等的終端過(guò)濾、反滲透預(yù)處理、污水處理、油田采出水處理、鈦白粉回收等。