超滤膜运行原理分析（二）

如何进行水处理？

衡美水处理为您介绍一种性能优良的水处理设备耗材——超滤膜，并向您详细介绍超滤膜的工作原理。

（三）超滤膜的构造

超滤膜在工业应用上有平板状、管状、螺旋板状和空心纤维状等几种不同的形式。目前国内应用的大多数为板状和管状，空心纤维膜（中空纤维膜） 也已开始试制并应用于生产。

1、平板膜

这种膜主要用于结构与板框压滤机相似的设备上。半透膜张紧在一组多孔板上，用一块带槽的板来支持。支撑板的材料为聚砜 （polysulfone），呈椭圆形，长径长度为35cm，由双层空心夹板组成。两个表面设计为弧形浅沟，即由多根凸起的弧形圈组成多条料液通道，适于处理粘性物料，不易形成膜面上的浓料沉积，能加快透过速度，改善流动状况。超滤膜紧贴于支撑板的两面。两端开圆孔，料液由一端进入，流过膜面，从另一端流出。清液透过膜层及支撑板沟槽上的长条孔隙，进入夹板空心，从支撑板边上的一个小管流出。

超滤膜紧贴于支撑板上，在两端圆孔处有锁圈将其固定，如图8-5所示。当两块支撑板叠合时，有一面的锁圈为流通圈，可将料液疏导至支撑板膜面。多块膜板重合，料液并流通过一定数量的并流膜板后，在流通孔上设一挡圈，使料液进入另一组并流膜板，两组连接，形成串联，两组流动方向相反。如此，多组膜板叠合，组成多次并流与串流，清液从每个膜面透过流出，超滤液不断地得到浓缩 （如图8-6所示）。

图8-5 超滤膜及支撑板组合图

1—流通圈 2—超滤膜 3—支撑板 4—超滤膜 5—锁圈

图8-6 超滤膜组合图

1—超滤膜 2—支撑板 3—隔板 4—流通圈 5—锁圈

A—料液进口 B—清液出口 C—浓缩液出口

2、管状膜

这种膜是牢固地紧贴在支撑管内侧，做成的一个元件，是广泛应用的一种膜型。完整的组件是将此管状膜装入外壳内构成，很像简单的管式换热器。

3、空心纤维膜

这种膜是在平板膜基础上开发出的具有空间立体几何形状的薄膜，使单位体积的膜渗设备不依靠薄的半透膜而有很大的膜渗能力。在各种几何形状中，吸引力较大的是小直径的空心圆柱，而圆柱壁由半透膜制成。因此，圆柱面积与体积之比值反比于直径，而且对于给定的内外径比值，壁厚正比于直径，故单位体积空心圆柱膜的透过量与直径的平方成反比。这样，采用空心圆柱构形，就大大地提高了单位体积膜渗设备的生产能力。可以证明，在超滤应用上，采用一个大小合理的小直径空心纤维膜的圆柱束，则所发生的透过液量将相当于几十平方米超薄平板膜上所得者。

空心纤维为细长的膜管，内壁为膜层，膜层结合于海绵式的外壁上，外壁有粗孔，内层起超滤分离作用。内膜孔的大小，决定管内被阻物质的大小。空心纤维内径约200μm，由惰性的非离子聚合物制成，具有独特的各向异性的（表皮）结构，有明显高的流率（如图8-7）。

图8-7 空心纤维超滤膜筒

三、超滤装置

（一）板式分离装置

用于大规模生产的平板式超滤分离设备有类似板框式的结构 （如图8-8）。

在这种设备中，被处理的液体在窄沟道中流动，沟道宽度仅0.3～0.5mm，液体沿膜做径向流动。在同一膜上，与膜接触的路程只有150mm左右。通常液体流动的平均流速约为0.5m/s，故流动为层流。一般平板膜渗设备由许多膜渗组件构成，每一组件提供一定的膜面积，从几平方米到几十平方米。

（二）空心纤维膜渗分离器

图8-8 平板膜分离装置结构原理

1—隔离板 2—半透膜 3—膜支撑板 4—螺栓

空心纤维膜渗分离装置的外形亦为壳管状（如图8-9）。

图8-9 中空纤维膜组件剖面图

1—盐水 2—进料 3—取样 4—中空纤维膜 5—环氧树脂管板 6—多孔支撑板 7—产品 8—外壳 9—环氧树脂块

这种膜渗分离器把几千万根空心纤维集束的开口端用环氧树脂粘接，装填在管状壳体内而成。

其特点是：

（1）装置内单位体积的膜面积很大；

（2）膜壁薄，液体透过速度快；

（3）因空心纤维的几何构形具有一定的耐压性能，故强度高。

四、超滤在乳品工业上的应用

国外已将超滤用于脱脂乳的浓缩，可制取高蛋白质的脱脂浓乳。超滤已被证实为在乳清中浓缩和回收蛋白质的有效方法 （如图8-10）。

图8-10 乳清的超滤

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