影響超濾過(guò)程穩定運行的因素分析

一、超濾透過(guò)通量

超濾在操作壓力為0.1—0.6MPa、溫度為60℃以下時(shí)，其透過(guò)通量應在100—500L/（m2.h)為宜，實(shí)際中比它要小得多，一般為1—100L/（m2.h)。當超濾透過(guò)濃差通量低于1L/（m2.h)時(shí)，過(guò)程缺乏經(jīng)濟效益，其原因是濃差極化在膜面上形成的邊界層（或凝膠層），使流體阻力增加，因此必須相應采取一些措施來(lái)解決。

1、料液流速

提高料液流速對防止濃差極化、提高設備處理能力有利。但增大壓力使工藝過(guò)程耗能增加，結果導致費用增大。一般湍流體系中流速為1—3m/s。
    在螺旋式組件體系中，常在層流區操作，可在液流通道上設湍流促進(jìn)材料，或采用振動(dòng)的膜支撐物，在流道上產(chǎn)生壓力波等方法，以改善流動(dòng)狀態(tài)，控制濃差極化，從而保證超濾組件的正常運行。

2、操作壓力

超濾膜透過(guò)通量與操作壓力的關(guān)系決定于膜和邊界層的性質(zhì)。在實(shí)際超濾過(guò)程中往往后者控制著(zhù)超濾透過(guò)同量。在用滲透壓模型時(shí)，膜透過(guò)通量與壓力成正比，而用凝膠化模型時(shí)，膜透過(guò)通量與壓力無(wú)關(guān)。此時(shí)的透過(guò)通量稱(chēng)為臨界透過(guò)通量。實(shí)際中超濾操作應在臨界透過(guò)通量附近進(jìn)行，此時(shí)操作壓力約為0.5—0.6MPa,除了克服透過(guò)膜的阻力外，還要克服通過(guò)膜表面的流體壓力損失。

3、溫度

操作溫度主要決定與所處理料液的化學(xué)、物理性質(zhì)和生物穩定性，應在膜設備和處理物質(zhì)允許的最高溫度下進(jìn)行操作，因為高溫可以減少料液的黏度，從而增加傳質(zhì)效率，提高透過(guò)通量。溫度與擴散系數的關(guān)系，可以用下式表示：
        μD/T=常數
    由上式可見(jiàn)，溫度T愈高，黏度μ變小，而擴散系數D則變大。例如，酶最高溫度為25℃，電涂料為30℃，蛋白質(zhì)為55℃，制奶工業(yè)為50—55℃，紡織工業(yè)脫漿廢水中回收PVA時(shí)為85℃。

4、操作時(shí)間

隨著(zhù)超濾過(guò)程的進(jìn)行，濃度極化在膜表面上形成了濃縮的凝膠層，使超濾透過(guò)通量下降。其透過(guò)通量隨時(shí)間的衰減情況，與膜組件的水力特性、料液的性質(zhì)和膜的特性有關(guān)。當超濾運行一段時(shí)間后，就需要進(jìn)行清洗，這段時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)運行周期，當然運行周期的變化還與清洗情況有關(guān)。

5、進(jìn)料濃度

隨著(zhù)超濾過(guò)程的進(jìn)行，料液（主體液流）的濃度在增高，此時(shí)黏度變小，邊界層厚度擴大，這對超濾來(lái)說(shuō)無(wú)論從技術(shù)上還是經(jīng)濟上都是不利的，因此對超濾過(guò)程主體液流的濃度應有一個(gè)限制，既最高允許濃度。

6、料液的預處理

為了提高膜的透過(guò)通量，保證超濾膜的正常穩定運行，在超濾前需對料液進(jìn)行預處理，雖然超濾的預處理過(guò)程不像反滲透過(guò)程那么嚴格，但這種預處理也是保證實(shí)現超濾過(guò)程正常運行的關(guān)鍵，通常采用的預處理方法有：
   （1）過(guò)濾；
   （2）化學(xué)絮凝；
   （3）PH調節；
   （4）消毒；
   （5）活性炭吸附；

 上述預處理方法可以根據料液的性質(zhì)和需要進(jìn)行選用。

此外，經(jīng)超濾回收的水，在使用前還需進(jìn)行再處理（稱(chēng)為后處理，如電子工業(yè)用水）如脫除CO2、PH調節、過(guò)濾、消毒等。

 
 二、膜的壽命

膜的壽命是根據生產(chǎn)廠(chǎng)提出的膜在正常使用條件下可以保證使用的最短時(shí)間，一般在規定的料液和壓力下，在PH允許的范圍內，溫度不超過(guò)60℃時(shí)，超濾膜可使用12-18個(gè)月。當然超過(guò)規定的條件時(shí)，會(huì )使膜的壽命縮短。

三、膜的清洗和消毒

膜必須進(jìn)行定期清洗，以保持一定的膜透過(guò)通量，并延長(cháng)膜的壽命。清洗方法一般根據膜的性質(zhì)和處理料液的性質(zhì)來(lái)確定。通常和反滲透相類(lèi)似，即先以水力清洗，而后根據情況采用不同的化學(xué)洗滌劑進(jìn)行清洗，例如對電涂材料可以選用含離子的增溶劑，對水溶性有機涂料可以用“橋鍵”型溶劑。食品工業(yè)中蛋白質(zhì)沉淀可以用朊酶溶劑或磷酸鹽、硅酸鹽為基礎的堿性去垢劑。膜表面由無(wú)機鹽形成的沉淀可用EDTA之類(lèi)的螯合劑或酸、堿加以溶解。對于不同的膜組件，可以選用不同的清洗方法，如管式組件可以用海綿球進(jìn)行機械清洗，中空纖維式組件可以用反向沖洗等。對于食品工業(yè)用膜還需進(jìn)行消毒處理（用NaOCL和H2O2等）。