超濾是近30年來崛起的化工分離技術，早在200多年前，人們就揭示了膜分離現(xiàn)象，然而直到本世紀60年代，膜分離技術才進入工程領域，據(jù)統(tǒng)計，1982年美國超濾膜銷售額僅為0.36億美元，到1990年已達到3.65億美元，增加了10倍。
超濾膜的分離過程可概述為：溶液體系在壓力驅動下，在超濾膜表面發(fā)生分離，溶劑（水）和其它小分子溶質通過具有不對稱微孔結構的超濾膜，大分子溶質和微粒被濾膜截留在膜表面。膜的不對稱結構和超濾器內料液的高速流動使得被截留物質不易阻塞膜孔，使膜可*、反復使用。通過調節(jié)制膜液配方和制膜條件可控制膜表面的孔徑尺寸。超濾膜的孔徑約為3～30nm，根據(jù)產品要求選擇合適孔徑的超濾膜即可達到分離目的。
超濾膜分離技術的特點：⑴分離過程無相變化，節(jié)能顯著；⑵分離過程在常溫下進行，尤宜熱敏物質的分離和濃縮；⑶僅用壓力作為膜分離的推動力，分離裝置簡單，操作容易，易于自控和維修；⑷適用范圍廣。超濾膜分離技術的發(fā)展已使得傳統(tǒng)的分離工程受到了挑戰(zhàn)，推動了當代的分離技術革命。
該所的超濾膜研究及應用起步于1980年。現(xiàn)已研制成6種材料、截留分子量為1000至70000的10多種規(guī)格的超濾膜，并研制成管式、板框式、卷式等不同型號的超濾設備，許多用戶單位獲得良好的經(jīng)濟效益。下文就超濾膜與超濾器的研制、設備特點及應用情況作一簡單介紹。
1超濾膜的研制和特點
該所研制的超濾膜材料分別為聚砜、磺化聚砜、聚丙烯腈、聚砜酰胺、聚醚酮和高分子合金等六種，它們都是非纖維素高分子聚合物，截留分子量范圍從1000至70000道爾頓，共計10多種規(guī)格，其ph適用范圍為ph1至ph13。超濾膜的制備方法是將專門配制的高分子膜液經(jīng)由制膜機連續(xù)涂布在無紡布上，再經(jīng)過凝膠后處理工藝而成。整張膜要求質量均一，無針孔漏點，耐壓強度為0.5mpa，大多數(shù)的膜耐溫達60℃，其中聚醚酮膜可耐溫達80℃，耐酸堿性能均可達1n。
該所較早采用高分子合金方法研制高分子合金膜，并從高分子合金膜的相容性入手系統(tǒng)地研究了高分子合金膜的成膜規(guī)律性和合金體系與膜分離特性關系。在早研制成荷電型磺化聚砜超濾膜，該膜對分子量很小的負離子也具有一定去除率。目前，已制備出截留分子量為1000和4000的超濾膜，在小孔徑超濾膜制備方面國內。
2ym型內壓管式超濾器
ym型內壓管式超濾器由若干個長1.2m、膜面積為0.35m2的組件構成。每個組件由七根
內涂磺化聚砜超濾膜的微孔聚乙烯管組成，根據(jù)用戶的需要和料液性質將組成組件按不同的串、并聯(lián)方式組合。內壓管式超濾器的主要特點是料液流動狀態(tài)好，尤其適用于料液粘度大、濃度高的料液，對料液的預處理要求較低，膜易清洗。
研制的內壓管式超濾器，制膜成品率達90%以上，根據(jù)內壓管式膜的特性配制的半自動海棉球機械清洗閥，可在不增加二次廢液和不影響生產的情況下完成膜的清洗。該裝置曾與美國abcor公司hfm-251型內壓管式膜就處理乳化廢液的性能作過比較，兩者性能相仿。
3hp系列板框式超濾器
板框式超濾器由平板超濾膜和隔板、密封件、不銹鋼金屬壓緊件、管路等構成，隔板
具有薄層流道、湍流促進器，材料abs或改性聚碳酸酯。hp系列產品包括hps型膜面積0.5m2，hpm型膜面積5m2，和hpl型膜面積25m2三種產品。其中，hps型為圓盒式超濾器，其結構新穎、小巧，膜盒可以整體更換，zui小循環(huán)液體積為200毫升，zui終殘留液量為20毫升，采用蠕動泵，耐壓0.2mpa，特別適用于實驗室使用。hpm、hpl型板框式超濾器都具有占地面積小、功耗低、隔板串并聯(lián)方式可任意組合、膜更換方便等特點，它們的允許工作壓力≤0.5mpa，占地面積分別0.5m2和1.5m2。hpl設備還可根據(jù)用戶需要采用雙通道結構hpl-ⅱ、ⅲ型設備，特別適合用于高粘度物料的處理。
4卷式超濾器
卷式超濾器是一種更為新穎的設備，其單位體積膜面積裝載量大于管式和板框式超濾
器，它對低濃度產品的提純濃縮效率更高。將卷式超濾器作為前級，板框式作為后級結合使用，在工藝設計上更為合理。上海市科委1992年下達該類型設備的研制任務，經(jīng)一年多的努力已成功地解決了門幅為1m寬的連續(xù)式刮膜機的研制、調試和制膜工藝完善，完成了卷式超濾器隔網(wǎng)、布水道、粘接劑等材料的研制，膜柱卷繞等技術難點也已解決，制備出了2＂和４＂組件及其系統(tǒng)裝置。
目前，卷式超濾器正在有關藥廠試用，應用試驗通過鑒定后，將進行推廣應用。
5應用情況
ym型內壓管式超濾器1987年獲中科院科技進步三等獎，hp板框式超濾器1991年被國
家科委、國家技術*等單位授予“*新產品”證書。（zui近，hp系列板框式超濾器研究工作獲上海市科技進步二等獎。）
板框式超濾器從1990年推廣應用以來，用戶達100多家，分布于全國二十多個省市，售出設備近130臺，應用范圍簡述為：⑴在制藥工業(yè)，用于藥物的精制，如*、*鉀鹽、四環(huán)素藥品的精制，藥液的熱原去除。⑵生化、發(fā)酵工業(yè)，用于超氧歧化酶（sod）濃縮，酵母浸膏粉的精制，黃原膠的濃縮脫鹽，肝素納的精制和濃縮，核甘酸的分離等。⑶酒和飲料工業(yè)，用于米酒的精制澄清，口服液的精制和去雜，大豆蛋白的濃縮、醬油的精制等。⑷環(huán)保領域，用于處理工業(yè)廢水，回收有用物質，經(jīng)超濾處理的廢水可不向外排放，實現(xiàn)閉路循環(huán)，重復利用，如印鈔廢水，硅片磨削廢水，乳化油廢水及造紙廢水等。
四年多來，使用單位應用超濾技術和裝置于生產工藝改革和新產品研制中，獲得顯著經(jīng)濟效益。另外，由于采用了國產的超濾器代替進口設備，節(jié)匯達600萬美元。
我們相信，隨著超濾技術的日益成熟，超濾產品質量的進一步提高和推廣應用面擴大，超濾必將在更多工業(yè)生產部門發(fā)揮越來越重要的作用。
文章鏈接：原料化工網(wǎng)/xueyuan/201205/21/1289