2020-09-24 22:02:56

微滤 - 微滤microfiltration 免费编辑 修改义项名

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微滤又称微孔过滤,属于精密过滤。微滤能够过滤掉溶液中的微米级或纳米级的微粒和细菌。

微滤广泛应用于微电子行业超纯水的终端过滤,各种工业给水的预处理和饮用水的处理等,也是在生物医学、尖端科技中检测微细杂质、进行科学实验的一个重要工具。

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基本信息

  • 中文名称

    微滤

  • 英文缩写

    MF

  • 同类术语

    纳滤超滤

  • 别称

    微孔过滤

  • 性质

    精密过滤

  • 英译

    microfiltration

折叠 编辑本段 基本信息

折叠 定义

微滤又称微孔过滤,是以多孔膜(微孔滤膜)为过滤介质,在0.1~0.3MPa的压力推动下,截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等,而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。

折叠 特点

微滤能截留0.1~1微米之间的颗粒,微滤膜允许大分子有机物和无机盐等通过,但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过,微滤膜两侧的运行压差(有效推动力)一般为0.7bar。

属于精密过滤,具有高效、方便及经济的特点。

折叠 原理

微滤的过滤原理有三种:筛分、滤饼层过滤、深层过滤。一般认为微滤的分离机理为筛分机理,膜的物理结构起决定作用。此外,吸附和电性能等因素对截留率也有影响。其有效分离范围为0.1-10μm的粒子,操作静压差为0.01-0.2MPa。

根据微粒在微滤过程中的截留位置,可分为3种截留机制:筛分、吸附及架桥,它们的微滤原理如下:

(1)筛分:微孔滤膜拦截比膜孔径大或与膜孔径相当的微粒,又称机械截留

(2)吸附:微粒通过物理化学吸附而被滤膜吸附。微粒尺寸小于膜孔也可被截留。

(3)架桥:微粒相互堆积推挤,导致许多微粒无法进入膜孔或卡在孔中,以此完成截留。

折叠 编辑本段 发展历程

微滤技术的研究是从19世纪初开始的,它是膜分离技术中最早产业化的一种,以天然或人工合成的聚合物制成的微孔过滤膜最早出现于19世纪中叶。

1907年Bechhold发表了第一篇系统研究微孔滤膜性质的报告。1918年Zsigmondy等首先提出了商品规模生产硝化纤维素微孔过滤膜的方法,并于1921年获得专利,1925年在德国的哥丁根大学(University of Göttingen)成立了世界上第一个微孔滤膜公司"Sartorius GmbH",专门生产和销售微孔滤膜。第二次世界大战后,美国和英国也对微孔滤膜的制造技术和应用进行了广泛的研究,这些研究对微滤技术的迅速发展起到了推动作用,全世界微孔滤膜的销售量,在所有合成膜中居第一位。据美国Freedonm公司的统计,2001年世界微滤膜材料的需求额为7.4亿美元,到2006年和2011年,这个数字将分别达到9.8亿美元和12.9亿美元。

微滤技术在中国的研究开发则较晚,基本上是20世纪80年代初期才起步,但其发展速度非常快。截止至2005年,中国微滤技术已形成7000万元的年产值,占中国膜工业年产值的1/5,经济、社会效益也非常显著。通过国家"十五"和"十一五"的科技攻关,中国的微滤技术改变了仅有醋酸-硝酸混合纤维素(CA-CN)膜片的局面,相继开发了醋酸纤维素(CA)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、尼龙等膜片和筒式滤芯,聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)等控制拉伸致孔的微孔膜和聚酯,聚碳酸酯等的核径迹微孔膜,无机微孔膜也有了白己的产品。近十几年来,中国在微滤膜、组件及相应的配套设备方面有了较大的进步,并在医药、饮料、饮用水、食品、电子、石油化工、分析检测和环保等领域有较广泛的应用。

与国外水平相比,中国的常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致,折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品,但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面,仍落后于国外,这就抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。

折叠 编辑本段 分类

微滤操作过程分死端过滤错流过滤两种模式。

折叠 死端过滤

在压力推动下,料液流动方向与膜表面垂直的过滤方式称为死端过滤。死端过滤又称全量过滤,直流过滤

在死端过滤时,溶剂和小于膜孔的溶质粒子在压力的推动下透过膜,大于膜孔的溶质粒子被截留,通常堆积在膜面上。随着时间的增加,膜面上堆积的颗粒越来越多,膜的渗透性将下降,这时必须停下来清洗膜表面或更换膜。

折叠 错流过滤

在压力推动下,料液流动方向与膜表面平行的过滤方式成为错流过滤

料液沿膜表面流动,对膜表面截留物产生剪切力,使其部分返回主体流中,从而减轻了膜的污染。膜透过速度也能在相对长的一段时间里保持在一个较高的水平。

折叠 编辑本段 所需器材

最主要的器材是微滤膜

微滤膜、内外导流层、滤芯端盖、壳体及中心杆等又可组成滤芯。滤芯有折叠滤芯熔喷滤芯等。

在工业应用中,把微滤设备与一些配套的辅助设备有机结合起来,即组装成一个独立的微滤系统,如连续微滤系统。

决定膜的分离效果的是膜的物理结构,孔的形状和大小。微孔膜的规格有十多种,孔径从14μm至0.025μm,膜厚120~150μm。

根据微滤膜的材质分为有机和无机两大类,有机聚合物有醋酸纤维素聚丙烯聚碳酸酯聚砜聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属、烧结金属(如不锈钢)、氧化铝、玻璃、二氧化硅等。 其操作压力在0.01-0.2MPa左右。

折叠 编辑本段 应用领域

(1)水处理行业:水中悬浮物,微小粒子和细菌的去除;

(2)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理;

(3)制药行业:医用纯水除菌、除热原,药物除菌;

(4)医疗行业:除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体;

(5)食品工业:饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除,果汁的澄清过滤。

(6)化学工业:各种化学品的过滤澄清。

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