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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

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數(shù)微孔，約為107～1011個/cm2，孔隙率一般高達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?。阂话阄V膜的厚度在100～150微米左右，較一般過濾介質(zhì)為薄。因此，濾膜沾液造成的損失少，貯運方便。

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

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)；后者是實際中常應(yīng)用的膜，膜表面粗糙，內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，互相交織形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)溶液經(jīng)過時，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)是否對稱，微濾膜又可分為：對稱微濾膜和不對稱微濾膜。這是由于膜材料和制備工藝的不同造成的。對稱微濾膜在截面結(jié)構(gòu)和膜材質(zhì)上都是均勻的，沒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。非對稱微濾膜的截面結(jié)構(gòu)明顯不對稱，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，通過在支撐層上進行澆鑄、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，則膜通量會越大，也越好?？讖娇刹捎秒婄R，或如泡點法、壓汞法等間接方法測定。

微濾膜的材料

有機微濾膜材料有：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。

無機材料有：陶瓷材料（如氧化鋁、氧化鋯）、玻璃、鋁、不銹鋼等。

微濾的分離機理

其分離機理為篩分機理，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）機械截留作用，即膜會截留大于其孔徑或與其孔徑相當(dāng)?shù)奈⒘！?/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：

對于表面層截留（表面型），接近于絕對過濾，易清洗，但雜質(zhì)捕捉量相對于深度型較少；而對于膜內(nèi)部截留（深度型）而言，接近于公稱值過濾，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，過濾的穩(wěn)定性更好。

普通過濾的過濾介質(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理，以及過濾時粒子是陷入介質(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)過濾介質(zhì)較厚，對顆粒的容納量大，用于一般澄清過濾。

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

微濾的過程

微濾過程一般經(jīng)歷幾個階段：

1、過濾初始階段：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、過濾中期階段：微粒開始在膜表面形成濾餅層，膜孔內(nèi)吸附逐漸趨于飽和

3、過濾后期階段：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濾、發(fā)酵液過濾、果汁澄清過濾、酒的澄清、調(diào)味品的澄清、糖化液澄清過濾、蔬菜汁過濾、超純水等的終端過濾、反滲透預(yù)處理、污水處理、油田采出水處理、鈦白粉回收等。