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水处理领域超滤技术与性能结构分析 超滤是一种介于纳滤和微滤之间的膜分离技术。膜的截留分子量范围为500-500000道尔顿左右，相应的孔径大小的近似值约为50A1000A。超滤技术的关键是膜。膜有各种不同的类型和规格，可根据工作的需要来选用。早期的膜是各向同性的均匀膜，即现在常用的微孔薄膜，其孔径通常是0.05mm 和0.025mm。近几年来生产了一些各向异性的不对称超滤膜，其中一种各向异性扩散膜是由一层非常薄的、具有一定孔径的多孔皮肤层（厚约0.1mm1.0mm），和一层相对厚得多的（约1mm）更易通渗的、作为支撑用的海绵层组成。皮肤层决定了膜的选择性，而海绵层增加了机械强度。由于皮肤层非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶质阻塞而导致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纤维或硝酸纤维或此二者的混合物制成。近年来为适应制药和食品工业上灭菌的需要，发展了非纤维型的各向异性膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。这种膜在pH 114都是稳定的，且能在90下正常工作。超滤膜通常是比较稳定的，若使用恰当，能连续用12年。暂时不用，可浸在1甲醛溶液或0.2NaNO3中保存。 超滤膜的基本性能指标主要有：水通量cm3/(cm2/h)；截留率（以百分率表示）；化学物理稳定性（包括机械强度）等。超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。在生物大分子的制备技术中，超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到1050的浓度。 纳滤（NF）是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜过程。适于分离分子量在200g/mol以上，分子尺寸在12nm左右物质。基于纳滤膜的特点和性能，纳滤可截留小分子有机物而使盐透过，即集分离浓缩与透析于一体；同时由于盐可透过膜，渗透压低，则操作压力比反渗透法要低得多。 纳滤膜的研究开发是从反渗透基础上衍生出来的，膜和组器于80年代中商品化。纳滤膜的孔径范围在nm级，其相对分子质量截留范围在nm级，其相对分子质量截留范围为数百（道尔顿）。不少纳滤膜表面荷负电，对不同电荷和不同价数的离子有相当不同的Donann电位，纳滤膜的孔径和表面特征决定了其独特的性能。饮用水处理设备20世纪末， 由于水环境污染加剧， 以及水质检测技术的发展，出现了许多新的水质问题， 如贾第虫和隐孢子虫(两虫)问题、水蚤及红虫问题、藻类污染加剧及臭味和藻毒素问题、水的生物稳定性问题等。为此，世界各国都对饮用水制订了更多的指标项目(100多项)和更严格的水质卫生标准。但用常规处理(第一代饮用水技术)加臭氧一活性炭深度处理(第二代饮用水技术)已不能满足要求了， 故超滤膜技术被引用， 被称之为第三代饮用水技术。超滤一般能去除水中包括水蚤、藻类、原生动物、细菌甚至病毒在内的微生物，与第二代处理工艺结合能充分发挥各工艺的优点，对水中的致病微生物、浊度、天然有机物、微量有机污染物、氨氮等都有较好的处理效果，从而满足人们对水质越来越高要求。废水处理据超滤膜各项特点，无论在生活污水还是在工业废水中都得到广泛应用。生活污水经过超滤使处理水质变好从而进行回用，而工业废水中由于一般技术不能达标，采用超滤技术能充分处理废水。生活污水处理城市污水处理厂废水， 可采用超滤膜技术进行处理， 处理后的水质较好， 可用于中水回用， 且反应器占地面积小， 设备投资低。 可广泛应用于小区中水回用。含油废水的处理含油废水存在的状态分三种：浮油、分散油、乳化油。前两种较容易处理，可采用机械分离、凝聚沉淀、活性炭吸附等处理使又分降到很低。但乳化油含有表面活性剂和起同样作用的有机物， 油分以微米级大小的离子存在于水中，重力分离和粗粒化法都比较困难。超滤膜能达到目的，它使水和低分子有机物透过膜， 从而实现油水分离。例如油田含油废水中通常油量为100 1 000 mgL ，超过国家排放标准( lOmg L) ，故排放前必须进行除油处理应用中空纤维超滤技术，在操作压力为0 1 MPa ，污水温度40 时，膜的透水速度可达60 1 20 L(m2h)，可将原油2001 000 mgL的废水处理后达到环境排放标准。食品工业废水处理食品工业中午奶、饮料、淀粉、酵母、豆腐、肉类等加工过程中形成的废水， 含有大量的蛋白质、淀粉、酵母、乳糖及脂肪等，都有一定的回收价值，而这类废水中的B0D和C0D又较高，会对环境造成污染。用一般生化法较难处理，且无法回收其中有用的物质，用超滤法可以实现回收利用又达到净化废水的目的。如采用中空纤维和管式超滤装置处理蟹加工废水时，入口压力采用018MP， 出口压力采用0，12MP，浓缩倍数可达十倍，20L废水浓缩液经离心干燥可获得180g的干燥固体、含40的蛋白质和23一45的脂肪。电镀废水电镀废水的用水量高，其中的氰化物、六价铬、镍、铜、锌、镉等重金属离子具有很强的毒性， 对人、动物和农作物等都会造成严重的危害。电镀废水的特点是可生化性小，且里面的金属离子难以被微生物吸收。目前国内外治理电镀废水使用技术中，利用铁氧化法处理电镀废水，虽然原料方便和价廉， 但是出水色感差、污泥量大。利用电解法处理电镀废水，处理效果虽然较好，但是投资较大、耗电较多，处理成本持高不下。采用超滤膜和反渗透膜连用可以使镀镍废水中的电导率、镍、硝酸盐和总有机碳的去除率分别为97，998，95和87，通过超滤膜作为预处理， 反渗透膜的污染明显减少， 并且反渗透膜的通量能提高3O 50。造纸废水的处理造纸废水处理碱回收中应用最多的是燃烧法碱回收，此种方法不仅不经济， 还没有对有用的物质进行回收。超滤应用于造纸废水中，主要是对某些成分进行浓缩并回收，而透过的水又重新返回工艺中使用，主要回收的物质是磺化木质素，它可以再返回纸浆中被在利用，这样就能创造较大的环境效益和经济效益。海水淡化中东地区是水资源缺乏最严重的地方， 从十九世纪60年代膜技术被用于解决这些国家的缺水问题，但许多反渗透海水淡化系统面临着膜污染严重的问题，主要因为反渗透系统的传统的预处理方法无法提供可靠的入水水质。因此绝大多数淡化工厂，在远远低于其设计出水量的情况下工作，甚至有些工厂的出水量达不到最初设计的3O。小型淡化装置的研究非常清楚的表明，超滤系统可以有效的控制海水水质， 为反渗透系统提供高质量的入水。长期试验也表明， 超滤系统的出水SDI值可以非常好的控制在2以下。这些测试在超滤系统前不必作任何预处理， 并且适用各种海水水质。性能结构分析超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，也常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离，其应用领域在不断扩大。以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三类。它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时，则微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.0210m;超滤膜(UF)为0.0010.02m;逆渗透膜(RO)为0.00010.001m。一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。超滤膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式，广泛用于如医药工业、食品工业、环境工程等。我们都知道筛子是用来筛东西的，它能将细小物体放行，而将个头较大的截留下来。超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米，也就是说只有一根头发丝的1!在膜的一侧施以适当压力，就能筛出大于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于220纳米的颗粒。超滤膜最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。超滤膜的制膜技术，即获得预期尺寸和窄分布微孔的技术是极其重要的。孔的控制因素较多，如根据制膜时溶液的种类和浓度、蒸发及凝聚条件等不同可得到不同孔径及孔径分布的超滤膜。超滤膜一般为高分子分离膜，用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层