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超滤膜

0.01微米的物质.超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过,同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物,用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间.超滤膜的运行压力一般1-7bar。

①平板膜；
②管式超滤膜，孔径>lOnm；
③毛细管式超滤膜，孔径O．50～10．00nm；
④中空纤维超滤膜，孔径<0．5nm；
⑤多孔超滤膜。

中空纤维超滤膜】
一支超滤膜由成百到上千根细小的中空纤维丝组成，一般将中空纤维膜内径在0.6-6mm之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜，毛细管式超滤膜因内径较大，不易被大颗粒物质堵塞。

500道尔顿，在生物制药中可用来分离蛋白质、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超滤的优点是没有相转移，无需添加任何强烈化学物质，可以在低温下操作，过滤速率较快，便于做无菌处理等。所有这些都能使分离操作简化，避免了生物活性物质的活力损失和变性。
1.滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2.过滤过程不发生变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。
3.超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4.超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
5.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10～50%的浓度。

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在国外，已经有很多自来水厂应用超滤技术生产自来水，在国内，由于资金等问题还没有应用开来。但是随着国家和地方饮用水标准的修订以及新规范的出台，超滤技术必将被越来越多的自来水厂所采用。根据水利部《21世纪中国水供求》分析， 2010年后我国将开始进入严重的缺水期，而水质污染也逐渐成为我国城市安全供水的最大障碍。城市生活污水处理和中水回用将成为解决未来城市水资源危机的有效途径之一。因此超滤膜在未来市政污水处理市场将会具有广阔的市场空间。
随着生物工程、食品工业、医药工业及环境保护等方面的应用要求，超滤膜将朝着以下方向发展：
（1）耐高温的合成聚合物膜和无机超滤膜的开发和研制，这类膜的主要优点是可用于高压蒸汽消毒，对生物工程及医药工业用是极为重要的。
（2）耐污染超滤膜的研制，膜污染是超滤应用中经常遇到的难题，若对不同应用对象，选择不同耐污染的膜，无疑可大大延长膜的使用寿命，增大处理能力，减少清洗时间和次数，从而可节省投资和运行费用，这对超滤技术的扩大应用具有十分重要意义。在生物工程和医药工业中，还可提高有效成分的回收率。
总之，随着人们越来越关注人居环境和饮水安全，可以预测超滤技术将在我国未来市政水处理及饮用水处理市场得到大规模应用。

1846年微滤随着硝酸纤维素的发现而发展起来。Fick在1855年用硝酸纤维素制成了微滤膜，而Bechhold在20世纪初期就开始系统地对影响膜特性的变量进行分类，并可以制备具有不同渗透系数的系列微滤膜。
    膜技术的发展已经经历了几个世纪，20世纪初德国的科学家对膜过滤技术开始了系统的研究。1906年Bechhold发表了第一篇系统研究微孔膜性质的报告，提出了通过改变聚合物浓度来改变膜孔径的方法。1925年，在德国哥丁根成立了世界上第一个膜过滤公司（Sartorius），专门生产和经销微孔滤膜。1918年，Zsigmondy和Bachmann利用前人的研究成果，开发了制备硝酸纤维和醋酸纤维膜的生产技术。1927年，德国的Sartorius-Werke股份有限公司对Zsigmondy的工艺技术进行了改进，并开始小规模地商品化生产膜过滤器。当时，这些膜被用于从液体中脱出颗粒、微生物和病毒，并进行了有关扩散、蛋白分级等研究。在第二次大战期间，德国人开始用孔径约0.5微米的微孔滤膜检测城市给水系统中的大肠杆菌。汉堡大学卫生学研究所的Gertrund Muller博士及其合作者开发了一种膜过滤技术，并利用这种膜进行细菌学分析，发现在12-24h内微生物能够生长成可见的菌落。1950年，Goetz成功开发了具有高渗透率和更均匀孔结构的膜，1954年美国Millipore公司已能生产从低于0.1微米到10微米的八种不同孔径的膜。到1957年，当时美国公共卫生部和美国水厂协会正式接受了用膜过滤回收肠形细菌的方法。直到1963年，微滤膜大多数采用硝基纤维素或混合纤维素脂材料。由于新的应用领域的不断出现，对膜耐化学性和热稳定性的要求越来越迫切，这就促进了对其他材料微滤膜及其制造方法的研究。
    商品化微滤膜的发展在第二次世界大战之前十分缓慢，战后，美、英等国深入开展了微滤膜技术的研究，并于1947年起各自相继成立了滤膜的工业生产和研究机构。20世纪70年代前后是微孔滤膜飞跃发展时期，美、英、法、德等国和日本都有自己牌号的微孔滤膜，并纷纷在国际市场上竞争，其中影响最大的是美国Millipore公司，其次是德国Sartorius公司，他们的机构分布于世界各地，从事微滤膜的生产、科研和销售工作。
    我国微孔滤膜的研制和生产起步较晚，20世纪五六十年代，我国一些科研部门开始对微孔滤膜进行了小规模的试制和应用，但基本上没有形成工业规模的生产能力。20世纪70年代前期，核工业第八研究所、北京化工学校、四机部第十研究院、上海医药工业研究院等单位根据制药工业和医疗卫生工作的需要开始了对微孔滤膜的开发和研制工作。到20世纪70年代末形成了单品种小批量的生产能力，以供制药工业过滤等方面使用。20世纪80年代初，国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，针对海洋环境检测和海洋地质地貌调查的特殊要求，研制出含痕量金属元素、孔径均匀的分析用微孔滤膜，从此我国在环境水样调查监测和海洋地貌调查等方面有了自己生产的滤膜，并且达到替代进口同类膜的水平。2000年以来上海多元过滤技术有限公司在微滤产品的研究开发、产业化制造方面取得了长足的进步，形成了微孔膜制备的配方四平衡原理和成膜三关联模型的理论体系，构筑了以气相成膜、烧结成膜等工艺为主的膜生产体系和以折叠式、管式为主的膜元件生产体系。所制造的产品大量替代进口，有力推动了我国微滤膜产品技术的进步。迄今为止，国内已有了系列化的商品微孔滤膜，其中生产最多的品种是混合纤维素滤膜，耐溶剂、耐温和耐酸碱的滤膜已被研制或先后投产的有聚碸酰胺（PSA）微孔滤膜、聚酰胺（N6）微孔滤膜、聚碳酸酯（PC）核孔微孔滤膜、镍（Ni）质微孔滤膜、不锈钢（SS）微孔滤膜、陶瓷微孔滤膜及其他材质的微孔滤膜。微滤器元件形成有板式、折叠式、管式、毛细管式、多通道管式等，品种基本已满足了国内各方面的需要。与国外相比，我国的微滤膜产品无论是在品种方面还是在应用方面，都还存在一定的差距，有待进一步的提高和创新。

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。

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。

: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。