在生产生活及分析研发中,时常需要对固体物质和液体物质进行过滤分离。作为过滤材料的一种,过滤膜在固液分离作业中发挥着重要的作用。
过滤膜定义
过滤膜,全称微孔过滤膜,主要用于样品分析特别是色谱分析中流动相及样品的过滤,对保护色谱柱及输液泵管路系统和进样阀等不被污染具有良好的作用。
目前,过滤膜广泛应用于药剂、针剂、矿泉水、果汁、白酒、啤酒以及乳品的终端过滤,同时也可以用于化学试剂、血浆等的过滤
过滤膜的种类和机理
过滤膜种类很多,我们一般都怎么进行分类呢?
一般而言,过滤膜以截留原水颗粒的大小分类,膜孔从粗到细分为微滤膜(MF),超滤膜(UF),纳诺滤膜(NF)和反渗透膜(RO)。
MF膜孔径0.05um以上,或为1000以上分子量,以去除胶体、高分子有机物为对象。NF膜孔径为100~1000分子量。它去除的物质在UF与RO之间,以去除三卤甲烷、异味、色度、农药、可溶性有机物、Ca、Mg等。RO分离粒径为数十分子量,以去除食盐类和无机盐为对象。RO渗透水的压力比其渗透压力要多1~2倍。
除以上四种以外,还有离子交换膜和气体渗透膜。MF、UF、NF和RO以压力驱动使固液分离。离子交换膜则以电力驱动使盐类分子分离,促成海水淡化等。气体渗透膜是最近研究出来通过气体的新型膜,能使乙醇浓缩和海水淡化。
过滤膜制作材料
制作过滤膜的材料大体有纤维类、合成树脂类和陶瓷类三种。
有的膜材质有弱于盐类和臭氧等氧化剂的材料和受微一物分解的材料。另外,用作海水淡化的RO有除去产生THM的溴的膜和不能去除溴的膜,要根据用途而定。
过滤膜的使用
使用过滤膜装置不需凝絮化学处理,也不需蒸发分离作用,只需要压力使水中固液分离,这是过滤膜处理的一大特点。过滤方式有两种:
(1)流动液体全部垂直地透过膜孔,将液体内杂质截留的全量过滤方式;
(2)流动液体的流动方向与膜面平等,形成液体与膜面成直角的透过膜孔,将液体内杂质截留的横流过滤方式。全量过滤方式适用于微滤和一部分超滤。横流过滤,由于液体在膜表面上流动,产生剪断力,减少在膜表面上因为杂质浓缩堆积的黏垢,适用于易于积垢的超滤、纳诺过滤和反渗透过滤。
过滤膜冲洗
过滤膜可以对流体进行处理,过滤过程中,流体含有杂质可能会堵塞膜孔,使流体通过膜孔困难。为了恢复滤水效率,可采用以下方法,对过滤膜进行冲洗:
(1)反冲洗
与过滤相反方向通过清水,使抑留于膜孔杂质冲走。也有通过空气冲洗法替代。
(2)海绵球冲洗
只单独用于内压式管形膜,它是将海绵球通过管膜内部,使海绵球与管膜内壁摩擦,把抑留物冲走的方法。
(3)空气泡冲洗
它是用空气泡搅拌力将附着膜壁的抑留物去除的方法。用空气泡搅动软质合成树脂中空系统的膜内壁,收到冲洗效果。
(4)药剂冲洗
膜经过长期使用,杂质进入膜孔之中,用一般冲洗方法不能解决,使用化学药剂清洗。化学药剂有苛性苏打、盐酸、次亚氯酸钠、柠檬酸及过氧化氢等。
过滤膜的用途
过滤膜除用作水处理以外,还可用于超纯水制造和海水淡化,一般采用反渗透膜(纳诺滤膜)。另外用于粪尿处理、城市中水道处理、各种废水处理等,一般采用超滤膜和微滤膜。在工业上可用于乳制品制造、半导体制造、食品制造、纸张制造及药品制造等,也一般采用超滤膜和微滤膜。