超濾技術在水處理中的應用
90年代初超濾技術曾在礦泉水生產中得到廣泛的應用，近年來超濾技術在反滲透制備純水和超純水系統(tǒng)中作預處理及終端處理也逐漸被認可。但在水處理過程中超濾如何正常發(fā)揮作用仍然存在問題。
當超濾膜在使用時，由于其對水或溶液中細菌、微生物、膠體、懸浮性固體及可溶性高分子化合物具有極高的截留效果，沉積于膜表面形成污染，使膜的透過性能和截留性能惡化。此外細菌、微生物的附著，其代謝產物在膜表面形成黏液。這些因素都將導致超濾膜性能降低。因此，必須根據(jù)超濾過濾的客觀規(guī)律運行，使超濾處于最佳工作態(tài)。
膜材料的優(yōu)選超濾膜材料眾多，國內可供選擇的中空纖維（毛細管）型超濾膜，主要材料為聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯等（PVDF）等。此外聚芳砜、聚酰胺等由于制備工藝與膜材料價格原因，尚無生產。醋酸纖維素則因耐酸堿性能的限制較少使用。近年來有以拉伸致孔的聚丙烯微孔濾膜中空纖維，因其制造成本低廉，而
在市場上充作中空纖維超濾膜使用，實際上其長形網(wǎng)狀孔尺寸較超濾膜大1～2個數(shù)量級，長形孔的變形使細菌、微生物泄漏率可達50%以上，對膠體及微粒截留效果較差。
聚砜以其獨特的化學穩(wěn)定性、較高的抗氧化性、較寬的pH值使用范圍（pH1～13）、耐熱性能好等因素而被首選。但聚砜屬疏水性膜、透水性能低、對某些物質吸附性能強，在水處理應用中有一定局限性。聚丙烯腈膜耐溶劑性、耐熱性、對日光及大氣的穩(wěn)定性，特別是成膜性能良好、對制備孔徑均一的超濾膜是極為有利的，輕度的極性于某些廢水的處理，
在國外超濾膜領域中優(yōu)先生產，占有較大的比例。我國近年來在純水制備的大規(guī)模使用中已成功的應用。膜的透水性能、截留性能均已達到較高的水平。
膜微結構的選擇膜斷面結構有單皮層指狀孔結構與雙皮層針狀孔結構兩種。當較小物質穿過單皮層指狀孔結構時，即可從另一側透出，不致引起微孔的堵塞。而雙皮層針狀孔結構如小分子能透過一側皮層，進入膜孔內部時，有可能被另一側皮層截留而留存于膜內形成堵孔。但雙皮層針狀孔結構有利于反沖洗。在選用雙皮層針狀孔結構超濾膜時在滿足透水量的同時應選擇切割分子應小于被截留溶質分子約一個數(shù)量級。用作礦泉水與純凈水預處理時應選取雙皮層針狀孔結構毛細管式超濾膜，切割分子量在1～2萬左右，對細菌、微生物、膠體都有良好的分離性能，并且有利于反沖洗。
組件結構的選擇當溶液中可被截留的溶質濃度較小時，組件結構有較大的選擇余地，而溶質濃度較大時，帶有隔網(wǎng)的卷式膜組件易于在膜表面沉積而不宜采用。實際上，在水處理工程中最多采用內壓型毛細管或中空纖維超濾膜組件，有利于提高管內流速而達到減少沉積堵塞現(xiàn)象。如若提高流速則阻力損失較大。因而宜選用較大直徑毛細管膜，有利于流速的提高。以日本旭化成公司聚丙烯腈毛細管膜為例，其內徑為0.8～1.4mm，外徑1.4～2.3mm，原水只需通過40目篩網(wǎng)過濾即可，即機械雜質不大于毛細管內徑即可通過。 選擇
適當直徑的毛細管膜，達到必要的流速，有利于減少溶質在膜表面的沉積，這對于超濾膜的正常運行是必要的。
超濾膜設備裝置的選擇實踐證明，超濾膜能截留大部分溶質，因而必須在錯流狀態(tài)下工作，即原水沿膜表面切向流動，被截留溶質切向流過膜表面，形成濃縮液而排出，因而在正常操作情況下必須不斷排放濃縮液。一般排放量約占原水的10%，此種操作膜表面流速低于0.1m／s，特別是透水量較高的膜，溶質更多的截留于膜表面，堵塞幾乎是不可避免的。為此必須增加濃縮液的排放量達原液的50%以上。為使原液的充分利用，超濾裝置應設循環(huán)系統(tǒng)，排放液可重新回入原水容器內，少量廢棄排放。增加循環(huán)泵的流量，適當加大濃縮液排放管道直徑是必要的。
為有利于膜的再生，裝置必須采用反沖洗系統(tǒng)，采用兩組膜組合使用，交替反沖洗，利用超濾液直接反沖的方法，減少膜的污染并有利于反沖洗壓力的控制。例如工作10min，反沖洗0.5min，反沖液全部排放。如此操作控制排放量亦僅在10%左右。這種方法突破了膜污染后再沖洗的傳統(tǒng)方式，能保證系統(tǒng)始終處在高通量狀態(tài)下工作。此外，還應設制快速等壓沖洗系統(tǒng)，即關閉超濾液出口，全開濃縮液排放閥，在低壓下泵以全流量通過膜表面實現(xiàn)快速沖洗，對恢復膜的性能有較大的效果。
超濾裝置頻繁的反沖洗與等壓沖洗，必須有自動控制系統(tǒng)予以保證，否則操作的一次失誤會造成系統(tǒng)的損壞。
超濾裝置由于超濾膜精密的微結構，精致的設計與裝置，精細的操作，是保證超濾膜長期正常運行的必要條件。超濾技術雖然在實際運行中已有很多實例，但是成功的經(jīng)驗尚缺乏總結。粗放式的使用與操作，已有損于超濾技術的進一步推廣，本文目的在于改變觀念，使超濾技術發(fā)揮應用有作用。
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