膜过滤设备是利用
具有选择性透过性的薄膜（“膜”） 作为分离介质，在压力差、浓度差等驱动力作用下，实现混合物中不同组分（如液体与固体、不同分子量溶质、溶剂与溶质等）分离的设备。其核心是 “膜的选择性透过”，即允许特定物质通过，截留其他物质。以下是其工作原理及典型工业流程：
一、工作原理
膜过滤的核心驱动力是压力差（少数依赖浓度差或电场力），通过膜的孔径大小、电荷特性或亲和性差异，实现 “筛分” 或 “选择性吸附 - 透过” 分离：
膜的选择性透过
膜的孔径从大到小可分为：微滤膜（0.1-10μm）、超滤膜（1-100nm）、纳滤膜（0.1-1nm）、反渗透膜（<0.1nm）。
分离机制：
微滤（MF）：截留悬浮颗粒、细菌、胶体等（如自来水除菌）；
超滤（UF）：截留大分子物质（蛋白质、多糖、胶体），透过小分子溶剂和溶质（如水、单糖）；
纳滤（NF）：截留小分子有机物（如抗生素、染料）和多价离子，透过单价离子和水；
反渗透（RO）：仅允许水分子透过，截留几乎所有溶质（如海水淡化、纯水制备）。
驱动力作用
通常通过泵施加压力（0.1-10MPa，依膜类型而定），使原料液中的 “透过物”（如小分子、水）穿过膜孔，进入 “透过侧”；“截留物”（如大分子、颗粒）被膜阻挡，留在 “原料侧”，从而实现分离。
二、典型工业流程（以水处理为例，通用流程可迁移至其他领域）
1. 预处理阶段（保护膜组件，延长寿命）
目的：去除原料液中可能损伤膜的杂质（如大颗粒、胶体、氧化剂、微生物等）。
常见步骤：
格栅 / 滤网过滤：去除直径 > 1mm 的悬浮颗粒（如泥沙、纤维）；
混凝 / 沉淀：向水中加入混凝剂（如 PAC），使胶体颗粒凝聚成大絮体，沉淀去除；
保安过滤（精密过滤）：用 5-20μm 滤芯过滤，去除残余细小颗粒，防止堵塞膜孔；
调节 pH / 温度：根据膜的耐受范围（如反渗透膜适宜 pH 2-11，温度 < 40℃）调整，避免膜降解；
杀菌：加入杀菌剂（如次氯酸钠）或紫外线杀菌，防止微生物在膜表面滋生（生物污染）。
2. 膜过滤阶段（核心分离过程）
设备组成：膜组件（膜的核心载体，常见形式有卷式、管式、中空纤维式、板式）、高压泵、阀门、压力表、流量计等。
操作流程：
预处理后的原料液经高压泵加压，进入膜组件；
在压力驱动下，透过物（如纯水、小分子溶质）穿过膜，从 “透过口” 排出（称为 “渗透液” 或 “透过液”）；
截留物（如浓溶液、颗粒）在原料侧富集，部分从 “浓水口” 排出（称为 “浓缩液”），部分可回流至原料罐循环过滤（提高分离效率）。
关键参数：控制操作压力（如反渗透需 1-10MPa，超滤需 0.1-0.5MPa）、流量、浓缩倍数（避免截留物过度浓缩导致膜污染）。
3. 后处理阶段（根据需求处理透过液或浓缩液）
透过液处理：若需高纯度产品（如电子级纯水），透过液可进一步经离子交换、EDI（电去离子）等深度处理；
浓缩液处理：根据成分决定去向，如工业废水浓缩液可蒸发结晶回收盐分，食品行业浓缩液可直接作为产品（如果汁浓缩）。
4. 膜清洗与维护（保障设备长期运行）
膜污染：运行中截留物会吸附或沉积在膜表面 / 孔内，导致通量下降、压力升高，需定期清洗。
清洗方式：
物理清洗：反冲洗（用透过液反向冲洗膜表面）、气液冲洗（通入气体搅动膜表面）；
化学清洗：根据污染类型（无机垢、有机物、微生物）选用清洗剂（如柠檬酸除垢、NaOH 除有机物、双氧水杀菌），循环清洗膜组件；
离线清洗：严重污染时，将膜组件拆下，用专用药剂浸泡清洗。
三、应用领域与流程差异
膜过滤设备的流程会因应用场景略有调整：
食品工业（如果汁澄清）：预处理→超滤（截留果肉颗粒、大分子蛋白）→透过液（澄清果汁）→浓缩（可选）；
制药行业（如注射用水）：预处理→反渗透（除离子和有机物）→超滤（除菌）→无菌水；
海水淡化：预处理→反渗透（截留盐离子）→透过液（淡水）→矿化（调整口感）。
总之，膜过滤设备的核心是 “绿色分离”（无需相变、能耗较低），流程围绕 “预处理 - 过滤 - 清洗” 三个核心环节，通过膜的选择性实现高效分离，广泛应用于水处理、食品、医药、化工等领域。
扫一扫 关注我们
