微滤（精密过滤工具）

2023-08-23 阅读 722 评论 0

摘要：微滤又称微孔过滤，属于精密过滤。微滤能够过滤掉溶液中的微米级或纳米级的微粒和细菌。微滤广泛应用于微电子行业超纯水的终端过滤，各种工业给水的预处理和饮用水的处理等，也是在生物医学、尖端科技中检测微细杂质、进行科学实验的一个重要工具。微滤microfiltrationMF纳滤，超滤基本内容微滤又称微孔过

微滤又称微孔过滤，属于精密过滤。微滤能够过滤掉溶液中的微米级或纳米级的微粒和细菌。微滤广泛应用于微电子行业超纯水的终端过滤，各种工业给水的预处理和饮用水的处理等，也是在生物医学、尖端科技中检测微细杂质、进行科学实验的一个重要工具。

微滤

microfiltration

纳滤，超滤

基本内容

微滤又称微孔过滤，它属于精密过滤，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。[1]

基本原理是筛分过程，操作压力一般在0.7-7kPa，原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料。过滤材料可以分为多种，比如折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器、微滤膜等。透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除。

决定膜的分离效果的是膜的物理结构，孔的形状和大小。

微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～75μm，膜厚120～150µm。

膜的种类有：混合纤维酯微孔滤膜；硝酸纤维素滤膜；聚偏氟乙烯滤膜；醋酸纤维素滤膜；再生纤维素滤膜；聚酰胺滤膜；聚四氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜等。

微滤技术常用于电子工业、半导体、大规模集成电路生产中使用的高纯水等的进一步过滤。

微滤膜若从1907年Bechhold制得系列化多孔火棉胶膜问世算起，至今有近百年历史。而微孔膜的广泛应用是从二战之后开始的，最初只有CN膜，随着聚合物材料的开发，成膜机理的研究和制膜技术的进步。

我国MF研究始于70年代初，开始以CA－CN膜片为主，于80年代相继开发成功CA、CA－CTA、PS、PAN、PVDF、尼龙等膜片，并进而开发出褶筒式滤芯；开发了控制拉伸致孔的PP、PE和PTFE膜；也开发出聚酯和聚碳酸酯的核径迹微孔膜，多通道无机微孔膜也实现产业化。并在医药、饮料、饮用水、食品、电子、石油化工、分析检测和环保等领域有较广泛的应用。

膜材料

1)烧结金属微孔滤膜(如不锈钢)；

2)无机微孔滤膜(如氧化铝、玻璃、二氧化硅等)；

3)有机高分子微孔滤膜(如聚乙烯、聚砜、聚酰胺、醋酸纤维素等)。

工作原理

微滤的过滤原理有三种:筛分、滤饼层过滤、深层过滤。一般认为MF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。

微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体（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。

工业应用

1)除去水中的细菌和其它微粒；

2)除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体；

3)除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质。

微滤技术的特点

微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等膜的孔径大约0.1～10μm,其操作压力在0.01-0.2MPa左右。微滤过程操作分死端过滤和错流过滤两种方式。

在死端过滤时，溶剂和小于膜孔的溶质粒子在压力的推动下透过膜，大于膜孔的溶质粒子被截留，通常堆积在膜面上。

随着时间的增加，膜面上堆积的颗粒越来越多，膜的渗透性将下降，这时必须停下来清洗膜表面或更换膜。错流过滤是在压力推动下料液平行于膜面动，把膜面上的滞留物带走，从而使膜污染保持一个较低的水平。

微滤技术应用领域

（1）水处理行业：水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除；

（2）电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理；

（3）制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物除菌；

（4）食品工业：酒、饮料中酵母和霉菌的去除，果汁的澄清过滤；

（5）化学工业：各种化学品的过滤澄清。

发展历程

微滤技术的研究是从19世纪初开始的，它是膜分离技术中最早产业化的一种，以天然或人工合成的聚合物制成的微孔过滤膜最早出现于19世纪中叶。

1907年Bechhold发表了第一篇系统研究微孔滤膜性质的报告。1918年Zsigmondy等首先提出了商品规模生产硝化纤维素微孔过滤膜的方法，并于1921年获得专利，1925年在德国的哥丁根大学(University of Göttingen)成立了世界上第一个微孔滤膜公司"Sartorius GmbH"，专门生产和销售微孔滤膜。

第二次世界大战后，美国和英国也对微孔滤膜的制造技术和应用进行了广泛的研究，这些研究对微滤技术的迅速发展起到了推动作用，全世界微孔滤膜的销售量，在所有合成膜中居第一位。据美国Freedonm公司的统计，2001年世界微滤膜材料的需求额为7.4亿美元，到2006年和2011年，这个数字将分别达到9.8亿美元和12.9亿美元。

微滤技术在中国的研究开发则较晚，基本上是20世纪80年代初期才起步，但其发展速度非常快。截止至2005年，中国微滤技术已形成7000万元的年产值，占中国膜工业年产值的1/5，经济、社会效益也非常显着。

通过国家"十五"和"十一五"的科技攻关，中国的微滤技术改变了仅有醋酸-硝酸混合纤维素(CA-CN)膜片的局面，相继开发了醋酸纤维素(CA)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、尼龙等膜片和筒式滤芯，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)等控制拉伸致孔的微孔膜和聚酯，聚碳酸酯等的核径迹微孔膜，无机微孔膜也有了白己的产品。

近十几年来，中国在微滤膜、组件及相应的配套设备方面有了较大的进步，并在医药、饮料、饮用水、食品、电子、石油化工、分析检测和环保等领域有较广泛的应用。

与国外水平相比，中国的常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致，折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品，但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面，仍落后于国外，这就抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。