一种新型超滤膜技术介绍

膜技术是一门崭新的跨学科实用技术。半个世纪以来，膜技术已成功地在饮用水净化、工业用水处理、食品加工、医药制造以及化学工业得到广泛地应用，被公认为是当代最有前途的高新技术之一。膜的过滤是固液分离技术，它通过膜孔把水滤过，并将水中杂质截留，而不发生化学变化。根据膜截留原水颗粒的大小，膜孔从粗到细分为微滤膜（MF），超滤膜（UF），纳滤膜（NF）和反渗透膜（RO）。一德国公司生产的超滤膜（UF）是目前世界上的超精、超细过滤膜之一，本文着重介绍这种新型超滤膜技术。
　　1.超滤膜
　　这种新型超滤膜以其特有专利技术“MultiboreTM”，生产出多孔毛细管过滤膜，它具有较高强度，较好的安全性能，能避免对毛细管的损坏或粘附。不同的过滤膜结构允许不同的渗入和渗出情况，而“MultiboreTM”多孔过滤膜技术使得该膜在饮用水处理过程中获得了的处理方式，并且依赖该技术，废水处理也得以令人信服的实现和完成。
　　用这种新型超滤膜加工而成的膜组是一个中空的纤维过滤膜块，它允许的平均分子量为150KD， 一个直径为225毫米的膜组包含约1800个多孔毛细管膜， 每个多孔毛细管包含七个甚至更多的（目前最新的一种为九孔）内径为0.8毫米的纤维。这种纤维的组成材料是含有添加剂（PESM）的聚乙烯和一种亲水的防有机污垢的材料。
　　水在膜组中的流动模式是由内向外渗出，也就是说，注入的原水流经膜组时就会通过多孔毛细管壁呈向外辐射状的渗出。膜组中的过滤膜被设计用来清除杂质微粒的。水被加压后渗出隔膜，而微粒被留在了隔膜的表面。由于隔膜孔的尺寸小，所有的悬浮固体颗粒包括微生物都被有效的阻隔了下来，这些微粒汇集增多形成了一个污垢层聚在膜表面，因此必须定期进行反洗以便清除这些微粒物质。
　　通过提供不同尺寸的膜组产品，可以适合不同的具体需求，并且为了确保经过过滤膜时水流分配均匀，一种特殊的栅格结构分流装置已经开发出来并被很好地整合到每一个膜组中。
　　此外， 这种膜组技术所拥有的去除细菌病毒能力使得这种模块成为处理地表水和地下水用于饮用水的最理想的选择，而且它在去除胶状物方面出有独特之处，因而该系统对于反渗透系统的原水也能进行很好的预处理。
　　2.膜组的去杂质能力
　　对病毒和细菌去除能力的度量用单位“log”表示（例如：5log的减少量）。 用以下的公式可以把log转换为百分比。
　　2.1.MS2噬菌体的去除量
　　膜组对病毒和MS2噬菌体的去除能力是很难测定清楚的。这是由于膜组超强的过滤能力使得被膜阻隔下来的高浓度的噬菌体需要长时间的药物清除。技术上所能达到的指标是每升含有10万个噬菌体的浓度，但是膜组的去除噬菌体浓度却高于这个指标，所以我们已经很难通过技术指标来确定膜组除菌的能力了。经测，MS2噬菌体通过膜组后，它的减少量大于99.999%（5log）。
　　给出了膜组的除菌能力指数：反洗一小段时间后含菌量指数和反洗前含菌量指数（反洗前有少量附着物，反洗后无附着物），第三个指数是在两次反洗之间记录下来的。
　　2.2.隐孢子（Cryptosporidia）的减少量
　　在广泛的试验中，隐孢子（尺寸为4—6微米）。
　　2.3.浊度的降低
　　过滤后的水的质量并不随原水的质量变化而变化。特别是当原水浊度很高时，膜组也能保证持续高效的过滤质量。而且，此过程可以轻易的全自动操作在实际测试某市政污水排放处，膜组被证明具有如下图所示降低混浊程度的能力。
　　2.4.降低淤泥浓度（SDI）指数
　　SDI指数作为水的过滤能力指标，它的降低主要由注入过滤器的原水的粘度决定。除了某些特殊的物质，胶状污物和溶解有机物也影响SDI指数。我们可以通过使用该新型超滤膜，能彻底清除胶状污物和溶解有机物，然而对溶解有机物的清除，还要由其分子大小决定。此外，通过添加凝聚剂的方法，可以显著提高过滤效果和SDI指数。有时根据原水质量的不同，甚至可以不加凝聚剂，也可以得到范围从1到4波动的SDI指数。
　　2.5.总有机物含量（TOC）的降低
　　TOC指特殊的胶状物，而且包含部分溶解有机物。由于超滤膜（UF）根据分子重量的不同过滤各种不同杂质，但整个过滤效果只体现在单个数据上。在UF系统之前，加入凝聚剂，可以帮助提高对低分子有机物的过滤效果。
　　通过提高凝聚剂的凝聚程度和改善原水ph值的方法，优化凝聚剂的投入量，以便程度去除溶解有机物。比起传统的处理方法，不必顾忌沉淀物或者装置的过滤能力，因为UF的过滤性能和过滤装置的大小及重量是没有直接关系的。从下表中可以看到，TOC的过滤指标可以达到60%.
　　3.广阔的应用前景
　　我国的人均水资源占有量仅为世界的人均的1/4，排名这世界第109位。如何缓解缺水矛盾，已成为我国社会和国民经济可持续发展的一重大战略问题。
　　在城市供水中生产用水占90％，居民生活用水占9％，而饮用水仅占1％。分质供水就是把这1％的水使用膜技术进行深度处理，使之达到饮用水标准。城市污水是一个重要的潜在水资源，使用膜生物反应器进行城市污水处理，可以生产出不同用途的再生水，是解决水资源匮乏的重要方法。
　　上面介绍这种新型超滤膜以其优秀的过滤性能，让我们看到了其广阔的应用前景。该膜除了在饮用水和中水处理方面的应用，在医药制造、化学工业等方面也有着具大的市场潜力。（考试大注册结构工程师编辑整理）