超濾是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)之一。以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在20－1000A°之間。中空纖維超濾器（膜）具有單位溶器內(nèi)充填密度高，占地面積小等優(yōu)點。

在超濾過程中，水溶液在壓力推動下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的溶劑（水）及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留，隨水流排出，成為濃縮液。超濾過程為動態(tài)過濾，分離是在流動狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過清洗可以恢復(fù)。

超濾起源于是1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當(dāng)施加一定壓力時，溶液（水）透過膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來，其過濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過濾紙，于是他提出超濾一語，1896年，Martin制出了第一張人工超濾膜，其20世紀(jì)60年代，分子量級概念的提出，是現(xiàn)代超濾的開始，70年代和80年代是高速發(fā)展期，90年代以后開始趨于成熟。我國對該項技術(shù)研究較晚，70年代尚處于研究期限，80年代末，才進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用階段。

超濾裝置如同反滲透裝置，有板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到最低程度，是超濾技術(shù)的重要課題之一。目前采取的措施有：①提高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質(zhì)及時由水帶走；②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。

超濾是采用中空纖維過濾新技術(shù)，配合三級預(yù)處理過濾清除自來水中雜質(zhì)；超濾微孔小于0.01微米，能徹底濾除水中的細(xì)菌、鐵銹、膠體等有害物質(zhì)，保留水中原有的微量元素和礦物質(zhì)。

超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質(zhì)不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。超濾原理也是一種膜分離過程原理，超濾利用一種壓力活性膜，在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質(zhì)，而水和小的溶質(zhì)顆粒透過膜的分離過程。通過膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質(zhì)。當(dāng)被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時，水分子和分子量小于300—500的溶質(zhì)透過膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留，從而使水得到凈化。也就是說，當(dāng)水通過超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體硅除去，同時可去除大量的有機物等。

超濾原理并不復(fù)雜。在超濾過程中，由于被截留的雜質(zhì)在膜表面上不斷積累，會產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，當(dāng)膜面溶質(zhì)濃度達(dá)到某一極限時即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，這使得超濾的應(yīng)用受到一定程度的限制。為此，需通過試驗進(jìn)行研究，以確定最佳的工藝和運行條件，最大限度地減輕濃差極化的影響，使超濾成為一種可靠的反滲透預(yù)處理方法。

過濾膜根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同，可分為微孔過濾、超濾和反滲透三種。微孔過濾所用的操作壓通常小于4×10^4 Pa，膜的平均孔徑為500埃～14微米，用于分離較大的微粒、細(xì)菌和污染物等。超濾所用操作壓為4×10^4 Pa～7×10^5 Pa，膜的平均孔徑為10-100埃，用于分離大分子溶質(zhì)。反滲透所用的操作壓比超濾更大，常達(dá)到35×10^5 Pa～140×10^5 Pa，膜的平均孔徑最小，一般為10埃以下，用于分離小分子溶質(zhì)，如海水脫鹽，制高純水等。

在生物制品中應(yīng)用超濾法有很高的經(jīng)濟(jì)效益，例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白（即胎白）通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的，該工藝流程硫酸銨耗量大，能源消耗多，操作時間長，透析過程易產(chǎn)生污染。改用超濾工藝后，平均回收率可達(dá)97.18%；吸附損失為1.69%；透過損失為1.23%；截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產(chǎn)量和質(zhì)量，每年可節(jié)省硫酸銨6.2噸，自來水16000噸。目前國外生產(chǎn)超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。

（1）還原性染料廢水處理；

（2）電泳涂漆廢水處理；

（3）含乳化油廢水處理；

（4）生活污水處理

超濾技術(shù)是一種廣泛用于水的凈化，溶液分離、濃縮，以及從廢水中提取有用物質(zhì)，廢水凈化再利用領(lǐng)域的高新技術(shù)。特點是使用過程簡單，不需加熱，能源節(jié)約，低壓運行，裝置占地面積小。

超濾技術(shù)的關(guān)鍵是膜。膜有各種不同的類型和規(guī)格，可根據(jù)工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜，即現(xiàn)在常用的微孔薄膜，其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產(chǎn)了一些各向異性的不對稱超濾膜，其中一種各向異性擴散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"（厚約0.1mm～1.0mm），和一層相對厚得多的（約1mm）更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚層決定了膜的選擇性，而海綿層增加了機械強度。由于皮膚層非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶質(zhì)阻塞而導(dǎo)致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物制成。近年來為適應(yīng)制藥和食品工業(yè)上滅菌的需要，發(fā)展了非纖維型的各向異性膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1～14都是穩(wěn)定的，且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩(wěn)定的，若使用恰當(dāng)，能連續(xù)用1～2年。暫時不用，可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標(biāo)主要有：水通量[cm3/(cm2?h)]；截留率（以百分率%表示）；化學(xué)物理穩(wěn)定性（包括機械強度）等。

超濾裝置一般由若干超濾組件構(gòu)成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由于超濾法處理的液體多數(shù)是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質(zhì)極易粘附和沉積于膜表面上，造成嚴(yán)重的濃差極化和堵塞，這是超濾法最關(guān)鍵的問題，要克服濃差極化，通?？杉哟笠后w流量，加強湍流和加強攪拌。

一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。采用超濾膜以壓力差為推動
力的膜過

濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料制得。最適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，也常用于其他分離技術(shù)難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區(qū)分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區(qū)分是根據(jù)膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)時，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm；超濾膜(UF)為0.001～0.02μm；逆滲透膜(RO)為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜最適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，或采用其他分離技術(shù)所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術(shù)，即獲得預(yù)期尺寸和窄分布微孔的技術(shù)是極其重要的?？椎目刂埔蛩剌^多，如根據(jù)制膜時溶液的種類和濃度、蒸發(fā)及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用于如醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的，它能將細(xì)小物體放行，而將個頭較大的截留下來。可是，您聽說過能篩分子的篩子嗎？超膜－－這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來！那么，到底什么是超濾膜呢？ 超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發(fā)絲的1‰！在膜的一側(cè)施以適當(dāng)壓力，就能篩出大于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。超濾膜的結(jié)構(gòu)有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬于深層過濾；后者具有較致密的表層和以指狀結(jié)構(gòu)為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬于表層過濾。工業(yè)使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超濾廚飲用兩用機：①PP棉濾芯、②活性碳、③納米膜表超濾膜濾芯、④復(fù)合濾芯，五級過濾設(shè)備多加了一個后置活性炭，六級的多加了一個礦化濾芯就成立市場上見到的直飲水機。更多級的就加更多針對性的濾芯。

(1)增壓泵超濾膜以力差為推動力進(jìn)行過濾，當(dāng)原水的水壓不能滿足過濾需求時，系統(tǒng)需要增加泵加壓，以實現(xiàn)超濾膜分離作用，由于超濾膜的工作壓力較低，一般小于O·7MPa，故在系統(tǒng)設(shè)計時，一般選用離心泵，選擇離心泵的主要依據(jù)是揚程、流量、泵體材質(zhì)，其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。

①揚程和流量的選擇根據(jù)超濾系統(tǒng)設(shè)計中所需要的進(jìn)水工作壓力，跨膜壓差和通水流量，來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蚵源笥谠O(shè)計供水量和工作壓力，以滿足超濾系統(tǒng)的正常運行。

②泵體材質(zhì)的選擇根據(jù)原水水質(zhì)的情況來選擇合適的泵體材質(zhì)以減少投資成本，其材質(zhì)不能與原水中的成分產(chǎn)生任何反應(yīng)，也不能有溶解現(xiàn)象。當(dāng)原水的pH值為6．5～8．5時可選用鑄鐵泵體；當(dāng)原水為海水時，應(yīng)選耐海水腐蝕的塑料泵體；醫(yī)藥和食品工業(yè)水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。

化學(xué)清洗泵一般選擇耐化學(xué)藥劑的泵體。

(2)減壓閥 當(dāng)原水水壓大于系統(tǒng)設(shè)計水壓時，要對原水進(jìn)行減壓。一般采用可減靜壓的減壓閥來實現(xiàn)，減壓閥減壓的精度視超濾系統(tǒng)而定。另根據(jù)原水的水質(zhì)選擇適合材質(zhì)的減壓閥，一般可選的材質(zhì)為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。

(3)物理清洗和化學(xué)清洗系統(tǒng) 清洗系統(tǒng)主要由配藥箱、凈水箱、循環(huán)泵組成，采用氣水混合清洗的還包括空壓機，一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關(guān)閉產(chǎn)水閥，全開濃水閥，使原水以快于正常工作狀態(tài)時的流速沖刷膜表面，去除污垢。反沖洗是關(guān)閉原水閥采用循環(huán)泵，將凈水箱中的水從產(chǎn)水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜，沖刷掉膜表面的污染物，并使其從濃水口排出，反沖洗后，馬上進(jìn)行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出，為了加強清洗效果，順沖時，可采用氣水混合液進(jìn)行沖洗。

化學(xué)清洗系統(tǒng)是用循環(huán)泵將配藥箱內(nèi)的清洗液送入超濾系統(tǒng)，進(jìn)行循環(huán)清洗和浸泡，靠化學(xué)藥品的作用去除膜表面的污垢，以恢復(fù)膜的產(chǎn)水能力，維持設(shè)計流量要求。

(4)消毒滅菌系統(tǒng)超濾的消毒滅菌系統(tǒng)所用設(shè)備和操作程序與化學(xué)清洗系統(tǒng)相同，僅需要將清洗液換成滅菌液即可，一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫，在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質(zhì)和滅菌劑濃度。例如Ps材質(zhì)膜不能采用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑，否則會對膜造成不可逆的通量損失。

(5)自動化計量、監(jiān)控和儀表

①計量水流量采用流量表來計量，流量計有轉(zhuǎn)子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。目前在超濾系統(tǒng)中大多采用玻璃浮子(轉(zhuǎn)子)流量計，主要是顯示直觀，價格低，一臺超濾系統(tǒng)最少需要設(shè)置兩個流量計以便觀察，一個是產(chǎn)水流量計，一個是濃水流量計或原水進(jìn)水流量計。 流量計規(guī)格的選擇是根據(jù)系統(tǒng)的流量大小而定，浮子流量計的選擇通常選用的量程為1．5～2倍的實際最大測量流量。

②監(jiān)控系統(tǒng)及儀表超濾系統(tǒng)在運行時，必須嚴(yán)格按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行操作，這需要系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，其中主要的監(jiān)控項目是水質(zhì)、流量、壓力，可以手動操作，也可采用儀表和可編程控制器對系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。

對水質(zhì)的監(jiān)控可采用水質(zhì)監(jiān)測儀進(jìn)行，對水壓的監(jiān)控可采用壓力開關(guān)和壓力表進(jìn)行，對流量的控制可采用電子流量計進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測信號反饋到PLC中，然后來控制泵，閥門及清洗系統(tǒng)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化。

壓力是超濾系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，故在壓力表選擇時，要注意其精度和耐用性。壓力表量程的選擇，以使用壓力能使指針處于刻度盤的1/2～2/3位置為宜，并要考慮水錘對壓力表的沖擊。    

食品工業(yè)：奶酪制備，乳清分離，庶糖提純及植物蛋白處理等;

醫(yī)藥工業(yè)：活性藥液的濃縮與提純;

生物制品工業(yè)：酶制劑和微生物的分離和提取;

化學(xué)工業(yè)：化學(xué)制品的澄清和脫水，金屬(離子)回收

水和廢水處理：純水消毒，含油工業(yè)廢水處理等。

超濾是一種以膜兩側(cè)壓力為動力的膜分離技術(shù)，可用于去除溶液(比如水)中的顆粒物。UF膜特有的0.01-0.1μm孔徑，能有效地去除細(xì)菌、大多數(shù)病毒、膠體以及淤泥。膜孔徑越小，去除率越高。大部分用來制造超濾的材質(zhì)是疏水性聚合材質(zhì)，比如聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)或者聚偏氟乙烯(PVDF)。使用壓力通常為0.01-0.03MPa，篩分孔徑從0.005-0.1μm，截留分子量為1000-500000道爾頓左右。