過濾膜材質(zhì)

常見的切向流過濾膜材質(zhì)有聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚醚砜(PES)材質(zhì)的微濾膜、纖維素，聚醚砜(PES)材質(zhì)的超濾膜，醋酸纖維素和芳香聚酰胺材質(zhì)的反滲透膜等。切向流過濾裝置(膜堆)主要有板式超濾裝置、卷式超濾裝置和中空纖維式超濾裝置等(圖2.92)。

圖2.92常見的切向流過濾裝置

板式超濾裝置

板式超濾裝置(板膜)是由膜片和湍流網(wǎng)交替的疊加在一起封邊后組成，泵把樣品送入間隔的進(jìn)液流道，濾過液穿過膜進(jìn)入濾過液流道。板膜設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是裝置機(jī)械穩(wěn)定性好，適合在廣泛的壓力范圍內(nèi)工作;有多種流道篩網(wǎng)可選，容易安裝拆卸，猜洗方便;占地面積小，有的板膜可以實(shí)現(xiàn)線性放大。板膜設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)主要是價(jià)格較貴、膜的強(qiáng)度要求較高，需要支撐層，以增強(qiáng)膜的機(jī)械性能。

卷式超濾裝置

卷式超濾裝置(卷膜)是由膜片和湍流網(wǎng)沿著一個(gè)中空的軸交替纏繞而成，樣品從一端沿軸向下流動(dòng)，濾過液穿過膜流向軸心。卷膜設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是單位體積內(nèi)的有效膜面積較大，水在膜表面流動(dòng)狀態(tài)比較好;結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小;價(jià)格低廉;由于采用了湍流網(wǎng)加強(qiáng)湍流效果，所以超濾效率高于中空纖維膜。卷膜設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是進(jìn)料預(yù)處理要求嚴(yán)格，對(duì)所用的膜強(qiáng)度要求較高;使用過程中，一旦發(fā)現(xiàn)膜破損須更換新的膜元件;由于在放大時(shí)，其進(jìn)液流道和濾過液流道的長(zhǎng)度都必須改變，因此，卷膜不能進(jìn)行線性放大處理。

中空纖維式超濾裝置

中空纖維式超濾裝置是由一束直徑很小的膜管組成的，其膜管的直徑通常是0.1~2.0mm，泵把樣品送入膜管內(nèi)，濾過液穿過膜流入膜與外殼之間。中空纖維式超濾裝置的優(yōu)點(diǎn)是單位體積內(nèi)有效膜面積大;工作效率最高;占地面積小;中空纖維無須支撐物;由于其開放式的流道，在一般的切向流速下，產(chǎn)生的剪切力也很低，這對(duì)于對(duì)剪切力非常敏感的產(chǎn)品可能有用。中空纖維式超濾裝置的缺點(diǎn)是耐壓較差，高壓下操作容易損壞;中空纖維膜損壞后要更換整個(gè)組件;由于它屬于開放式流道設(shè)計(jì)，濾膜需要用較大的泵系統(tǒng)才能獲得比較令人滿意的超濾速度，所以相對(duì)生產(chǎn)效率較低。

綜述

通常，在板式和卷式超濾裝置的進(jìn)液和/或?yàn)V過液流道中插入湍流網(wǎng)，以增加湍流效果、減小濃差極化，而中空纖維式超濾裝置沒有這種結(jié)構(gòu)。即使在比較低的切向流速下，加強(qiáng)湍流效果的流道中的物質(zhì)交換效率也較高，這就意味著用較小的泵，就可以達(dá)到較高的超濾速度。因而，加強(qiáng)湍流的流道要比無湍流網(wǎng)的開放式流道效率高。如果在板式超濾裝置中，采用懸空式流道，還可以同時(shí)兼具開放式和加強(qiáng)湍流式兩種特性。