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超滤过程的基本特性是什么
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超滤膜的分离原理可用筛分机理来解释,其截留率取决于溶质的尺寸和形状(相对与膜孔径而言)。事实上,超滤和微滤是基于相同的分离原理的类似的膜过程,二者主要的差别在于超滤膜具有不对称结构,其皮层要致密得多(孔径小,表面孔隙率低),因此流体阻力比微滤膜要大得多。超滤原理可用图9-18所示的多孔膜模型来描述。 超滤膜对大分子溶质较易截留的原因主要是: (1)在膜表面及微孔内的

超滤膜的分离原理可用筛分机理来解释,其截留率取决于溶质的尺寸和形状(相对与膜孔径而言)。事实上,超滤和微滤是基于相同的分离原理的类似的膜过程,二者主要的差别在于超滤膜具有不对称结构,其皮层要致密得多(孔径小,表面孔隙率低),因此流体阻力比微滤膜要大得多。超滤原理可用图9-18所示的多孔膜模型来描述。                 

超滤膜对大分子溶质较易截留的原因主要是: 

(1)在膜表面及微孔内的吸附(一次吸附);     

(2)在孔中的停留而被去除(阻塞);

(3)在膜表面的机械截留(筛分)。

由于理想的分离是筛分,因此要尽量避免  

一次吸附和阻塞的发生。典型的超滤过程如图9-20所示。

图9-20正常和异常超滤示意图


一次吸附或阻塞程度主要取决于溶质的浓度、过滤量、膜与溶质间相互作用的程度等因素。当初始浓度高、过滤压力大、膜薄、有表面活性剂存在时,一次吸附量急增。如果孔径比粒径大得多,则得到I形曲线;若孔径与粒径为同一数量级,则得到曲线。在初期阶段,由于溶质在膜和细孔内的一次吸附,所以滤液中溶质浓度低。当膜的内外被溶质覆盖,滤液中溶质的浓度与原液中溶质浓度或相同,或适当降低,或缓慢地增加。在产生阻塞的异常过滤时,浓度达到最大值,然后下降。在孔径比粒径大得多时,残留液的浓度不会变化,只有发生筛分现象时,残留液的浓度才上升。这种现象在有阻塞时也同样出现。当添加其他粒子而产生阻塞时特别明显。阻塞也可能由于溶质在膜与溶液的界面上产生沉淀而引起。

增加过滤压力,会使强烈吸附层外沿的溶质吸附层剥落,结果减少了一次吸附的范围。若添加表面活性剂,则表面活性剂在膜面被选择吸附。于是,如图9-20b所示,也减少了溶质的一次吸附。图9-20c表明,阻塞在高浓度和高过滤压力下容易发生,增加膜的厚度,或添加其他粒子阻塞会更严重。但是与一次吸附一样,添加表面活性剂会减少阻塞,使透过速度增加。这是由于超滤的细孔壁被覆盖了,因而相对增大了流动性。



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