详解超滤的种类、生产方法、应用领域

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

1、超滤膜简单分类及制备方法

超滤膜的制备材料大体可分为有机高分子材料和无机材料两大类。有机高分子材料由于具有品种多、韧性好、成本低等点，而且，制膜工艺简单，膜结构形态易于控制，因而成为超滤膜制造工业中应用最为广泛的材料。无机超滤膜进入工业领域较晚，研发时间短，市场应用较少。

1.1无机膜的制备方法

无机膜的制备方法主要有固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法。

1.1.1固态粒子烧结法固态粒子烧结法主要用于制备微孔陶瓷膜或陶瓷膜载体，也适合制备微孔金属膜。它是将无机材料的超细颗粒分散在溶剂中，加入适合的无机粘结剂形成稳定的悬浮液，制成坯，后经干燥，然后再在高温下烧结处理得到。

1.1.2溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是合成无机膜的重要方法，氧化物薄膜的制备多采用此类方法。它是将无机盐或金属有机化合物溶于溶剂中，使之发生水解-缩聚反应，生成物缩合聚集形成溶胶，后经蒸发干燥转变为凝胶。这种工艺可以制备单组分和多组分金属氧化物陶瓷膜且制备的膜孔径较小。

1.2高分子膜的制备方法主要有烧结法、拉伸法、径迹蚀刻法、相转化法，其中最多的是相转化法。

1.2.1烧结法烧结法是最简单的制备多孔膜的方法，它是将高分子粉状颗粒物压实并在高温下均匀加热，使粉粒熔融但未全熔化，这样便形成一定的孔隙，从而可以制备出膜。

1.2.2拉伸法拉伸法适用于部分在室温下无溶剂的膜材料，主要用于聚烯烃平板膜和中空纤维膜的制备，扩宽了膜材料的使用范围。它的原理是将薄膜在室温下拉伸，在拉伸方向上便出现狭缝状的细孔，再在较高温度下定型，得到对称性多孔膜。

1.2.3径迹蚀刻法径迹蚀刻法是使膜材料接受垂直的高能粒子辐射，使聚合物材料受损形成残缺径迹，此后将薄膜浸入刻蚀试剂中，便形成孔，其特点是形成的孔分布较为均匀。此种方法采用的是物理和化学双重作用来制备膜。相转化法，是按比例配置一定组成的聚合物均相溶液组成铸膜液，并通过一定的物理方法改变其热力学状态，使均相的聚合物溶液发生相分离，它是通过控制相转变来控制膜形态的。相转化法可以制备出各种结构的膜，是工业上最常用的制膜方法，也是制备非对称性膜的主要方法。

1.2.4相转化法相转化法主要包括浸没沉淀法和热致相分离法，常用的是浸没沉淀法，其制膜步骤为：

（1）将高分子材料和添加剂溶于溶剂，配制铸膜液；

（2）根据需要流延成平板膜，或通过纺丝法制成中空纤维膜；

（3）物理方法使膜中的溶剂部分蒸发；

（4）将膜浸渍在非溶剂凝固浴中，凝固成型；

（5）热处理；

（6）对膜进行预压处理。

2、超滤膜分离技术的应用

超滤膜的工业应用十分广泛，已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯。

超滤膜随着技术的进步，其筛选功能必将得到改进和加强，对人类社会的贡献也将越来越大。本文主要介绍超滤膜在水处理，食品工业，医药工业和环境工程中的应用。

2.1在水处理中的应用

与传统水处理工艺相比，超滤工艺可以有效地将原水中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等去除，且当不使用化学或紫外消毒时超滤对病毒仍有很好的去除效果，从而降低后续消毒加氯量，减少消毒副产物的生成量。也就是说，超滤技术不仅是保障饮用水微生物安全性的最有效技术，其还在很大程度上提高了饮用水化学安全性。同时其具有使用的压力低、产水量大，更便于操作的优点，故超滤技术被称之为第三代饮用水技术倍受水处理研究者的关注。

2.2在食品工业应用

当今社会，食品的质量安全越来越受到人们的关注，膜分离技术拥有无毒、无害、无污染的优点，在食品等行业得到广泛的应用。例如，在果汁生产中，超滤技术可以用于果汁的澄清过滤。运用超滤技术澄清果汁时，可确保果汁的色度、透光率等，也能解决了持续化作业的难题。乳制品行业也经常用到超滤膜技术，主要是乳蛋白的回收、脱盐和牛乳的浓缩。目前超滤法已作为乳清蛋白回收的标准技术，广泛应用于各国的乳品工业中。超滤法可去除牛乳中大部分的水，简化工艺。对脱脂乳进行浓缩时，超滤法可以得到蛋白质含量 80%的脱脂浓乳。利用超滤膜的选择性，酱油中的氨基酸、盐、等小分子风味物质透过膜而细菌等大分子物质被截留，可以获得高澄清度优质酱油。用超滤膜能除去酒及饮料中残留的酵母、细菌保持酒的澄清。

2.3在医药方面的应用