超濾通量與溫度關系

A. 超濾系統通量指什麼

超濾系統通量指超濾膜的產水量

B. 在超濾中設計通量是指什麼

膜通量（或稱抄透過速率襲）是膜分離過程的一個重要工藝運行參數，是指單位時間內通過單位膜面積上的流體量，一般以m3/(m2*s)或L/(m2*h)表示(或以m/s表示)。
膜通量由外加推動力和膜的阻力共同決定，其中膜本身的性質起決定性作用。

C. 超濾與透析的區別

一、原理不同

超濾：超濾是血液通過機器泵或者血壓流經體外濾器，在人工腎小球跨膜壓的作用下，液體從壓力高的一側向壓力低的一側移動，通過對流的方式獲得超濾液。

透析：透析依靠半透膜進行彌散和滲透。半透膜兩側的溶質濃度差就是驅動溶質移動的原動力，溶質從濃度高的一側通過平衡膜向濃度低的一側（彌散作用），水分子移向滲透濃度高的一側（滲透作用）。

二、使用的膜不同

超濾：超濾膜的孔徑在0.05 um–1 nm之間，主要用於截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質。

透析：透析所使用的半透膜厚度為10－20微米，膜上的孔徑平均為3納米，所以只允許分子量為1.5萬以下的小分子和部分中分子物質通過，而分子量大於3.5萬的大分子物質不能通過。

三、裝置不同

超濾：超濾裝置一般由若干超濾組件構成。

透析：透析所使用的裝置是血液透析器。

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超濾的操作影響因素：料液流速、操作壓力、溫度、運行周期、進料濃度、料液的與處理、膜的清洗。

操作溫度主要取決於所處理的物料的化學、物理性質。由於高溫可降低料液的黏度，增加傳質效率，提高透過通量，因此應在允許的最高溫度下進行操作。

超濾膜透過通量與操作壓力的關系取決於膜和凝膠層的性質。超濾過程為凝膠化模型，膜透過通量與壓力無關，這時的通量稱為臨界透過通量。

D. 超濾膜分離實驗滲透通量隨壓強和溫度如何變化為什麼

中空纖維型的，壓力上升，通量上升，壓力越高，上升幅度降低，直到幾乎沒變化，因回為內孔孔徑限制了流答量上限，壓力再高也是白搭。溫度越高，通量上升，再高材質受不了，分離膜微孔隨溫度上升會擴張，擴張到一定程度溫度上升材質就沒這強度了。

平板的壓力稍微可以高點，但是支撐體也有承壓上限。

E. 膜純水通量和溫度的關系

純水通量是隨著溫度的變化而變化的。溫度越低膜通量越小，溫度越高膜通量越大。

F. 影響微濾和超濾膜水通量的因素有哪些

膜通量是膜分離過程中重要的一項工藝參數，是指單位時間內通過單位膜面積上的流體量，影響膜通量的因素主要有四點：

1.壓力：在超濾中膜兩側壓力差△P對通量和截留率的影響，在超濾中，壓力升高引起膜面濃縮升高，則透過膜的溶質也增大，因而截留率減小。

2.濃度：當以微濾過濾菌體時，通量與濃度的關系不同於超濾，在谷氨基酸發酵液的微濾中：開始通量下降很快，可能是由於膜面的污染；然後通量變化較小，可能由於管狀收縮效應引起通量的增加和濃度增大引起的降低互相對消，最後通量急劇降低。

3.流速：根據濃差極化，凝膠層模型，流速較大，可使通量增大。對於超濾，通常在略低於極限通量的條件下操作。雖然增大流速可以加大通量，但需考慮：只有當通量為濃差極化控制時，增大流速才會使通量增加；增大流速會使膜兩側壓力差減小，因為流經通道的壓力將增大；增大流速，使剪切力增加，對某些蛋白質不利；動力消耗增加。

4.溫度：在超濾或微濾中，一般來說，溫度升高都會導致通量增大，因為溫度升高使粘度降低和擴散系數增大。所以操作溫度的選擇原則是：在不影響料液和膜的穩定范圍內，盡量選擇較高的溫度。由於水的粘度每升高1℃，約降低2.5%，所以，一般可認為，每升高1℃，通量約增加3%。

G. 超濾膜測水通量目的

超濾膜的水通量直接決定了裝置的設計總膜面積、裝置規模及投資額。影響超濾膜透回過答通量的主要因素有操作壓力、料液濃度、膜表面流速、料液溫度、膜清洗周期。上述參數的最佳組合是保證超濾系統產水通量、裝置穩定運行的重要條件。對每一種廢水，膜水通量與上述參數的關系須通過小試及放大試驗取得和確定。

H. 熱通量與溫度有什麼關系

熱通量與溫度的關系：熱通量（熱流密度）的大小和方向可以表徵熱量轉移的程度和方向，而溫度的變化是熱量轉移的宏觀標志。
熱通量（Heat Flux，Thermal Flux）是一個矢量，也稱熱流密度，具有方向性，其大小等於沿著這方向單位時間單位面積流過的熱量，方向即為沿等溫面之法線方向，且由高溫指向低溫方向。單位為w/m2，其它常用單位為BTU/ft2•hr、kCal/m2•hr和HFU（專門用於表徵大地熱流密度的單位，1HFU=0.041868W/m）等。
溫度（temperature）是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。

I. 影響超濾膜運行的因素有哪些

溫度對產水量的影響：

溫度對超濾膜系統的水分子的活性增強，粘滯性減小，故產水量增加。反之則產水量減少，因此即使是同一超濾膜系統在冬天和夏天的產水量的差異也是很大的，溫度與產水量的關系是成正比的。一般在允許的溫度條件下，溫度系統約為0.0215/1°C，即溫度每上升一度，則相應的產水量增加2.15%，因此可以使用調節水溫的方法來實現超濾系統的產水量的穩定一致。

水質變化：

一方面，進水水質經由10μ過濾後，保證濁度小於1NTV，濃度不大於百分之五，且水溫應在5至40攝氏度之間，壓力應不大於0.2MPa，在此基礎上，保證進水回收率在80%以上，酸鹼度為2至13之間。另一方面，水質異常也是影響超濾出水量的重要條件，包括在雨季，原水中所蘊含的顆粒物、懸浮物會增多，使濁度達不到相關要求。加之進水的主要來源是地表水，所蘊含的有機物較多，在壓力不均衡和連接不緊密的情況下會混入一定質量的生水，被截留於超濾膜表面，致使定期的清潔難以維持，直接導致超濾出水量降低。

操作壓力對產水量的影響：

在低壓時超濾膜的產水量與壓力成正比關系，即產水量隨著壓力升高而升高，但當壓力值超過0.3mpa時，即使壓力再升高，其產水量的增加也很小，主要是由於在高壓下超濾膜被壓密而增加透水阻力所致，因此在超濾系統設計應注意；

超濾過程：

原水在管道內或管道外流動，小分子溶質及溶劑穿過膜逐漸形成超濾液，並降低濃度，成為濃縮液，從而實現小分子溶質和溶劑分離和濃縮。超濾過程具有動態性，且膜不易堵塞，但會隨著運行時間的增加，產生吸附作用，使超濾膜表面形成殘渣等物質。因此，超濾的各項特徵是保證出水量的必要條件。

進水渾濁度對產水量的影響：

進水濁度越大時，超濾膜受到影響的產水量越少，而且進水濁度大更易引起超濾膜的堵塞，在確定超濾膜產生量時也應考慮進水濁度的影響，一般可採用以下方法降低濁度的影響；

A、 增加前級預處理降低原水濁度；

B、 使用錯流過濾方式，並降低系統回收率；

流速對產水量的影響：

流速的變化對產水量的影響雖不像溫度和壓力那樣明顯，流速過大時反而會導致膜組件的產水量下降，這主要是因為由於流速加快增加了組件壓力損失而造成的，因此在設計超濾系統流速時，一定要控制在給定的流速范圍內，流速太慢影響超濾分離質量，容易形成濃差極化，太快則影響產水量。

J. 超濾原理的超濾

⑴原理
超濾膜篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。
⑵超濾膜與超濾裝置
①超濾膜的種類：
常用的超濾膜有：醋酸纖維素膜，聚碸膜，聚醯胺膜
②超濾裝置：主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等，與反滲透裝置類似。
Ⅰ板框式超濾裝置
優點：裝置牢固，適合在廣泛的壓力范圍內工作；流道間隙大小可調，原水流道不易被雜物堵塞；具有可拆性，清洗方便；通過增減膜及支撐板的數量可處理不同水量。
缺點：裝置較笨重；單位體積內的有效膜面積較小；膜的強度要求較高，一般做在無紡布上，以增強膜的機械性能。
Ⅱ管式超濾裝置
優點：原液流道截留面積較大，不易堵塞；膜面的清洗比較容易，可化學清洗或擦洗。
缺點：單位體積內膜的充填密度較低，佔地面積大；膜管的彎頭及連接件多，設備安裝費時。
Ⅲ卷式超濾裝置
優點：單位體積內的有效膜面積較大，水在膜表面流動狀態比較好，結構緊湊，佔地面積較小。缺點：進水預處理要求嚴格，對所用的膜強度要求較高，使用過程中，一旦發現膜破損須更換新的膜元件。
Ⅳ中空纖維式超濾裝置：
優點：單位體積內有效膜面積最大，工作效率最高，佔地面積小。中空纖維無須支撐物。
缺點：膜的清洗較困難，只能用水力沖洗或化學清洗，不能用機械清洗，另外，中空纖維膜損壞後要更換整個組件。
③超濾工藝參數
主要參數有膜通量、膜清洗和膜壽命。
在操作壓力為0.11～0.6Mpa，溫度小於60℃時，超濾膜的膜通量以1～500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有：進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預處理等。
膜必須定期清洗，以延長膜的壽命，正常使用的膜的壽命為12～18個月。
④超濾在廢水處理中的應用
如今已應用在汽車製造行業噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業廢水的處理及有用物質的回收。
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,而水和小的溶質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。當被處理水藉助於外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時，水分子和分子量小於300—500的溶質透過膜，而大於膜孔的微粒、大分子等由於篩分作用被截留，從而使水得到凈化。也就是說，當水通過超濾膜後，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。
超濾原理並不復雜。在超濾過程中，由於被截留的雜質在膜表面上不斷積累，會產生濃差極化現象，當膜面溶質濃度達到某一極限時即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，這使得超濾的應用受到一定程度的限制。為此，需通過試驗進行研究，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處理方法。
a． 超濾與傳統的預處理工藝相比，系統簡單、操作方便、佔地小、投資省、且水質極優，可滿足各類反滲透裝置的進水要求。
b． 合理地選擇運行條件和清洗工藝，可完全控制超濾的濃差極化問題，使此預處理方法更可靠。
c．超濾對水中的各類膠體均具有良好的去除特性,因而可以考慮擴大到凝結水精處理及離子交換除鹽系統的預處理中。
在超濾過程中，水深液在壓力推動下，流經膜表面，小於膜孔的深劑（水）及小分子溶質透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質及溶質集團被截留，隨水流排出，成為深縮液。超濾過程為動態過濾，分離是在流動狀態下完成的。溶質僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨於平衡，且通過清洗可以恢復。
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。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）具有單位溶器內充填密度高，佔地面積小等優點。
超濾技術的優缺點
與傳統分離方法相比，超濾技術具有以下特點：
1. 濾過程是在常溫下進行，條件溫和無成分破壞，因而特別適宜對熱敏感的物質，如葯物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
2. 濾過程不發生相變化，無需加熱，能耗低，無需添加化學試劑，無污染，是一種節能環保的分離技術。
3. 超濾技術分離效率高，對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。
4. 超濾過程僅採用壓力作為膜分離的動力，因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、易於控制和維護。
5. 超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到乾粉制劑。對於蛋白質溶液，一般只能得到10～50%的濃度。
超濾裝置是在一個密閉的容器中進行，以壓縮空氣為動力，推動容器內的活塞前進，使樣液形成內壓，容器底部設有堅固的膜板。小於膜板孔徑直徑的小分子，受壓力的作用被擠出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超濾開始時，由於溶質分子均勻地分布在溶液中，超濾的速度比較快。但是，隨著小分子的不斷排出，大分子被截留堆積在膜表面，濃度越來越高， 自下而上形成濃度梯度，這日才超濾速度就會逐漸減慢，這種現象稱為濃度極化現象。為了克服濃度極化現象，增加流速，設計了幾種超濾裝置：
1. 無攪拌式超濾
這種裝置比較簡單，只是在密閉的容器中施加一定壓力，使小分子和溶劑分子擠壓出膜外，無攪拌裝置濃度極化較為嚴重，只適合於濃度較稀的小量超濾。
2. 攪拌式超濾
攪拌式超濾是將超濾裝置位於電磁攪拌器之上，超濾容器內放人一支磁棒。在超濾時向容器內施加壓力的同時開動磁力攪拌器，小分子溶質和溶劑分子被排出膜外，大分子向濾膜表面堆積時，被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產生濃度極化現象，提高了超濾的速度。
4. 中空纖維超濾
由於膜板式超濾裝置，截留面積有限，中空纖維超濾是在一支空心柱內裝有許多的，中空纖維毛細管，兩端相通，管的內徑一般在0．2mm左右，有效面積可以達到1平方厘米每一根纖維毛細管像一個微型透析袋，極大地增大了滲透的表面積，提高了超濾的速度。納米膜表超濾膜也是中空超濾膜的一種。