超滤通量与温度关系

A. 超滤系统通量指什么

超滤系统通量指超滤膜的产水量

B. 在超滤中设计通量是指什么

膜通量（或称抄透过速率袭）是膜分离过程的一个重要工艺运行参数，是指单位时间内通过单位膜面积上的流体量，一般以m3/(m2*s)或L/(m2*h)表示(或以m/s表示)。
膜通量由外加推动力和膜的阻力共同决定，其中膜本身的性质起决定性作用。

C. 超滤与透析的区别

一、原理不同

超滤：超滤是血液通过机器泵或者血压流经体外滤器，在人工肾小球跨膜压的作用下，液体从压力高的一侧向压力低的一侧移动，通过对流的方式获得超滤液。

透析：透析依靠半透膜进行弥散和渗透。半透膜两侧的溶质浓度差就是驱动溶质移动的原动力，溶质从浓度高的一侧通过平衡膜向浓度低的一侧（弥散作用），水分子移向渗透浓度高的一侧（渗透作用）。

二、使用的膜不同

超滤：超滤膜的孔径在0.05 um–1 nm之间，主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。

透析：透析所使用的半透膜厚度为10－20微米，膜上的孔径平均为3纳米，所以只允许分子量为1.5万以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于3.5万的大分子物质不能通过。

三、装置不同

超滤：超滤装置一般由若干超滤组件构成。

透析：透析所使用的装置是血液透析器。

(3)超滤通量与温度关系扩展阅读

超滤的操作影响因素：料液流速、操作压力、温度、运行周期、进料浓度、料液的与处理、膜的清洗。

操作温度主要取决于所处理的物料的化学、物理性质。由于高温可降低料液的黏度，增加传质效率，提高透过通量，因此应在允许的最高温度下进行操作。

超滤膜透过通量与操作压力的关系取决于膜和凝胶层的性质。超滤过程为凝胶化模型，膜透过通量与压力无关，这时的通量称为临界透过通量。

D. 超滤膜分离实验渗透通量随压强和温度如何变化为什么

中空纤维型的，压力上升，通量上升，压力越高，上升幅度降低，直到几乎没变化，因回为内孔孔径限制了流答量上限，压力再高也是白搭。温度越高，通量上升，再高材质受不了，分离膜微孔随温度上升会扩张，扩张到一定程度温度上升材质就没这强度了。

平板的压力稍微可以高点，但是支撑体也有承压上限。

E. 膜纯水通量和温度的关系

纯水通量是随着温度的变化而变化的。温度越低膜通量越小，温度越高膜通量越大。

F. 影响微滤和超滤膜水通量的因素有哪些

膜通量是膜分离过程中重要的一项工艺参数，是指单位时间内通过单位膜面积上的流体量，影响膜通量的因素主要有四点：

1.压力：在超滤中膜两侧压力差△P对通量和截留率的影响，在超滤中，压力升高引起膜面浓缩升高，则透过膜的溶质也增大，因而截留率减小。

2.浓度：当以微滤过滤菌体时，通量与浓度的关系不同于超滤，在谷氨基酸发酵液的微滤中：开始通量下降很快，可能是由于膜面的污染；然后通量变化较小，可能由于管状收缩效应引起通量的增加和浓度增大引起的降低互相对消，最后通量急剧降低。

3.流速：根据浓差极化，凝胶层模型，流速较大，可使通量增大。对于超滤，通常在略低于极限通量的条件下操作。虽然增大流速可以加大通量，但需考虑：只有当通量为浓差极化控制时，增大流速才会使通量增加；增大流速会使膜两侧压力差减小，因为流经通道的压力将增大；增大流速，使剪切力增加，对某些蛋白质不利；动力消耗增加。

4.温度：在超滤或微滤中，一般来说，温度升高都会导致通量增大，因为温度升高使粘度降低和扩散系数增大。所以操作温度的选择原则是：在不影响料液和膜的稳定范围内，尽量选择较高的温度。由于水的粘度每升高1℃，约降低2.5%，所以，一般可认为，每升高1℃，通量约增加3%。

G. 超滤膜测水通量目的

超滤膜的水通量直接决定了装置的设计总膜面积、装置规模及投资额。影响超滤膜透回过答通量的主要因素有操作压力、料液浓度、膜表面流速、料液温度、膜清洗周期。上述参数的最佳组合是保证超滤系统产水通量、装置稳定运行的重要条件。对每一种废水，膜水通量与上述参数的关系须通过小试及放大试验取得和确定。

H. 热通量与温度有什么关系

热通量与温度的关系：热通量（热流密度）的大小和方向可以表征热量转移的程度和方向，而温度的变化是热量转移的宏观标志。
热通量（Heat Flux，Thermal Flux）是一个矢量，也称热流密度，具有方向性，其大小等于沿着这方向单位时间单位面积流过的热量，方向即为沿等温面之法线方向，且由高温指向低温方向。单位为w/m2，其它常用单位为BTU/ft2•hr、kCal/m2•hr和HFU（专门用于表征大地热流密度的单位，1HFU=0.041868W/m）等。
温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

I. 影响超滤膜运行的因素有哪些

温度对产水量的影响：

温度对超滤膜系统的水分子的活性增强，粘滞性减小，故产水量增加。反之则产水量减少，因此即使是同一超滤膜系统在冬天和夏天的产水量的差异也是很大的，温度与产水量的关系是成正比的。一般在允许的温度条件下，温度系统约为0.0215/1°C，即温度每上升一度，则相应的产水量增加2.15%，因此可以使用调节水温的方法来实现超滤系统的产水量的稳定一致。

水质变化：

一方面，进水水质经由10μ过滤后，保证浊度小于1NTV，浓度不大于百分之五，且水温应在5至40摄氏度之间，压力应不大于0.2MPa，在此基础上，保证进水回收率在80%以上，酸碱度为2至13之间。另一方面，水质异常也是影响超滤出水量的重要条件，包括在雨季，原水中所蕴含的颗粒物、悬浮物会增多，使浊度达不到相关要求。加之进水的主要来源是地表水，所蕴含的有机物较多，在压力不均衡和连接不紧密的情况下会混入一定质量的生水，被截留于超滤膜表面，致使定期的清洁难以维持，直接导致超滤出水量降低。

操作压力对产水量的影响：

在低压时超滤膜的产水量与压力成正比关系，即产水量随着压力升高而升高，但当压力值超过0.3mpa时，即使压力再升高，其产水量的增加也很小，主要是由于在高压下超滤膜被压密而增加透水阻力所致，因此在超滤系统设计应注意；

超滤过程：

原水在管道内或管道外流动，小分子溶质及溶剂穿过膜逐渐形成超滤液，并降低浓度，成为浓缩液，从而实现小分子溶质和溶剂分离和浓缩。超滤过程具有动态性，且膜不易堵塞，但会随着运行时间的增加，产生吸附作用，使超滤膜表面形成残渣等物质。因此，超滤的各项特征是保证出水量的必要条件。

进水浑浊度对产水量的影响：

进水浊度越大时，超滤膜受到影响的产水量越少，而且进水浊度大更易引起超滤膜的堵塞，在确定超滤膜产生量时也应考虑进水浊度的影响，一般可采用以下方法降低浊度的影响；

A、 增加前级预处理降低原水浊度；

B、 使用错流过滤方式，并降低系统回收率；

流速对产水量的影响：

流速的变化对产水量的影响虽不像温度和压力那样明显，流速过大时反而会导致膜组件的产水量下降，这主要是因为由于流速加快增加了组件压力损失而造成的，因此在设计超滤系统流速时，一定要控制在给定的流速范围内，流速太慢影响超滤分离质量，容易形成浓差极化，太快则影响产水量。

J. 超滤原理的超滤

⑴原理
超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
⑵超滤膜与超滤装置
①超滤膜的种类：
常用的超滤膜有：醋酸纤维素膜，聚砜膜，聚酰胺膜
②超滤装置：主要有板框式、管式、卷式和中空纤维式等，与反渗透装置类似。
Ⅰ板框式超滤装置
优点：装置牢固，适合在广泛的压力范围内工作；流道间隙大小可调，原水流道不易被杂物堵塞；具有可拆性，清洗方便；通过增减膜及支撑板的数量可处理不同水量。
缺点：装置较笨重；单位体积内的有效膜面积较小；膜的强度要求较高，一般做在无纺布上，以增强膜的机械性能。
Ⅱ管式超滤装置
优点：原液流道截留面积较大，不易堵塞；膜面的清洗比较容易，可化学清洗或擦洗。
缺点：单位体积内膜的充填密度较低，占地面积大；膜管的弯头及连接件多，设备安装费时。
Ⅲ卷式超滤装置
优点：单位体积内的有效膜面积较大，水在膜表面流动状态比较好，结构紧凑，占地面积较小。缺点：进水预处理要求严格，对所用的膜强度要求较高，使用过程中，一旦发现膜破损须更换新的膜元件。
Ⅳ中空纤维式超滤装置：
优点：单位体积内有效膜面积最大，工作效率最高，占地面积小。中空纤维无须支撑物。
缺点：膜的清洗较困难，只能用水力冲洗或化学清洗，不能用机械清洗，另外，中空纤维膜损坏后要更换整个组件。
③超滤工艺参数
主要参数有膜通量、膜清洗和膜寿命。
在操作压力为0.11～0.6Mpa，温度小于60℃时，超滤膜的膜通量以1～500L/m2h为宜。影响膜通量的因素有：进水流速、操作压力、温度、进水浓度和原水预处理等。
膜必须定期清洗，以延长膜的寿命，正常使用的膜的寿命为12～18个月。
④超滤在废水处理中的应用
如今已应用在汽车制造行业喷漆废水、金属加工废水以及食品工业废水的处理及有用物质的回收。
超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。
超滤原理并不复杂。在超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制。为此，需通过试验进行研究，以确定最佳的工艺和运行条件，最大限度地减轻浓差极化的影响，使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。
a． 超滤与传统的预处理工艺相比，系统简单、操作方便、占地小、投资省、且水质极优，可满足各类反渗透装置的进水要求。
b． 合理地选择运行条件和清洗工艺，可完全控制超滤的浓差极化问题，使此预处理方法更可靠。
c．超滤对水中的各类胶体均具有良好的去除特性,因而可以考虑扩大到凝结水精处理及离子交换除盐系统的预处理中。
在超滤过程中，水深液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的深剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为深缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。
超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20－1000A°之间。中空纤维超滤器（膜）具有单位溶器内充填密度高，占地面积小等优点。
超滤技术的优缺点
与传统分离方法相比，超滤技术具有以下特点：
1. 滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2. 滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。
3. 超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4. 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
5. 超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50%的浓度。
超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作用被挤出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高， 自下而上形成浓度梯度，这日才超滤速度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。为了克服浓度极化现象，增加流速，设计了几种超滤装置：
1. 无搅拌式超滤
这种装置比较简单，只是在密闭的容器中施加一定压力，使小分子和溶剂分子挤压出膜外，无搅拌装置浓度极化较为严重，只适合于浓度较稀的小量超滤。
2. 搅拌式超滤
搅拌式超滤是将超滤装置位于电磁搅拌器之上，超滤容器内放人一支磁棒。在超滤时向容器内施加压力的同时开动磁力搅拌器，小分子溶质和溶剂分子被排出膜外，大分子向滤膜表面堆积时，被电磁搅拌器分散到溶液中。这种方法不容易产生浓度极化现象，提高了超滤的速度。
4. 中空纤维超滤
由于膜板式超滤装置，截留面积有限，中空纤维超滤是在一支空心柱内装有许多的，中空纤维毛细管，两端相通，管的内径一般在0．2mm左右，有效面积可以达到1平方厘米每一根纤维毛细管像一个微型透析袋，极大地增大了渗透的表面积，提高了超滤的速度。纳米膜表超滤膜也是中空超滤膜的一种。