一、超濾膜原理
超濾超濾是一種與膜孔徑大小相關的篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，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(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進液側(cè)，成為濃縮液，因而實現(xiàn)對原液的的凈化、分離和濃縮的目的。
超濾膜膜表面的微孔篩選可將直徑為0.002-0.1μm之間的顆粒和雜質(zhì)截留，可有效去除水中膠體、硅、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機物。
1、超濾膜的制水流程
自來水先進入超濾膜管內(nèi)，在水壓差的作用下，膜表面上密布的許多0.01微米的微孔只允許水分子、有益礦物質(zhì)和微量元素透過，成為凈化水。而細菌、鐵銹、膠體、泥沙、懸浮物、大分子有機物等有害物質(zhì)則被截留在超濾膜管內(nèi)，在超濾膜進行沖洗時排出。
2、超濾膜沖洗流程
超濾膜使用一段時間后，被截留下來的細菌、鐵銹、膠體、懸浮物、大分子有機物等有害物質(zhì)會依附在超濾膜的內(nèi)表面，使超濾膜的產(chǎn)水量逐漸下降，尤其是自來水質(zhì)污染嚴重時，更易引起超濾膜的堵塞，定期對超濾膜進行沖洗可有效恢復膜的產(chǎn)水量。
3、超濾膜濾芯
將成束的超濾膜絲經(jīng)過澆鑄工藝后制成如下圖所示的超濾芯，濾芯由ABS外殼、外殼兩端的環(huán)氧封頭和成束的超濾膜絲三部分組成。環(huán)氧封頭填充了膜絲與膜絲之 間的空隙，形成原液與透過液之間的隔離，原液首先進入超濾膜孔內(nèi)，經(jīng)超濾膜過濾后成為透過液，防止了原液不經(jīng)過濾直接進入到透過液中。
4、超濾膜濾芯膜絲總面積的計算：
在單位膜絲面積產(chǎn)水量不變的情況下，濾芯裝填的膜面積越大，則濾芯的總產(chǎn)水量越多，
其計算公式為：
S內(nèi)=πdL×n
S外=πDL×n
其中：S內(nèi)為膜絲總內(nèi)表面積，d為超濾膜絲的內(nèi)徑；
S外為膜絲總外表面積，D為超濾膜絲的外徑；
L為超濾膜絲的長度；
n為超濾膜絲的根數(shù)。
二、超濾膜分類
內(nèi)壓式和外壓式中空纖維超濾膜
一支超濾膜由成百到上千根細小的中空纖維絲組成，一般將中空纖維膜內(nèi)徑在0.6-6mm之間的超濾膜稱為毛細管式超濾膜，毛細管式超濾膜因內(nèi)徑較大，不易被大顆粒物質(zhì)堵塞。
按進水方式的不同，超濾膜又分為內(nèi)壓式和外壓式兩種：
1、 內(nèi)壓式：
即原液先進入中空絲內(nèi)部，經(jīng)壓力差驅(qū)動，沿徑向由內(nèi)向外滲透過中空纖維成為透過液，濃縮液則留在中空絲的內(nèi)部，由另一端流出。
2、外壓式:
中空纖維超濾膜則是原液經(jīng)壓力差沿徑向由外向內(nèi)滲透過中空纖維成為透過液，而截留的物質(zhì)則匯集在中空絲的外部。
三、超濾膜的性能表征
超濾膜的性能通常是指膜的物化性能和分離透過性能，物化性能主要包括膜的機械強度、耐化學藥品、耐熱溫度范圍和適用PH值范圍等，分離透過性能主要指膜的水通量和切割分子量及截留率。
四、超濾膜材料及特性
主要材料：聚丙烯腈（PAN）、聚氯乙烯（PVC）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）等。
PAN膜：
● 具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，有耐酸、耐堿以及耐水解的性能，能廣泛應用于各種領域；
● 膜絲具有很好的強度和柔韌性；
● 經(jīng)過親水改性，產(chǎn)水量大，并具備很強的抗污染性。
● 膜絲配方材料少，工藝容易控制，不會出現(xiàn)象PVC原料配方材料多而導致膜本身的異味問題。
PVDF膜：
● 耐紫外線，有優(yōu)良的耐污染和化學侵蝕性能；
● 耐熱溫度可以達到140℃，可采用超高溫的蒸汽和環(huán)氧乙烷殺菌消毒；
● 能在較寬的PH（1-13）范圍內(nèi)使用，可以在強酸和強堿和各種有機溶劑條件下使用。
五、影響超濾膜產(chǎn)水量因素
1、溫度對產(chǎn)水量的影響：溫度升高水分子的活性增強，粘滯性減小，故產(chǎn)水量增加。反之則產(chǎn)水量減少，因此即使是同一超濾系統(tǒng)在冬天和夏天的產(chǎn)水量的差異也是很大的。
2、操作壓力對產(chǎn)水量的影響：在低壓段時超濾膜的產(chǎn)水量與壓力成正比關系，即產(chǎn)水量隨著壓力升高隨著增加，但當壓力值超過0.3MPa時，即使壓力再升高，其產(chǎn)水量的增加也很小，主要是由于在高壓下超濾膜被壓密而增大透水阻力所致。
3、進水濁度對產(chǎn)水量的影響：進水濁度越大時，超濾膜的產(chǎn)水量越少，而且進水濁度大更易引起超濾膜的堵塞。
4、流速對產(chǎn)水量的影響：流速的變化對產(chǎn)水量的影響不像溫度和壓力那樣明顯，流速太慢容易導致超濾膜堵塞，太快則影響產(chǎn)水量。
六、綜述
超濾膜分離技術作為二十一世紀六大高新技術之一，以其常溫、低壓操作、無相變、能耗低等顯著特點成為一種分離過程的標準，在歐美等發(fā)達國家和地區(qū)得到了廣泛的使用。國家科委對超濾膜分離技術的開發(fā)也非常重視，將超濾膜分離技術作為國家“七.五”和“八.五”的重點科技攻關項目，投入大量的資金和人力，開展專項科技攻關項目，使我國的超濾技術水平迅速提高。在《“十五”國家火炬計劃重點支持的技術領域》中將超濾膜技術列為火炬計劃重點支持的六大高新技術領域中重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，進一步推進了國內(nèi)超濾膜技術的發(fā)展和應用。
隨著制膜技術的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模化，使超濾膜性能更加穩(wěn)定，制膜成本大為降低，目前超濾膜在飲用水凈化、工業(yè)用水處理、飲料、生物、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等許多方面已得到廣泛應用。
6