㈠ 超濾的工作原理是什麼
超濾的工作抄原理
超濾屬於襲一種分離技術，將壓力專為動力膜分離的過程，過濾的精度在0.01-0.005um的范圍之內。它可高效的去除水中的細菌、病毒、懸浮物、膠體等顆粒狀物質，已經廣泛應用於物質的分離、濃縮、提純等，效果非常好。同時在PH值為2-11的條件下能夠連續的使用。
超濾膜一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應用領域在不斷擴大。
㈡ 超濾膜該怎麼清洗呢
超濾膜的清洗方法：
一、物理清洗法：
物理方法其實就是用有一定壓力的水去沖洗超濾膜，這也是最常用的方法。因為這個水沖洗的方向不一樣，又可以分為逆向沖洗、反沖洗和正洗沖洗。
1.逆向沖洗：用原水沖洗膜內和進水端面的雜質。
2.反沖洗：用超濾水從膜塊表面的污染物沖鬆散、剝落，分別從進水口和濃縮口排出(可加酸、鹼或次氯酸鈉等葯品加強清洗效果)。
二、化學清洗法：
利用化學葯品與膜面雜質進行化學反應來達到清洗膜的目的
酸溶液清洗：常用溶液有鹽酸、檸檬酸、草酸等，調配溶液的PH=2~3，利用循環清洗或者浸泡0.5h~1h後循環清洗，對無機雜質去除效果較好。
鹼溶液清洗：常用的鹼主要有NaOH ，調配溶液的PH=10~12左右，利用水循環操作清洗或浸泡0.5h~1h後循環清洗，可有效去除雜質及油脂。
氧化劑清洗劑：利用1%~3%H2O2、 500~1000mg/L NaClO 等水溶液清洗超濾膜，可以去除污垢，殺滅細菌。H2O2和NaClO是常用的殺菌劑。
加酶洗滌劑：如0.5%~1.5%胃蛋白酶、胰蛋白酶等，對去除蛋白質、多糖、油脂類污染物質有效。
進行方法與正常超濾過程相同，清洗液自原液入口處進入，濃縮液及超濾液全部返回清洗液容器，循環後排放，以凈水洗凈即可。
㈢ 超濾技術在工業廢水處理中的應用
超濾技術在工業廢水處理中的應用
簡介：超濾是迅速崛起的一門分離技術，它在環境保護的水處理中有著廣泛的應用。文章簡要介紹了超濾技術的發展現狀，並對超濾分離法在電泳漆、化學纖維、紡織、造紙、印鈔、釀造、製革、石油和食品工業廢水處理中的應用進行了綜述。
早在1861年Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯膠，可作為世界上第一次超濾試驗，到1960年，在Loeb和Sourirajan試驗成功不對稱反滲透醋酸纖維素膜的影響下，1963年Michaels開發了不同孔徑的不對稱CA超濾膜。基於CA膜物化性質的限制，1965年開始，不斷有新品種的高聚物超濾膜問世，並很快商品化，1965-1975年是超濾工藝大發展的階段，膜材料從初期的不對稱CA膜擴大到現在的聚碸(PSF)、聚丙烯腈（PAN）、聚醚碸（PES）以及各種高分子合金膜等，膜組件有板式、卷式和中空纖維等，在不同的生產過程中都已成功的應用[1]。目前所用超濾膜較多由高分子材料製成，隨著工業上超濾技術的應用和發展，以金屬、陶瓷、多孔硅鋁等材料製成的無機膜，在20世紀80年代初期至90年代獲得了重要發展。如1980-1985年期間，美國UCC公司開發的載體為多孔炭、外塗一層陶瓷氧化鋯的無機膜可用作超濾膜管，美國Alcoa/SCT公司開發的商品名為Membralox的陶瓷膜管，能承受反沖，可採用錯流（CrossFlow）操作[2]。用無機膜進行超濾，比常規的分離技術更加經濟有效。目前工業所用的無機膜幾乎全部是多孔陶瓷膜或以多孔陶瓷為支撐體的復合膜。隨著粉末技術的發展，很多優質價廉的燒結金屬微孔管投入市場，它具有易於和金屬構件組合、加工等優點。近年來，國外還有人燒結不銹鋼微孔管內壁燒結孔徑為0.1納米的TiO2薄層，構成Scepter不銹鋼膜[3]。
近30年是超濾技術迅速發展的時期，超濾技術被廣泛地應用於飲用水制備、食品工業、制葯工業、工業廢水處理、金屬加工塗料、生物產品加工、石油加工等。
1 工業廢水處理中的應用
目前膜法水處理技術在環境過程中的應用，主要是超濾、反滲透、滲析和電滲析等方法用於處理各工業廢水。超濾技術因其操作壓力低、能耗低、通量大、分離效率高，可以回收和回用有用物質和水，特別是通量大的特點，使得超濾成為廢水處理工程採用的主要膜分離技術。
1.1 電泳漆廢水
國外超濾技術的較大規模應用開始於70年代，當時就是主要用於電泳塗漆工業。廢水中的漆料是使用漆料總量的10%~50%，採用超濾技術處理電泳漆廢水不僅可以減少漆的損失和回用廢水，而且可以使有害無機鹽透過超濾膜從而提高了電泳漆的比電阻，調節和控制、漆液的組成，保證電泳塗漆的正常運行。70 年代初期主要用CA膜管式超濾器處理陽極電泳漆廢水，70年代後期，改用框式、卷式、中空纖維式超濾器處理陰極電泳漆廢水。國內一些汽車廠、電泳漆行業也採用超濾技術，如長春汽車轎車廠從Aomicon公司引進中空纖維式陰極電泳漆專用超濾器，由30根直徑7.62cm的膜組件並聯而成，總膜面積約75 cm2，處理能力為1.5 t/h，裝有循環液定時自動換向系統，以減少膜污染，延長膜清洗周期。北京某汽車廠原排放電泳漆廢水量為200 m3/d，工件帶出漆液量19.13 L/h，經用超濾法處理後,保證了電泳槽漆液的電阻率大於500 Ω/cm，維持了電泳漆的固體含量穩定，對電泳漆的截留率為97%~98%，排水量降到5 m3/d，節省了大量補充的去離子水[4]。中國科學院生態環境研究中心研製出荷正離子的中空纖維膜組件，對比實驗表明結果良好，與進口膜性能相近，可以用於生產。無錫超濾設備廠對有關的超濾膜進行開發，以共聚丙烯腈為膜材料，二甲基乙醯胺為溶劑，添加適量致孔劑製取的荷正電荷超濾膜透液量大，性能穩定，油漆截留率高，抗污染性能好，也已用於生產。我國許多廠家引進國外超濾裝置,所以用性能優良的國產荷電超濾膜裝置取代進口裝置成為現在的新目標。
1.2 化纖、紡織工業廢水
化纖工業中有多種廢水可用超濾法處理與回收。如回收聚乙烯醇（PVA），國外不少工廠已用於生產。日本某工廠採用8 cm2的管式超濾器將PVA原液由0.1%濃縮到10~15倍，進口壓力為3.92×105 Pa，出口壓力為1.96×105 Pa，進料溫度55~66℃，膜的水通量為100~140 L/ (cm2·h)，對PVA的分離率為98.2%，每天回收PVA 20 kg,運行良好[5]。
染料廢水種類繁多，組成復雜，主要包括含鹽、有機物的有色廢水；氯化及溴化廢水；含有微酸和微鹼的有機廢水；含有銅、鉛、鉻、錳、汞等陽離子的有色廢水；含硫的有機物廢水。廢水量大，濃度高，色度高，毒性大，是治理難度最大的工業廢水之一。上海印染廠最早採用醋酸纖維外壓管式超濾裝置處理還原染料廢水並回收染料獲得成功，中科院環境化學所也完成了用聚碸超濾膜管式和中空纖維式裝置處理染料廢水的現場實驗，脫色率為95%~98%，COD去除率60%~90%，濃縮液含染料15~20 g/L，並被印染廠引用於生產[6]。
洗毛廢水是紡織工業污染最嚴重的廢水之一，洗毛廢水中含有大量的懸浮物、油脂和合成洗滌劑，其中主要污染物是羊毛脂。羊毛脂是日用化工、醫葯工業的原料，也是很好的防腐劑和潤滑劑，具有較高的經濟價值。傳統回收羊毛脂的方法回收率較低，而採用超濾技術處理洗毛廢水取得了好的效果。國內的許多毛紡廠和洗毛廠採用超濾法處理洗毛廢水工藝，該工藝包括預處理、超濾濃縮、離心分離和水回用四個系統，比傳統的離心工藝羊毛脂回收率提高1~2倍。具體操作工藝條件為[7]：料液溫度50 ℃，操作壓力0.12~0.35 MPa，膜表面流速3 m/s，膜平均水通量40 L/(cm2·h)，濃縮倍數為3~6倍，結果油脂截留率為98%~99%，COD截留率為90%~98%。
1.3 造紙工業廢水
造紙工業耗水量極大，造紙廢水主要來源於去皮、漿化、洗凈、漂白、抄紙等工序。用超濾技術處理造紙廢水既可以對廢水中某些有用成分進行濃縮回收，又可將透過水回用。開山屯化纖漿廠是國內制漿造紙行業中第一家引進了具有國際80年代先進水平的大型超濾設備，並成功地用於亞硫酸鹽制漿廢液的處理，在此基礎上又用自製聚碸膜代替進口膜而取得成功，實驗證明達到了DDS公司生產的FSN61PP超濾膜的水平。工藝為：將廢液預熱升溫到50~70℃，打開進料閥，廢液經過過濾器進入儲罐內，超濾始終控制入口壓力0.6 MPa，出口壓力0.3 MPa，膜的工作溫度60~65 ℃，膜工作面積2.25 cm2。結果成品的木質素磺酸濃度大於95%，還原物去除率大於85%，固形物的率大於30%，達到了對廢液中高分子木質素磺酸的有效分離、純化以及濃縮的目的。日本於1981年採用NTU-3508超濾組件建成了日處理4000 m3的管式膜裝置，是世界上最大規模的裝置。我國目前已具備生產此類超濾和反滲透膜組件的能力，並迅速推廣[8]。
1.4 印鈔廢水
我國印鈔業擦板廢液的處理一直是困擾印鈔行業的老大難問題。中科院上海原子核研究所與上海印鈔廠、南昌印鈔廠、西安印鈔廠等合作，從1993年開始進行了用板式超濾器處理擦板廢液的工作，並對原有的HPL-Ⅱ（A）型超濾器進行了改進，研製成功適用於處理印鈔擦板廢液的HPL-Ⅱ（B）型板式超濾器。經超濾處理後，透過膜的清液不含油墨，鹼的含量不變，對COD的去除率為99%以上，對固含量為3%的擦板廢液可濃縮至12%，廢液的回收率為75%，且比採用中和法處理廢液省力省大量資金。
1.5 釀造工業廢水
味精廢液是含大量菌體等有機物、氯化物的粘性液體，COD高達70 000 mg/L，廢液的排放對環境造成嚴重的污染，同時廢液中還含有一些價值很高的代謝副產物。味精廠用CA、PS、PVC等超濾膜對味精廢液進行處理，其操作條件為：操作壓力0.25MPa，操作溫度25℃，超濾濃縮倍數5~6倍，處理結果表明：透過液清澈透明，菌體去除率達98%以上。透過液經管道輸入醬油廠用來生產味精醬油；對濃縮液進行超濾可得到含蛋白質和脂肪及核酸的價值很高的代謝副產物；超濾谷氨酸發酵液，透過液清澈透明，用來提取谷氨酸可提高純度和提取率[9]。
1.6含油廢水的處理
乳化油廢水是一種常見的工業廢水，超濾法處理乳化油廢水應用已有20多年。在1979年，西德已有超過250個超濾設備被用於濃縮乳化油，所用膜組件為管式、卷式和板式，1989年膜生產單位提高為能處理乳化油廢水的系列膜設備。採用荷電中空纖維膜處理含有氫氧化鈉、磷酸鹽、碳酸鈉、硼酸鈉、亞硝酸鈉和非離子或陰離子表面活性劑的乳化油廢水時，在溫度50℃，進口壓力0.12 MPa，出口壓力0.10 MPa時，透過液通量達25~33 L/(cm2·h)，透過液含油量僅十幾mg/L。對於含有氫氧化鈉、鹽等水溶液和部分表面活性劑的透過液稍加調整即可回用脫脂。濃縮液進入油-水分離器，分離出來的油品可回收形成無排放體系。目前，上海寶鋼採用Abcor公司管狀膜的大型超濾設備來處理乳化油廢水。中科院上海原子核研究所選用PSF100型超濾膜採用3塊HPM型隔板並聯成板式超濾器，在料液流速1.6 m/s，平均壓力0.3 MPa，自然升溫等運行條件下，先後進行2次連續濃縮運行，結果表明：油分截留率大於99%，COD的去除率達到95%，體積濃縮比高，超濾平均通量為30 L/(cm2·h)，處理乳化油廢液效果很好[10]。
含原油廢水中含油量通常為100~1000 mg/L，超過國家排放標准（10 mg/L），故排放前必須進行除油處理。可採用中空纖維超濾膜組件和超濾設備，在操作壓力為0.10 MPa，廢水溫度40℃，膜的透水速度可達60~120 L/(cm2·h)，可以把含原油100~1000 mg/L的廢水處理達到環境排放標准10 mg/L以下，也使處理後的水質達到了低滲透油田的注水標准[11]。
金屬加工過程中產生大量的含有切削油、懸浮物和洗滌劑的廢水，必須進行處理才能排放。超濾處理可把廢水分離成兩部分：濃縮液中含有油和懸浮顆粒，透過液中幾乎不含油。用超濾與微濾聯合進行處理，先用微濾把油濃縮至10%，其中微濾膜的透水能力為250 L/(cm2·h)，在進行超濾處理，可回收85%的清洗劑。用超濾處理鋼廠冷壓車間的壓延油廢水時，先用80目篩網過濾後，含油廢水進入循環槽，再經60目篩網過濾後進入超濾膜，超濾濃縮液進入油-水分離器，分離出的油含油量大於90%，可進行燃燒處理，分離出的水返回循環槽進行超濾處理。超濾透過液可循環使用，超濾過程中的透水量和透過液的油分濃度都很穩定，不受供給水中油分濃度的影響。
處理石油開采產生的含油廢水，可在油田用膜分離器中進行超濾與反滲透（或納濾）的組合操作。先使分離出的水進入中空纖維超濾膜，透過液再進入反滲透膜（或納濾膜），不但去除了懸浮物，還去除了溶解鹽和溶解油，以滿足特殊水質的要求。
用超濾處理各種乳化油廢水的開發還在進行,分離效率已基本解決,而要攻克的難關是膜的污染與清洗問題[12]。
1.7 製革工業廢水
製革工業脫毛用的原料主要是Na2S和石灰，其廢水產生量約占皮革污水總量的10%，且毒性大，硫化物含量達2 000~4 000 mg/L，懸浮物和濁度值都很大，是皮革工業中污染最為嚴重的廢水。在對廢水進行處理時，用超濾法分離其中蛋白質，採用磺化聚碸類膜進行超濾，把浸灰廢液的濃度提高5~10倍，膜不會出現堵塞現象，其處理效果優於一般凈化技術。
超濾可回收40%的Na2S、20%的石灰和68%~70%的液體，回收大量的蛋白質，據估算，每噸鹽腌皮可獲得30~40 kg的角蛋白，因而具有較好的經濟效益[13]。
1.8食品工業廢水
生產大豆分離蛋白質會產生大量的高濃度有機廢水，用超濾法處理起廢水，既可回收經濟價值很高的可溶性蛋白和低聚糖，又解決了環保問題，並且與傳統的處理方法相比，運行費用低，產出效益高，回收產品質量穩定，操作簡便。
馬鈴薯生產澱粉的廢液有機物含量高，COD通常在10 000 mg/L左右，國外應用超濾技術去除馬鈴薯澱粉排放廢水中的COD並濃縮回收可溶性蛋白質，國內也用膜裝置為聚碸（PS）和聚丙烯腈（PAN）中空纖維超濾膜組件進行實驗，工藝條件為：操作壓力0.10 MPa，進料流量70 L/h，室溫，超濾前調整料液pH 3.5左右（接近蛋白質等電點，截留率高）。實驗結果表明超濾效果較好，廢水的COD值由8 175 mg/L降為3 610mg/L，COD去除率為55.8%。膜污染後用40 ℃、0.1 mol/L的NaOH溶液來清洗，恢復率在90%左右[14]。
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㈣ 5噸鈉慮水處理怎麼操作
控制納濾膜污染的方法
目前控制納濾過程污染的方法大體可分為四種.
一是對已經污染了的膜進行清洗;
二是改變進料的部分物理化學性質;
三是改變操作方式;
四是對膜表面進行改性. 這些方法通常也適用於超濾、反滲透膜污染的控制.
1.清洗
清洗方法的選擇主要取決於納濾膜的構型、膜種類和耐化學試劑能力以及污染物的種類,常用的方法有物理方法和化學方法兩類.
(1) 物理方法
水力方法:降低操作壓力,提高料液循環量對膜面進行較長時間的沖刷,以去除附著於膜面的污染物,有利於提高通量. 這種方法最簡單,但這樣處理過的膜,通量恢復值較低,經短期運轉後透水性能再次快速下降.氣—液脈沖:往膜過濾裝置間隙通入高壓氣體(空氣或氮氣) 形成氣—液脈沖. 氣體脈沖使膜上的孔道膨脹,從而使污染物能被液體沖走. 這種處理方法較簡單,對於初期受有機物污染的納濾膜是有效的.
(2) 化學方法
化學清洗是減少污染的一個重要方法,化學試劑的濃度和清洗時間視納濾膜的耐化學試劑能力而定,常用的化學清洗法如下:
酸鹼清洗:酸法是採取降低pH 值的方法來促進無機離子如Ca2 + 、Mg2 + 等形成的沉澱溶解. 鹼洗一般是用一定pH 值的NaOH溶液清洗.
表面活性劑清洗:如SDS、吐溫80 、Triton、X -100 等. 但有些陰離子型和非離子型表面活性劑能同膜結合造成新的污染,因此該法在應用中應結合納濾膜的材質、構型妥善選用.酶清洗:由乙酸纖維等材料製成的膜,由於不能耐高溫和極端pH 值,在膜通量難以恢復時,須採用能水解蛋白質的含酶清洗劑. 但使用酶清洗劑不當也會造成新的污染,同樣需要妥善應用.
2.改變物料的性質
在膜過濾之前,對料液進行預處理,如熱處理、加配合劑( EDTA 等) 、活性炭吸附、預微濾和預超濾等,以去除一些較大的粒子;也可調節pH 遠離蛋白質等電點從而減輕吸附作用造成的膜污染.
3.改變操作方式
改變操作方式實際上是改善膜面流動方式,其主要方法有:一是在膜過程中採取一定的操作策略,如引入脈動流或使膜振動等 . 另外則是優化和改進膜組件及膜系統結構設計,如在流道內設置構件;在管式膜組件的入口處設一直徑小於管徑的噴嘴,由氣動閥來控制流體周期性地通過噴嘴或通過整個管口進入組件,從而產生旋渦 . 用這兩種方法可讓流體在膜組件中的流動呈現出減輕膜污染和濃差極化的理想狀態,如膜面處剪切流速的提高、流動不穩定性的出現等.
4.膜面改性
改變膜材料或膜的表面性質把膜表面改變成親水性的. 因親水性的表面對蛋白質吸附小,從而減輕膜污染 . 為了強化膜的操作性能,減少膜污染,膜表面的更新是一種方法. 近來,有人探究了膜面上吸附表面活性劑和可溶性聚合物來改善膜的表面. 膜面與溶質的物理化學相互作用可由合適的表面活性劑來控制. 如果用陰離子表面活性劑對膜面進行改性,膜面則帶上更多的負電荷,增加了靜電排斥作用
㈤ 超濾膜組件的清洗方法
海綿球清洗
選擇與膜管直徑大小的海綿球，用管子通過膜管進行反復擦拭回，而且可以反復使答用。
熱水沖洗法
熱水洗滌方法將水加熱至(30-40°C)，然後沖洗膜表面，這個方法對於粘稠或熱溶性雜質去除效果很好。
超濾膜的化學法清洗，需要根據不同的污染雜質種類來選擇相對應的化學葯劑，才能達到去污效果。
鹼性溶液清洗：比較常用的鹼NaOH。配製溶液的pH約為10-12。水循環操作後可清洗或者浸泡0.5h~1h後在清洗。可有效去除雜質和油脂。
氧化劑清洗劑：超濾膜化學劑H202和NaC10是很常用的殺菌劑。選擇1%~3%H2O2、500~1000mg /
LNaC10等水溶液後在清洗，對污垢和消毒細菌很有效果。
食品工業中的蛋白質沉澱選擇胃促胰酶溶劑或磷酸鹽，硅酸鹽基鹼性洗滌劑進行，需要消毒(使用NaOH和H 2 O 2等)。
化學清洗方法和正常清洗超濾膜過程是一樣的，將相對應的清洗液倒入原液口，會自動滲入濃縮層等返回清洗液容器，一番循環後排出，再用干凈的水沖洗。
㈥ 超濾過濾膜堵了怎麼辦
超濾過濾膜堵了怎麼辦？
1、確定清洗時間
為了使清洗工作取得好效果，膜元件必須在產內生大量污垢前進行清容洗。
2、確定污垢類型
在清洗之前確定膜表面污垢類型是非常重要的。進行污垢類型確定方法是對SDI測試膜片上所收集的殘留物進行化學分析，以確定污染物主要類型，以便進行針對性化學清洗。
3、根據污染物選擇清洗方式
確定膜表面污染物，選擇正確清洗程序。
酸性清洗：常用酸洗葯劑主要有鹽酸、硝酸檸檬酸、草酸等。配製酸洗液的PH也因膜材質的不同而不同。酸性清洗對於去除膜表面無機結垢污染效果較好。
鹼性清洗：常用鹼性清洗葯劑有氫氧化鈉、次氯酸鈉和碳酸鈉等，配製鹼洗液的PH也因膜材質的不同而不同。鹼性清洗對於去除膜表面的有機污染與油脂效果顯著。
超濾膜在使用過程中一定要按照標准進行合理的維護保養，避免膜元件堵塞現象頻繁發生，有效延長膜元件的使用壽命。
㈦ 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。
㈧ 蛋白質分離方法有哪些，它們的特點各是什麼
1.根據分子大小不同進行分離純化
蛋白質是一種大分子物質,並且不同蛋白質的分子大小不同,因此可以利用一些較簡單的方法使蛋白
質和小分子物質分開,並使蛋白質混合物也得到分離.根據蛋白質分子大小不同進行分離的方法主要有透析、超濾、離心和凝膠過濾等.透析和超濾是分離蛋白質時常用的方法.透析是將待分離的混合物放入半透膜製成的透析袋中,再浸入透析液進行分離.超濾是利用離心力或壓力強行使水和其它小分子通過半透膜,而蛋白質被截留在半透膜上的過程.這兩種方法都可以將蛋白質大分子與以無機鹽為主的小分子分開.它們經常和鹽析、鹽溶方法聯合使用,在進行鹽析或鹽溶後可以利用這兩種方法除去引入的無機鹽.由於超濾過程中,濾膜表面容易被吸附的蛋白質堵塞,以致超濾速度減慢,截流物質的分子量也越來越小.所以在使用超濾方法時要選擇合適的濾膜,也可以選擇切向流過濾得到更理想的效果
離心也是經常和其它方法聯合使用的一種分離蛋白質的方法.當蛋白質和雜質的溶解度不同時可以利用離心的方法將它們分開.例如,在從大米渣中提取蛋白質的實驗中,加入纖維素酶和α-澱粉酶進行預處理後,再用離心的方法將有用物質與分解掉的雜質進行初步分離[3].使蛋白質在具有密度梯度的介質中離心的方法稱為密度梯度(區帶)離心.常用的密度梯度有蔗糖梯度、聚蔗糖梯度和其它合成材料的密度梯度.可以根據所需密度和滲透壓的范圍選擇合適的密度梯度.密度梯度離心曾用於純化蘇雲金芽孢桿菌伴孢晶體蛋白,得到的產品純度高但產量偏低.蔣辰等[6]通過比較不同密度梯度介質的分離效果,利用溴化鈉密度梯度得到了高純度的蘇雲金芽孢桿菌伴孢晶體蛋白.凝膠過濾也稱凝膠滲透層析,是根據蛋白質分子大小不同分離蛋白質最有效的方法之一.凝膠過濾的原理是當不同蛋白質流經凝膠層析柱時,比凝膠珠孔徑大的分子不能進入珠內網狀結構,而被排阻在凝膠珠之外,隨著溶劑在凝膠珠之間的空隙向下運動並最先流出柱外;反之,比凝膠珠孔徑小的分子後流出柱外.目前常用的凝膠有交聯葡聚糖凝膠、聚丙烯醯胺凝膠和瓊脂糖凝膠等.在甘露糖蛋白提純的過程中使用凝膠過濾方法可以得到很好的效果,純度鑒定證明產品為分子量約為32 kDa、成分是多糖∶蛋白質(88∶12)、多糖為甘露糖的單一均勻糖蛋白[1].凝膠過濾在抗凝血蛋白的提取過程中也被用來除去大多數雜蛋白及小分子的雜質[7].
2.根據溶解度不同進行分離純化
影響蛋白質溶解度的外部條件有很多,比如溶液的pH值、離子強度、介電常數和溫度等.但在同一條件下,不同的蛋白質因其分子結構的不同而有不同的溶解度,根據蛋白質分子結構的特點,適當地改變外部條件,就可以選擇性地控制蛋白質混合物中某一成分的溶解度,達到分離純化蛋白質的目的.常用的方法有等電點沉澱和pH值調節、蛋白質的鹽溶和鹽析、有機溶劑法、雙水相萃取法、反膠團萃取法等.
等電點沉澱和pH值調節是最常用的方法.每種蛋白質都有自己的等電點,而且在等電點時溶解度最
低;相反,有些蛋白質在一定pH值時很容易溶解.因而可以通過調節溶液的pH值來分離純化蛋白質.王洪新等[8]研究茶葉蛋白質提取過程發現,pH值為時茶葉蛋白提取效果最好,提取率達到36·8%,初步純化得率為91·0%.李殿寶[9]在從葵花脫脂粕中提取蛋白質時將蛋白溶液的pH值調到3~4,使目標蛋白於等電點沉澱出來.等電點沉澱法還應用於葡萄籽中蛋白質的提取.李鳳英等[10]測得葡萄籽蛋白質的等電點為3·8.他們利用鹼溶法提取葡萄籽蛋白質,得到了最佳的提取工藝為:以1×10-5mol·L-1的NaOH溶液,按1∶5的料液比,在40℃攪拌40 min,葡萄籽蛋白質提取率達73·78%.另外還可以利用鹼法提取大米蛋白,其持水性、吸油性和起泡性等均優於酶法提取[11].利用酸法提取得到的鰱魚魚肉蛋白質無腥味、色澤潔白,蛋白質產率高達90%[12].
蛋白質的鹽溶和鹽析是中性鹽顯著影響球狀蛋白質溶解度的現象,其中,增加蛋白質溶解度的現象稱鹽溶,反之為鹽析.應當指出,同樣濃度的二價離子中性鹽,如MgCl2、(NH4)2SO4對蛋白質溶解度影響的效果,要比一價離子中性鹽如NaCl、NH4Cl大得多.在葡萄籽蛋白提取工藝中除了可以利用鹼溶法還可以利用鹽溶法來提取蛋白質,其最佳提取工藝是:以10%NaCl溶液,按1∶25的料液比,在30℃攪拌提取30min,蛋白質提取率為57·25%[10].鹽析是提取血液中免疫球蛋白的常用方法,如多聚磷酸鈉絮凝法、硫酸銨鹽析法,其中硫酸銨鹽析法廣泛應用於生產.由於硫酸銨在水中呈酸性,為防止其對蛋白質的破壞,應用氨水調pH值至中性.為防止不同分子之間產生共沉澱現象,蛋白質樣品的含量一般控制在0·2% ~2·0%.利用鹽溶和鹽析對蛋白質進行提純後,通常要使用透析或者凝膠過濾的方法除去中性鹽[13].
有機溶劑提取法的原理是:與水互溶的有機溶劑(如甲醇、乙醇)能使一些蛋白質在水中的溶解度顯著降低;而且在一定溫度、pH值和離子強度下,引起蛋白質沉澱的有機溶劑的濃度不同,因此,控制有機溶劑的濃度可以分離純化蛋白質.例如,在冰浴中磁力攪拌下,在4℃預冷的培養液中緩慢加入乙醇(-25℃),可以使冰核蛋白析出,從而純化冰核蛋白[14].由於在室溫下,有機溶劑不僅能引起蛋白質的沉澱,而且伴隨著變性.因此,通常要將有機溶劑冷卻,然後在不斷攪拌下加入有機溶劑防止局部濃度過高,蛋白質變性問題就可以很大程度上得到解決.對於一些和脂質結合比較牢固或分子中極性側鏈較多、不溶於水的蛋白質,可以用乙醇、丙酮和丁醇等有機溶劑提取,它們有一定的親水性和較強的親脂性,是理想的提取液.冷乙醇分離法提取免疫球蛋白最早由Cohn於1949年提出,用於制備丙種球蛋白.冷乙醇法也是目前WHO規程和中國生物製品規程推薦的方法,不僅解析度高、提純效果好、可同時分離多種血漿成分,而且有抑菌、清除和滅病毒的作用[15].
萃取是分離和提純有機化合物常用的一種方法,而雙水相萃取和反膠團萃取可以用來分離蛋白質.雙水相萃取技術(Aqueous two phase extraction,ATPE)是指親水性聚合物水溶液在一定條件下形成雙水相,由於被分離物在兩相中分配的不同,便可實現分離,被廣泛用於生物化學、細胞生物學和生物化工等領域的產品分離和提取.此方法可以在室溫環境下進行,雙水相中的聚合物還可以提高蛋白質的穩定性,收率較高.對於細胞內的蛋白質,需要先對細胞進行有效破碎.目的蛋白常分布在上相並得到濃縮,細胞碎片等固體物分布在下相中.採用雙水相系統濃縮目的蛋白,受聚合物分子量及濃度、溶液pH值、離子強度、鹽類型及濃度的影響[16].
反膠團萃取法是利用反膠團將蛋白質包裹其中而達到提取蛋白質的目的.反膠團是當表面活性劑
在非極性有機溶劑溶解時自發聚集而形成的一種納米尺寸的聚集體.這種方法的優點是萃取過程中蛋
白質因位於反膠團的內部而受到反膠團的保護.程世賢等[17]就利用反膠團萃取法提取了大豆中的蛋白質.
3.根據電荷不同進行分離純化
根據蛋白質的電荷即酸鹼性質不同分離蛋白質的方法有電泳和離子交換層析兩類.
在外電場的作用下,帶電顆粒(如不處於等電點狀態的蛋白質分子)將向著與其電性相反的電極移動,這
種現象稱為電泳.聚丙烯醯胺電泳是一種以聚丙烯醯胺為介質的區帶電泳,常用於分離蛋白質.它的優點是設備簡單、操作方便、樣品用量少.等電聚焦是一種高解析度的蛋白質分離技術,也可以用於蛋白質的等電點測定.利用等電聚焦技術分離蛋白質混合物是在具有pH梯度的介質中進行的.在外電場作用下各種蛋白質將移向並聚焦在等於其等電點的pH值梯度處形成一個窄條帶.孫臣忠等[18]研究了聚丙烯醯胺電泳、等電聚焦電泳和等速提純電泳在分離純化蛋白質中的應用.結果發現,聚丙烯醯胺電泳的條帶解析度低,加樣量不高;等電聚焦電泳解析度最高,可以分離同種蛋白的亞成分,加樣量最小;等速提純電泳區帶解析度較高,可將樣品分成單一成分,加樣量最大.
離子交換層析(Ion exchange chromatography,IEC)是以離子交換劑為固定相,依據流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時結合力大小的差別而進行分離的一種層析方法.離子交換層析中,基質由帶有電荷的樹脂或纖維素組成.帶有正電荷的為陰離子交換樹脂;反之為陽離子交換樹脂.離子交換層析同樣可以用於蛋白質的分離純化.當蛋白質處於不同的pH值條件下,其帶電狀況也不同.陰離子交換基質結合帶有負電荷的蛋白質,被留在層析柱上,通過提高洗脫液中的鹽濃度,將吸附在層析柱上的蛋白質洗脫下來,其中結合較弱的蛋白質首先被洗脫下來.反之陽離子交換基質結合帶有正電荷的蛋白質,結合的蛋白可以通過逐步增加洗脫液中的鹽濃度或是提高洗脫液的pH值洗脫下來.李全宏等[19]將離子交換層析應用於濃縮蘋果汁中蛋白質的提純.另外,離子交換層析還用於抗凝血蛋白的提取[7].
4. 利用對配體的特異親和力進行分離純化
親和層析是利用蛋白質分子對其配體分子特有的識別能力(即生物學親和力)建立起來的一種有效的純化方法.它通常只需一步處理即可將目的蛋白質從復雜的混合物中分離出來,並且純度相當高.應用親和層析須了解純化物質的結構和生物學特性,以便設計出最好的分離條件.近年來,親和層析技術被廣泛應用於靶標蛋白尤其是疫苗的分離純化,特別是在融合蛋白的分離純化上,親和層析更是起到了舉足輕重的作用,因為融合蛋白具有特異性結合能力[20].親和層析在基因工程亞單位疫苗的分離純化中應用也相當廣泛[21].范繼業等[22]利用殼聚糖親和層析提取的抑肽酶比活達到71 428 BAEE·mg-1,純化回收率達到62·5%.該方法成本較低,吸附劑價格低廉、機械強度高、抗污染能力較強、非特異性吸附較小、可反復使用、適用性廣,產品質量穩定.
㈨ 膜法污水回用過程中怎樣防治膜污染
要預防和控制膜污染，首先要了解各種膜過程的過濾機理。一般來說，微/超濾過程主要遵循篩分機理，反滲透過程遵循溶解-擴散機理。相應地，反滲透膜的污染一般為膜面污染，而微/超濾膜的污染一般為表面凝膠層污染和孔內吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般為可逆膜污染，而孔內堵塞和吸附一般為不可逆膜污染。
在明確了各種膜過程的過濾機理以後，可以從以下幾個方面來預防和控制膜污染。
1 預處理工藝的選擇
預處理是指在原料液過濾前加入適當的葯劑，以改變料液或溶質的性質，或對料液進行絮凝、過濾，去除較大的懸浮粒子或膠狀物質，或調整料液的pH以去除膜污染物，從而減輕膜的負荷和污染。
在選擇預處理工藝之前，首先要明確預處理的目的。膜前進行預處理主要是為了防止或減少膜污染，將膜污染降低到最低水平。因此，可以根據不同膜過程的需求和進水要求選擇合適的預處理工藝。首先，需在實驗室確定各種膜過程中的關鍵污染物，去除或減少對膜污染起主要作用的關鍵組分。預處理的目的並不是去除所有污染物，而是去除對膜有污染或損害的關鍵污染物，因此處理要適度，過度的預處理反而會引起新的膜污染。
1.1 污水中無機結垢物質引起的膜污染的預處理工藝選擇
在雙膜系統運行過程中，結垢主要發生在反滲透膜元件上，如果超濾進水中的硬度和鹼度過高，則容易在反滲透膜段發生結垢，引起反滲透產水通量快速下降。因此，要減少反滲透膜段的結垢污染，需要對污水進行膜前預處理。防止反滲透膜結垢的預處理方式主要有以下幾種：添加阻垢劑、調酸、除硬等。
添加阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，還可以抑制硅垢。添加的阻垢劑可分為3類：六偏磷酸鈉、有機磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優點是操作簡單，膜前無任何處理步驟，且添加劑量可精確控制；缺點是會增加濃水COD，高回收率下可能失效，阻垢劑含量高或阻垢劑種類選擇不當時仍有可能堵膜。
通過調酸，可使碳酸鈣維持溶解狀態。調酸處理的優點是操作簡單，污水pH不高時，成本低於除硬處理；缺點是調酸處理對Ca、Mg離子無去除作用，濃水側Ca、Mg離子含量仍較高，且對管路防腐要求較高。此外，僅採用加酸控制碳酸鈣結垢時，要求濃水中的 LSI 或S&DSI 指數必須為負數。
除硬處理可採用石灰-純鹼除硬或氫氧化鈉-純鹼除硬。在水中加入氫氧化鈣可去除碳酸鹽硬度，非碳酸鹽硬度可以通過加入碳酸鈉(純鹼)進一步降低。石灰除硬的優點是可同時降低硬度和鹼度，比氫氧化鈉成本低，濃水LSI降低明顯；缺點是泥渣量很大，泥渣沉降或過濾操作繁瑣。氫氧化鈉除硬的優點是泥渣量少；缺點是對鹼度去除效果不好，濃水LSI仍較高，處理成本較石灰法高。
1.2 污水中膠體引起的膜污染的預處理工藝選擇
膠體污染主要發生在超濾膜元件上，如果反滲透進水中鐵、錳、硅等含量超過一定值，則在反滲透膜元件也會形成污堵，因此，必須控制進水中的鐵、錳、硅等含量。
膠體的粒徑范圍為1 nm~1μm，在水中通常帶電。膠體粒子之間由於靜電斥力的作用，不會發生聚合，很難自然沉降。因此，必須根據膠體物質的特性，在水中加入特定化學葯劑或採用其他方法，使其沉澱下來。
超濾膜前脫除膠體的方法主要有凝聚、絮凝(包括電絮凝)、混凝或氣浮等。凝聚是在廢水中投加帶正離子的混凝葯劑，大量正離子在膠體粒子之間的存在可以消除膠體粒子之間的靜電排斥，從而使微粒聚結。常用的凝聚劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、明礬、氯化鐵等。絮凝是在廢水中加入高分子混凝葯劑，高分子混凝葯劑溶解後，會形成高分子聚合物，這種高聚物的結構是線型結構，線的一端拉著一個微小粒子，另一端拉著另一個微小粒子，在相距較遠兩個粒子之間起著黏結架橋的作用，使得微粒逐漸變大，最終形成大顆粒的絮凝體，加速顆粒沉降。常用的絮凝劑有聚丙烯醯胺(PAM)、聚鐵(PE)等。凝聚與絮凝結合在一起使用的過程為混凝過程。混凝對原水的懸浮物、有機物及膠體物質等雜質都有去除效果，操作簡單，處理成本低，是目前國內外應用最普遍的水處理方法。據文獻報道，一般混凝+過濾可去除60%的膠體硅，混凝+澄清過濾可去除90%的膠體硅。
1.3 污水中有機物引起的膜污染的預處理工藝選擇
在污水處理過程中，脫除和濃縮有機物是主要目標。在雙膜系統運行過程中，有機物引起的膜污染在超濾和反滲透膜段都有體現。由於煉油污水中的大分子有機物相對較多，因此超濾膜段大分子有機物引起的膜面污染可能較反滲透膜段更為嚴重。有機物容易吸附在膜面上引起膜通量急劇下降，當高分子質量的有機物為憎水性或帶正電荷時，這種吸附過程更易進行；當pH>9時，膜表面及有機物均呈負電荷，因此，高pH有利於防止有機物污染。但以乳化狀態出現的有機物會在膜表面形成有機污染薄層，引發嚴重的膜性能衰減，必須在預處理部分除去。
目前來說，膜前預處理去除有機物的方式可分為以下2大類：物理化學法和生物法。物理化學法主要包括吸附法、絮凝劑混凝沉澱法、高級氧化法；生物法主要為膜前深度生化處理，包括接觸氧化、BAF、A/O、A/O/O等。其中，吸附法常用的吸附劑為活性炭，但活性炭吸附費用較高，並且再生困難，容易產生二次污染。絮凝法可有效去除水中的懸浮性物質，防止膜發生膠體污染。高級氧化法可有效去除水中難降解有機物。生物法如接觸氧化和BAF可有效降低水中的有機物、氨氮、油，並截留大量懸浮物，BAF尤其對氨氮去除效果好。不同的預處理方法各有優勢，必須結合實際廢水水質篩選出相應的有機物去除手段。
1.4 污水中微生物引起的膜污染的預處理工藝選擇
微生物污染是指微生物在膜水界面上積累、凝結形成一層生物膜，影響膜系統性能的現象。細菌的大小一般為1~3 μm.微生物可以看成是膠體物質，可以按照膠體污染的預處理方法或在超濾膜系統得到去除。然而，微生物的繁殖能力很強，在適宜的生存條件下會迅速生長。
膜元件容易受到微生物污染的原因有3種：一是膜系統具有較大的膜表面積，增加了黏附細菌的可能性；二是膜的過濾會將細菌遷移至膜表面；三是預處理也是生物污染源，預處理投加的絮凝劑、殺菌劑或阻垢劑過量，會成為微生物的營養源，並且膜組件內部的潮濕陰暗為微生物生長提供了理想環境。若在污水進入膜系統前不對微生物加以殺滅，這些微生物將以膜為載體藉助濃水段的營養鹽而繁殖生長，嚴重威脅膜系統的長期穩定運行。因此，污水在進入膜系統前必須進行合理的殺菌處理，有效的除菌手段是保證膜系統穩定運行的關鍵因素。
殺菌按性質可分為化學殺菌和物理殺菌。化學殺菌主要採用殺菌劑，殺菌劑的作用方式可分為殺菌作用和抑菌作用。污水處理中常用的殺菌劑可分為無機殺菌劑和有機殺菌劑，也可按化學性質分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。無機殺菌劑以氧化型為主，如二氧化氯、液氯、臭氧等，有機殺菌劑主要是陽離子的季銨鹽類物質。
氧化性殺菌劑是強氧化劑，能夠氧化微生物體內起新陳代謝作用的酶而殺滅微生物。氧化性殺菌劑的特點是殺菌速度快、成本較低，但葯劑使用過程存在一定的安全隱患；非氧化性殺菌劑是以致毒劑作用使微生物的酶系統失去活性，破壞細胞的新陳代謝，破壞細胞壁、細胞膜或其他特殊部位，它的作用不受水中還原性物質的影響，對pH變化不敏感。非氧化性殺菌劑可以彌補氧化性殺菌劑的不足。
物理殺菌方式主要有超聲波與磁場組合殺菌、變頻電脈沖殺菌和紫外線殺菌等。超聲波與磁場組合殺菌能夠自動周期性地、有規律地產生各種頻率的強大直流脈沖電磁波，直接擊穿細菌的細胞壁而導致細菌死亡，同時污水在這種直流脈沖電場作用下，迅速發生微弱的氧化還原反應，在陽極區附近產生一定量的氧化性物質與細菌作用，破壞了細菌正常的生理功能，使細胞膜過氧化而死亡，從而達到殺菌目的。紫外線殺菌是通過紫外線照射來達到殺菌目的，紫外線對微生物的核酸可以產生光化學危害，紫外光被微生物的核酸吸收，一方面可使核酸突變，阻礙其復制、轉錄，封鎖蛋白質的合成；另一方面產生自由基，可引起光電離，從而導致細胞死亡，達到殺菌目的。紫外線殺菌的優點是不需要向水中投加化學品，設備維護要求低，僅需定期清洗或更換水銀蒸汽燈管；缺點是該法僅適用於較干凈水源。變頻電脈沖殺菌是讓細菌觸電，外加交變電場會形成跨膜電位而穿透細胞膜，導致微生物死亡。
化學殺菌劑的殺菌率大小依次主要受殺菌劑種類、殺菌劑濃度、殺菌劑作用時間的影響。聚醯胺反滲透膜表面通常顯負電性，為了保持膜通量和脫鹽率，盡量選擇和膜表面荷電性相同的殺菌劑。
2 膜材料及膜孔徑的選擇
2.1 膜材料的選擇
膜材料是膜技術的核心。污染物在膜上的吸附是由於膜、溶劑、污染物之間相互作用的結果，當然還與膜表面性質和膜孔徑等因素有關。針對污染物的性質，選擇合適的耐污染膜材料，可以有效地減少膜對污染物的吸附。