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超濾膜的工作原理主要基于篩分機(jī)制和選擇性透過(guò),,具體如下:
膜孔徑:超濾膜的孔徑范圍通常為1-100納米,,能夠截留大分子物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、膠體,、細(xì)菌,、病毒等),同時(shí)允許水和小分子溶質(zhì)(如鹽類,、糖類)通過(guò),。
截留與透過(guò):當(dāng)液體在壓力驅(qū)動(dòng)下通過(guò)超濾膜時(shí),大分子物質(zhì)被截留在膜表面,,而小分子物質(zhì)和水則透過(guò)膜,,從而實(shí)現(xiàn)分離。
分子大小與形狀:超濾膜的分離效果主要取決于溶質(zhì)分子的大小和形狀,。分子量大于膜截留分子量(MWCO,,Molecular Weight Cut-Off)的物質(zhì)被截留,小于MWCO的物質(zhì)則通過(guò),。
膜特性:膜的材料,、表面電荷、親水性等特性也會(huì)影響分離效果,。例如,親水性膜對(duì)水的通量更高,,而帶電荷的膜可能通過(guò)靜電作用影響帶電溶質(zhì)的透過(guò),。
壓力驅(qū)動(dòng):超濾過(guò)程通常在外加壓力(1-10 bar)下進(jìn)行,壓力驅(qū)動(dòng)液體通過(guò)膜,,形成透過(guò)液(濾液)和濃縮液(截留液),。
濃度梯度:在某些情況下,濃度梯度也會(huì)影響溶質(zhì)的傳遞,。
截留:大分子物質(zhì)(如蛋白質(zhì),、膠體、細(xì)菌等)被截留在膜表面,,形成濃縮液,。
透過(guò):水和小分子溶質(zhì)(如鹽類、糖類)通過(guò)膜孔,,形成凈化后的透過(guò)液,。
膜污染:在運(yùn)行過(guò)程中,膜表面可能會(huì)被截留的物質(zhì)堵塞,導(dǎo)致通量下降,。常見的污染物包括有機(jī)物,、膠體、微生物等,。
清洗方式:定期通過(guò)物理清洗(如反沖洗)或化學(xué)清洗(如酸堿清洗)來(lái)恢復(fù)膜的通量,。
高效分離:能夠高效分離大分子與小分子物質(zhì)。
低溫操作:適用于熱敏性物質(zhì)的分離,,避免高溫破壞,。
無(wú)相變:分離過(guò)程不發(fā)生相變,能耗較低,。
超濾膜的工作原理是通過(guò)篩分機(jī)制和選擇性透過(guò),,在壓力驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)大分子物質(zhì)的截留和小分子物質(zhì)的透過(guò)。其核心在于膜孔徑的大小和膜的特性,,廣泛應(yīng)用于水處理,、食品、制藥等領(lǐng)域,。盡管存在膜污染問(wèn)題,,但通過(guò)定期清洗和維護(hù),可以保持其高效運(yùn)行,。
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