滤芯培训资料1

目录1、微过滤发展概况2、微过滤基本特性和过滤机理3、液体过滤器的特点及应用4、水处理技术简介5、微孔滤膜过滤器完整性检验方法6、过滤器的应用领域7、有关房间净化空气过滤器的基本知识1概述过滤是一门应用非常广泛的技术，在我们的日常生活中经常随处都能看到。在古代，人们用编织物来过滤食品和果汁，用石灰垫草作为过滤介质来过滤染料。在很长一段时间中，用砂、陶瓷、硅藻土、布、毡、石棉等作为过滤介质，得到了相应的应用和发展。1979年，由法国政府批准了世界上第一个过滤技术专利。19世纪初，出现了微过滤（MicroFiltration简称MF）。1925年德国建立了世界上第一家微滤膜生产和销售的公司―――沙多利斯（Sartorius）公司。1954年美国成立了Millipore（密利博）公司，其他国家（如英国、日本、苏联）相继形成了自己独立的微过滤工业。中国在70年代开始，上海医药工业研究院、四机部十院。杭州海洋所等单位先后对微滤膜的制备、应用开始了研究系统。2基本概念2.1微过滤属于过滤技术中的一种，它与其他的分离方法及适用范围见附图1。2.2微过滤是指将颗粒从流体（气体或液体）中分离出来的一种技术。这里所指的微过滤介质的孔径范围一般为0.1um－10um，介于常规过滤和超滤之间。2.3微过滤与超滤及反渗透的异同微过滤、超滤和反渗透都是以压力为驱动力达到分离和浓缩的目的，都无相态变化和界面质量的转移。微过滤技术与超滤过滤技术和反渗透过滤技术共同组成了一个可分离单价离子到固态颗粒的完整的三级分离体系。这三种技术既有联系，他们之间是互相交叉的，并无截然分界线。一般来说，反渗透膜的孔径在5A以下，最高操作压力在500－1500psi（35－105bar），可截留全部溶质分子和单价氯离子，主要用于水脱盐、污水处理等。超滤膜孔径一般在10－100A之间，操作压力约10－100psi（0.7－7bar），可截留各种可溶性的大分子，如多糖、蛋白质分子等，主要用于浓缩和分离胶体溶液，去除小分子杂质，高纯水制备，污水处理等。微滤膜孔径一般在0.1－10微米之间，操作压力在1－10psi（0.07－0.7bar），可截留细菌，微生物和各种固态颗粒，主要用于各种液体和气体和净化除菌和除微粒，包括各种工业性的大规模过滤。目前这三种技术中尤以微过滤技术应用最广，经济价值最大。2.4微过滤和常规过滤的区别2.4.1常规过滤的过滤介质孔结构类型一般属深层型。其一般的孔形是极不整齐的多孔体，孔形分布范围较广，无法标明它的孔径大小。过滤时粒子是靠陷入介质内部通道而被阻挡，阻留率则随压力而下降，介质厚，对颗粒的容纳量大，用于一般澄清过滤。2.4.2微过滤所用的过滤介质孔结构类型属筛网型，是由天然或合成高分子材料所形成。它具有形态较整齐的多孔结构。孔径分布较均匀。过滤时近似于过筛的机理，使所有大于直径的粒子全部拦截在滤膜表面上。由于过滤只限于表面，因此便于观察、分析和研究截留物。微过滤所用微孔滤膜的过滤膜的过滤介质薄、对颗粒容纳量小、因此使用时宜设置预过滤装置。2.5微滤膜的特性微滤膜所用的过滤介质是高分子材料在一定的条件下所形成的多孔滤膜，可形成一定范围的孔径，且孔是一种多层相叠的具有不规则孔形的重叠筛网结构。虽然测到的最大孔径比较大，但是这些大孔由于他们的不规则形态以及上下网孔的重叠，而使其通道的有效直径大为缩小，它近似一种多层叠起来的筛网，因此具有一般深层过滤所不具备的特性。2.5.1微滤膜因其孔径十分均匀，能将液体中所有大于指定孔径的微粒全部阻拦，而对于气体中的微粒，更由于惯性和静电作用使其截留的效率更高，能孔径小3至5倍的尘粒。2.5.2微滤膜孔隙率高达80％，因而阻力很小，对液体或气体的过滤速度，可较同样效果的常用滤材快数十倍，但由于它的筛网结构，阻留作用只在表面，因而又极易受少量与孔径大小相仿的微粒或凝胶状物质所堵塞。2.5.3微滤膜为均一连续的高分子材料，过滤时没有纤维和碎屑的脱落，从而得到高度纯洁的气体和液体。2.5.4大于孔径的微粒不会因为压力增高而穿过滤膜，当压力波动时也不影响过滤效率。2.5.5微滤膜滤层薄，质量小，吸附小，可减少贵重物料的损失。2.5.6用微滤膜进行除菌过滤时，细菌截留在表面，经培养后细菌也不能穿过滤膜生长，不像深层过滤介质，一部分细菌被截留在通道中，除冲洗可能脱落外，还可能由于细菌向正反两个方向生长繁殖而污染滤出系统。3微过滤介质3.1微滤介质的分类微滤介质一般可分为深层过滤（粗滤）介质和筛网状过滤（精滤）介质两种类型。在常规过滤中所用的多属深层过滤介质，一些厂家所标示的通常只是其产品的截留粒度和截留率，过滤时液体中的颗粒是在滤层的弯曲通道中填搁于转折死角或因架桥而被阻拦，微细的粒子则由于吸附而被除去，因此以深层过滤时，不能保证没有少量大颗粒物质进入滤液，特别在压力波动等情况下更易如此，而大量细微粒子则被阻拦。同时深层过滤介质对颗粒的容纳量也较大。筛网状过滤介质具有形态整齐的多孔结构，过滤时，主要是以近似过筛的机理，使所有比网孔大的粒子全部被拦截在膜表面上，小于孔径的颗粒则能较顺利通过。由于只在表面阻留，因此颗粒容纳量小，易被堵塞。3.2深层过滤介质的品种和特点3.2.1深层过滤介质的品种3.2.1.1聚丙烯无纺布。聚丙烯毡3.2.1.2超细硼硅酸纤维纸3.2.1.3聚四氟乙烯烧结管3.2.1.4金属烧结管3.2.1.5其他3.2.2深层过滤介质的特点3.2.2.1流体阻力较低，有利于节能。3.2.2.2有较高的容尘量，可以降低成本。3.2.2.3有一定的过滤能力、精度及截留效率。3.3精密过滤介质的品种和特点作为精密过滤介质应该是膜。供制微孔滤膜的材质较多，已商品化的主要有硝酸纤维素酯、醋酸纤维酯，和这两种酯的混合物，再生纤维素酯，聚酰胺，丙烯腈/氯乙烯共聚物，聚丙烯，聚偏二氟乙烯，聚四氟乙烯，聚碳酸酯，聚醚砜等。3.3.1纤维素酯微孔滤膜历史最久，应用最广的一类滤膜。孔径规格多，性能良好，生产成本较低，亲水好，可耐热压消毒（121℃，半小时），其中醋酸纤维素滤膜尚能耐干热至180℃，并能用来过滤低达－200℃的低温液体。3.3.2再生纤维素微孔滤膜专用于非水溶液的澄清或除菌过滤，耐各种有机溶剂，但能用来过滤水溶液，可用蒸汽热压法或干热消毒。3.3.3聚氯乙烯微孔滤膜适用于较强的酸性或碱性液体，但耐温低（40℃），不便消毒。亲水性差，因而在低压下过滤水溶液时，应先用乙醇湿润。3.3.4聚酰胺（尼龙）微孔滤膜较耐碱而不耐酸，在酮、酯、醚及高分子量醇类中不易被侵蚀，适用于电子工业中光致抗蚀剂等的生产。3.3.5聚四氟乙烯微孔滤膜为增强水性膜，耐高温。它的化学稳定性极好，可耐强酸、强碱和各种溶剂，用于过滤蒸汽及各种有机溶剂和强酸、强碱以及腐蚀性液体，适用面广。3.3.6聚丙烯微孔滤膜在当前商品中主要是拉伸膜，孔径不均匀，但耐酸、强碱和各种溶剂，用于过滤蒸汽及各种有机溶剂和强酸、强碱以及腐蚀性液体，适用面广。3.3.7聚碳酸酯微孔过滤膜主要制成核径迹膜，孔特别均匀，但孔隙率较低。3.3.8聚醚砜滤膜有较好的化学稳定性，能耐各种有机溶剂，也能耐较高温度。3.3.9聚偏二氟乙烯微孔滤膜为憎水性膜。耐高温消毒，它的化学稳定性较好，目前主要用于空气过滤。3.5微孔滤膜适用范围举例3.5.112微米微生物学研究中分离细菌的悬浮体。3.5.23－8微米食堂精制，澄清过滤，工业尘埃重量测定，有机液体中分离水滴（憎水膜），细胞学研究，药液灌封前过滤，啤酒生产中麦芽沉淀量测定，寄生虫浓集。3.5.31.2微米组织移植，细胞学研究，酵母及霉菌显微镜鉴别，粉尘重量分析。3.5.40.6－0.8微米大输液澄清过滤，饮料稳定消毒，油类澄清过滤，光致抗蚀剂及喷漆溶剂的澄清过滤，油及燃料油中重量分析，牛奶中的大肠杆菌检测，液体中的残渣测定。3.5.50.45微米抗菌素及其他注射液的无菌试验，水。饮料、食品中大肠杆菌检测，培养基除菌过滤，血球计数用电解质溶液的净化，去离子水的净化，鉴别微生物。3.5.60.2微米药液、生物制剂和热敏性液体的除菌过滤，液体中细菌计数，电子工业中用于用水净化。3.5.70.1微米超净试剂及其他液体的产生，胶悬体分析沉淀物的分离。4微滤单元形式4.1片式一般为圆片形，过滤有效较小。4.2袋式过滤的有效面积比片式的要大，用于气体过滤中的深层过滤。4.3管式主要以烧结法制成，一般用于深层过滤。4.4折叠式是目前最常用的微滤单元形式，最大的优点是有效过滤面积大，占地面积小。既可用于气体过滤，又可用于液体过滤。5微滤膜制备5.1自然蒸发法自然蒸发法是一种相转化法，目前使用较广的纤维素膜和尼龙膜等主要用此法制造。其他原理是将高分子材料配成铸膜液，然后在基村上流延成薄膜。在一定的条件下，薄膜中的形成滤膜。用这种方法制成不同孔径和规格的微滤膜。5.2急速凝胶法急凝胶法也是利用相转化法制膜，它是将铸膜液薄层浸入凝固液中，使溶剂与水立即相互扩散，技术造成相分离，从而制成膜。用这种方法制成微孔膜水多为不对称膜。5.3溶出法是指在制膜基材中加入可溶性的材料，成膜后用溶剂将可溶的物质溶解出来，从而形成微孔膜。5.4拉伸法此类膜目前主要用聚烯烃制成，如聚丙烯。将聚丙烯薄膜通过纵向拉伸形成缝状空隙。5.5烧结法此颗粒状高分子材料均匀加热，使颗粒表面熔融，从而相互粘接形成多孔薄层或块状物，再进行加工成为微滤膜。5.6核径迹法将高速运动的粒子对薄膜进行轰击，从而膜形成多孔膜。6过滤机理流体中杂质主要通过三种过滤机理而除去。――――直接拦截――――惯性碰撞――――扩散拦截6.1直接拦截流体中的颗粒等于大于滤材孔径时，受到孔的拦截而被截留（筛分原理），搭桥现象截留小于滤材微孔的颗粒，不规则颗粒等也可被截留。6.2惯性碰撞颗粒在流动的流体中具有质量和速度，所以它有一股动量。当液体和它夹带的颗粒通过过滤介质时，流体将选取阻力最小的通道流过，并将顺着纤维结构改变，而颗粒因其有动量，它仍作直线运动的倾向结果将位于液体接近中心处的颗粒投向和撞击到纤维上而被分离出来。6.3扩散拦截/布朗运动对于非常小的颗粒（那些质量极小的颗粒）可以从扩散拦截中分离出来。在这过程中颗粒和液体分子碰撞（气体分子碰撞），这种频繁碰撞使颗粒以不规则形式沿着流体作动线运动。这种可以在显微镜下观察的运动称为“布朗运动”。布朗运动使这些较小的颗粒从流体的流动线上游离出来，因而增加了他们撞击过滤介质结构表面而被分离出来的可能性。每种机理的作用大小与颗粒的尺寸及滤材的性质有关，颗粒的尺寸不同时，三种机理起的作用也就存差异。直接拦截主要对：1.0um和大于10um颗粒起作用，这些颗粒相对容易去处。惯性碰撞主要对：1.0um－0.3um范围内颗粒起作用。扩散拦截/布朗运动：当颗粒达到0.3um时，惯性碰撞作用减小，而扩散拦截/布朗运动成为主要去除颗粒的主要机理。颗粒越小，扩散拦截/布朗运动的明显，即颗粒越小越容易去除。在气体中，由于布朗运动强烈，扩散拦截起着相当重要的作用；在液体中，布朗运动大为消弱，这也是同种滤芯过滤不同状态流体时，过滤精度存在差异的主要原因。6.4液体过滤中的辅助方法6.4.1静电沉积6.4.2添加助滤剂（硅藻土、珍珠岩）。7微过滤术语和常用名词7.1微米的概念在微过滤行业中，常用微米作为衡量过滤性能的计量单位，符号用um表示。1um＝10－3mm＝10－6m微米与传统意义上的“目”有如下的关系：目微米2.580005.0400010.0200020.084040.042050.029760.025070.021080.0177100.0149200.074400.036800.0152500.055000.02.56250.0212000.017.2典型物体的尺寸人的头发丝直径：70～80um裸眼可见最小颗粒：40um酵母菌：3um假单胞菌：0.3×0.8um病毒：0.03um7.3过滤精度7.3.1公称精度一般是根据功率等于或大于颗粒尺寸的某一个百分比而设定的。是生产厂家设定的微米数