UF

1.UF,超滤是利用膜的"筛分"作用进行分离的膜过程,与MF相比,其过滤精度更高,因而膜孔更小,膜孔径在0.1~5μm之间,实际的操作压力也比MF略高,一般为0.1~0.5MPa;UF更着重分离,产物既可以是渗透液,也可以是截留液或二者兼而有之,且易于工业化,广泛应用于制药、食品、环境工程、造纸、纺织、化学工程等行业。 2.脲醛树脂,一种塑料主材料,应用于耐水性和介电性能要求不高的制品,如机器手柄、仪表外壳、日用品、装饰品、便桶盖,也可用于部分餐具的制造。

基本信息

  • 中文名称

    UF

  • 外文名称

    UF

  • 介    于

    微滤(MF)和纳滤(NF)之间

  • 膜孔径

    在0.1~5μm之间

  • 超滤(UltraFiltrationUF)概述

    即超过滤,是介于微滤(MF)和纳滤(NF)之间的一种膜过程。膜孔径在0.1~5μm之间,在实际应用中,一般以截留相对分子量[MWCO(molecular weight cut-off)]表征(10³~105)UF膜。【MWCO一般指膜对某标准物截留率为90%~95%时所对应的相对分子质量为该膜的截留相对分子质量。】

    UF是利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。在静压差的作用下,小于膜孔的粒子通过膜,大于膜孔的粒子则被阻拦在膜的表面上,使大小不同的粒子介以分离,其过滤精度较MF更高,因而膜孔更小,实际的操作压力也比MF略高,一般为0.1~0.5MPa。

    UF主要从液相物质中分离大分子物质(蛋白质、核酸聚合物、淀粉、天然胶、酶等)、胶体分散液(粘土、颜料、矿物料、乳液粒子、微生物)以及乳液(润滑脂、洗涤剂、油水乳液)。采用先与合适的大分子结合的方法也可以从水溶液中分离金属离子、可溶性溶质和高分子物质,以达到净化、浓缩的目的。

    超滤工艺的特点

    ①属于压力驱动器型膜过程;

    ②分离范围为相对分子质量1000~105(次方)的大分子物质和胶体物质,相应粒子直径5nm~ 0.1μm;

    ③分离机理一般认为是机械筛分原理;

    ④UF膜的形态为不对称结构;

    ⑤膜组件有形式有板式、卷式、管式、毛细管式及中空纤维式;

    ⑥ 过滤的方式一般为错流过滤;

    ⑦膜皮层厚度小于1μm,操作压力低,可不考虑渗透压的影响;

    ⑧易于工业化,应用范围广。

    超滤(UF)的基本原理

    在一定的压力作用下,含有大、小分子溶质的溶液流过UF膜表面时,溶剂和小分子物质(无机盐等)透过膜,作为透过液被收集起来,而大分子溶质(如有机胶体)则被膜截留而作为浓缩液被回收。

    UF膜一般为非对称膜,由一层极薄的( 0.1~1μm )具有一定孔径的表皮层和一层较厚的(125μm左右)具有海绵状或指状结构的多孔层组成,前者起分离作用,后者起支撑作用。

    UF过程中溶质的截留包括:在膜表面上的机械截留(筛分)、在膜孔中的停留(阻塞)、在膜表面及膜孔内的吸附等三种方式。

    UF和MF的功能有所不同,MF多数是除杂,产物是过滤液;而UF着重是分离,产物既可以是渗透液,也可以是截留液或二者兼而有之。

    易于出现的问题及对策

    当溶剂向膜面流动(对流)时引起溶质现膜面流动速度与浓度梯度使溶质向本体溶液扩散速度达到平衡时,在膜面附近存在一个稳定的浓度梯度区,这一区域称为浓差极化边界层,这一现象称为浓差极化。

    浓差极化的危害有:

    ①使膜表面溶质浓度增高,引起渗透压的增大,从而减小传质驱动力;

    ②当膜表面溶质浓度达到其饱和浓度时,便会在膜表面形成沉或凝胶层,增加透过阻力;

    ③膜表面沉积层或凝胶层的形成会改变膜的分离特性;

    ④当有机溶质在膜表面达到一定浓度有可能对膜发生溶胀或恶化膜的性能;

    ⑤严重的浓差极化导致结晶析出,阻塞流道,运行恶化。

    概括地说,就是分离效果降低,截留率改变,通量下降。

    减小浓差极化边界层厚度,提高溶质传质系数,均可减少浓差极化,提高膜的透液速度。方法如下:

    ①选择合适的膜组件结构;

    ②加入紊流器;

    ③料液横切流向设计;

    ④料液脉冲流动;

    ⑤螺旋流;

    ⑥提高流速;

    ⑦适当提高进料液温度以降低粘度,增大传质系数。

    5.影响截留的主要因素 影响截留相对分子质量及截留率的主要因素有:

    ①溶质分子的形状和大小

    ②膜材质与膜的形态结构

    ③其他溶质

    ④操作参数(如跨膜压差、错流速度、料液浓度、温度、膜的预处理)等。

    UF膜材料

    目前商品化的UF膜都是采用聚合物材料由相转化法制备的,常用材料包括:

    有机膜:

    ——聚砜(PSF)/聚醚砜/(PES)磺化聚砜/聚砜酰胺(PSA)

    ——聚偏二氟乙烯(PVDF)

    ——聚丙烯腈(PAN)

    ——纤维素(CA,CTA及再生纤维素)

    ——聚酰亚胺(PI)/芳香聚酰胺(PA)

    ——聚脂肪酰胺

    ——聚醚醚酮(PEEK)

    ——复合UF膜

    无机膜:

    ——陶瓷膜(氧化铝、氧化锆)

    [其皮层通过溶胶~凝胶法制备]

    超滤装置

    与RO、NF装置一样,UF膜组件有4种形式:

    卷式(最常见,主要用于脱盐及超纯水的制备)

    中空纤维式

    板框式(处理粘度较大的料液)

    管式(处理含悬浮物、高粘度的料液)

    UF的应用

    制药/ 生化:

    ——蛋白质的纯化、脱盐与浓缩;

    ——生化产品的澄化;

    ——各种发酵全液的浓缩;

    ——经澄化的生化制品液的浓缩;

    ——酶的提取;

    ——医药产品的除菌;

    ——去除热原

    食品工业:

    ——牛奶和乳清蛋白的浓缩;

    ——奶酪的生产;

    ——酒和食醋的过滤;

    ——果汁的澄清;

    ——明胶的浓缩;

    ——食用油的精炼;

    ——淀粉和糖的浓缩

    环境工程:

    ——地表水的纯化;

    ——汽车清洗水的循环使用;

    ——含油废水的处理;

    ——印刷油黑的去除;

    ——垃圾渗沥液的处理;

    ——感光乳剂的浓缩与回收

    金属加工:

    ——油/水乳化液的分离;

    ——除油渍浴液的处理

    油漆应用:

    ——(汽车)电泳涂漆的过滤;

    ——水基喷溅的回收

    纺织/造纸:

    ——上浆液的回收;

    ——胶乳的回收;

    ——涂层颜料的循环;

    ——造纸工业废液处理

    化学工业:

    ——各种化工废水处理过程;

    ——染料脱盐;

    ——胶乳液的浓缩;

    ——催化剂的回收

    电子工业:

    ——高(超)纯水的预过滤

    脲醛树脂

    脲醛树脂(UF) 英文:urea-formaldehyde resins

    简介

    尿素与甲醛反应得到的聚合物。又称脲甲醛树脂。英文缩写UF。加工成型时发生交联,制品为不溶不熔的热固性树脂。固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅,呈半透明状,耐弱酸、弱碱,绝缘性能好,耐磨性极佳,价格便宜,但遇强酸、强碱易分解,耐候性较差。商品名Beetle。尿素与37%甲醛水溶液在酸或碱的催化下可缩聚得到线性脲醛低聚物,工业上以碱作催化剂,95℃左右反应,甲醛/尿素之摩尔比为1.5~2.0,以保证树脂能固化。反应第一步生成一和二羟甲基脲,然后羟甲基与氨基进一步缩合,得到可溶性树脂,如果用酸催化,易导致凝胶。产物需在中性条件下才能贮存。线性脲醛树脂以氯化铵为固化剂时可在室温固化。模塑粉则在130~160℃加热固化,促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化过程。脲醛树脂主要用于制造模压塑料,制造日用生活品和电器零件,还可作板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等。由于其色浅和易于着色,制品往往色彩丰富瑰丽。

    脲醛树脂成本低廉,颜色浅,硬度高,耐油,抗霉,有较好的绝缘性和耐温性,但耐候性和耐水性较差。它是开发较早的热固性树脂之一。1924年,英国氰氨公司研制,1928年始出售产品,30年代中期产量达千吨,80年代世界年产量已超过1.5Mt。

    制作与性能

    制作塑料制品所用的脲醛树脂的数量仅占总产量的10%左右。在甲醛与尿素的摩尔比较低的情况下制得的脲醛树脂,与填料(纸浆、木粉)、色料、润滑剂、固化剂、稳定剂(六亚甲基四胺、碳酸铵)、增塑剂(脲或硫脲)等组分混合,再经过干燥、粉碎、球磨、过筛,即得脲醛压塑粉。压制脲醛塑料的温度140~150℃、压力25~35MPa,压制时间依制品的厚度而异,一般为10~60min。塑料制品主要是电气照明设备和电话零件等。

    脲醛树脂一般为水溶性树脂,较易固化,固化后的树脂无毒、无色、耐光性好,长期使用不变色,热成型时也不变色,可加入各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。

    脲醛树脂坚硬,耐刮伤,耐弱酸弱碱及油脂等介质,价格便宜,具有一定的韧性,但它易于吸水,因而耐水性和电性能较差,耐热性也不高。

    用途

    可用于耐水性和介电性能要求不高的制品,如插线板、开关、机器手柄、仪表外壳、旋纽、日用品、装饰品、麻将牌、便桶盖,也可用于部分餐具的制造。

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