微滤的分离特性

微滤是在流体压力差作用下，利用微滤膜（孔径范围一般为0.025～10微米）对被分离组分的尺寸选择性，将膜孔能截留的微粒及大分子溶质截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶质透过膜。微滤分离的微粒或溶质直径范围为0.1～10微米。

微滤膜的主要特点

1、孔径均匀：微滤膜的孔径较均匀，例如孔径0.45微米的滤膜，其孔径变化范围仅在0.45微米上下0.02微米。

2、孔隙率高：微滤膜的表面上有无数微孔，约为107～1011个/cm2，孔隙率一般高达70%～80%左右，通常其通量比具有同等截留能力的滤纸至少快40倍。

3、滤材薄：一般微滤膜的厚度在100～150微米左右，较一般过滤介质为薄。因此，滤膜沾液造成的损失少，贮运方便。

4、驱动压力低：由于孔隙率高、滤材薄，因而流动阻力小，所需驱动压力低。

微滤膜的形态结构

根据膜孔形态结构，微滤膜可分为：具有毛细管状孔的筛网型微滤膜，和具有弯曲孔的深度型微滤膜。前者是一种理想情况，膜孔呈圆柱形孔，可截留大于其孔径的物质；后者是实际中常应用的膜，膜表面粗糙，内部孔结构错综复杂，互相交织形成立体网状结构，当溶液经过时，截留、吸附、架桥三种作用并存，因此可以去除粒径小于其表观孔径的微粒。

根据膜的截面结构是否对称，微滤膜又可分为：对称微滤膜和不对称微滤膜。这是由于膜材料和制备工艺的不同造成的。对称微滤膜在截面结构和膜材质上都是均匀的，没有物理孔上的明显差异，一般采用相转化法、延伸法、烧结法制备。非对称微滤膜的截面结构明显不对称，其表面是极薄的、起分离作用、具有一定孔径的皮层，而多孔的支撑层位于皮层之下。

非对称膜又分为相转化膜和复合膜两种，前者采用相转化法制备，皮层和支撑层为同一种材料；复合膜的皮层和支撑层采用不同的材料，通过在支撑层上进行浇铸、界面聚合、等离子聚合、核径迹蚀刻等方法形成超薄皮层。

微滤膜结构的性能表征

一般采用孔径、孔径分布、孔隙率表征。孔径分布越窄，即孔径大小相差越小，显然越好；孔隙率越高，则膜通量会越大，也越好。孔径可采用电镜，或如泡点法、压汞法等间接方法测定。

微滤膜的材料

有机微滤膜材料有：硝酸纤维素、醋酸纤维素、混合纤维素、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯以及聚氯乙烯等。

无机材料有：陶瓷材料（如氧化铝、氧化锆）、玻璃、铝、不锈钢等。

微滤的分离机理

其分离机理为筛分机理，膜的物理结构起决定性作用。其截留作用分为两大类：

1、膜表层截留作用，其包括：

（1）机械截留作用，即膜会截留大于其孔径或与其孔径相当的微粒。

（2）物理作用或吸附截留作用，其中包括吸附和电性能的影响。

（3）架桥作用，在膜孔的入口处，微粒因架桥作用也可被截留。

2、膜内部网络的截留作用：

对于表面层截留（表面型），接近于绝对过滤，易清洗，但杂质捕捉量相对于深度型较少；而对于膜内部截留（深度型）而言，接近于公称值过滤，杂质捕捉量较多，但不易清洗，多属于用毕废弃型。

微滤与常规过滤的区别

两者的基本原理基本相同的。但微滤能截留的微粒尺寸更小，效率更高，过滤的稳定性更好。

普通过滤的过滤介质，常采用纸、石棉、玻璃纤维、陶瓷、布、毡等，都是一些孔形极不整齐的多孔体，孔径分布范围较广，孔径通常有几十微米。其能截留0.5微米以上的颗粒，是由于滤饼层内颗粒的架桥作用等机理，以及过滤时粒子是陷入介质内部曲折的通道而被阻留等，但才截留住如此小的颗粒。常规过滤介质较厚，对颗粒的容纳量大，用于一般澄清过滤。

微滤属于精密过滤，其膜孔孔径分布较窄，所截留的微粒尺寸范围狭窄、准确，其直接利用过滤介质的孔隙筛分进行截留。其过滤介质薄，颗粒容纳量小，使用时宜设置预过滤。

微滤的过程

微滤过程一般经历几个阶段：

1、过滤初始阶段：比膜孔径大的颗粒被截留在膜表面，而比膜孔小的粒子进入膜孔，其中一些粒子由于各种力的作用被吸附于膜孔内，减小了膜孔的有效直径

2、过滤中期阶段：微粒开始在膜表面形成滤饼层，膜孔内吸附逐渐趋于饱和

3、过滤后期阶段：随着更多微粒在膜表面被截留，膜孔内吸附也趋于饱和，微粒开始堵塞膜孔，最终使膜通量趋于稳定，继而不断下降。

微滤的应用

目前，微滤主要应用于制药和食品的除菌过滤、发酵液过滤、果汁澄清过滤、酒的澄清、调味品的澄清、糖化液澄清过滤、蔬菜汁过滤、超纯水等的终端过滤、反渗透预处理、污水处理、油田采出水处理、钛白粉回收等。