更新时间：2024-04-11 11:23
超滤是利用半透膜的微孔结构，以一定的外界压力(0.1～0.5 MPa)为推动力，实现对物质的选择性分离、回收的膜分离方法。在污水处理中主要用于分离分子量大于500、直径为0.005～10μm的大分子和胶体，如酶、蛋白质、病毒等中低浓度的高分子溶解态及胶体态污染物的分离与回收。
当溶液以某流速流经具有一定孔径的超滤膜表面时，在外界压力的作用下，溶液中分子量小于膜截留分子量的溶质和水透过超滤膜，形成滤过液(简称滤液)，而分子量大于膜截留分子量的溶质则被膜所截留。随超滤过程的进行，料液逐渐浓缩，达到一定浓缩程度时，以浓缩液(亦称母液)的形式排出．溶液中不同分子量的溶质得到分离或浓缩。
一般认为超滤是一种筛分过程，膜表面的孔隙大小是主要的控制因素，溶质能否被膜孔截留取决于溶质粒子的大小、形状、柔韧性以及操作条件等，因此通常用微孔模型来表示超滤的传递过程。但该模型存在局限性，它无法解释膜孔径比溶质分子大，却有明显分离效果的现象。
索里拉金认为超滤不仅仅是一种筛孔过滤的过程，膜孔径是重要因素。另一重要因素是溶质-溶剂-膜材质的相互作用，包括范德瓦耳斯作用力、静电作用力、氢键作用力，他认为膜孔径和膜表面的化学特性分别起到不同的截留作用，更加全面地解释了超滤过程，即超滤膜对溶质的分离取决于膜表面孔径的机械筛分作用、膜孔的阻滞阻塞作用、膜面及膜孔对溶质的吸附作用。
工业使用的超滤膜一般为非对称膜，可分为两层，一层是超薄活化层，厚约0.25μm，孔径为5.0～20.0nm，对溶液的分离起主要作用；另一层为多孔层，厚约75～125μm，孔径约0.4μm，具有很高的透水性，起支撑作用。超滤膜和反渗透膜具有相似的制备方法，相似的结构和功能，一般用于制备反渗透膜的材料也可用于制备超滤膜，只是制膜液的组分配比和成膜工艺不同。索里拉金认为，可以把超滤膜看做是具有较大平均孔径的反渗透膜。超滤膜有很多种类，国内外最常用的是醋酸纤维素膜和聚砜膜。醋酸纤维素膜首先在超滤中使用，虽然其pH适用范围窄(pH值3～8)，不耐化学和生物侵蚀，有其局限性，但由于它可以制得切割分子量变化范围较大的各种醋酸纤维素膜，用途广，且价格低廉，仍在使用着。
聚砜是继醋酸纤维素之后主要发展的一种超滤膜材料，聚砜分子中的砜基团使聚合物膜具有优良的抗氧化性和稳定性，醚键改善了聚砜的韧性，苯环提高了聚合物的机械强度，分子中所有键都不易水解，使聚合物具有可耐酸、碱水溶液腐蚀的特性。聚砜是工业上应用极其广泛的超滤膜材料，它具有价廉易得，机械强度、抗压密性、化学稳定性、耐热性良好及pH适用范围宽(pH值为2～12)等优点。但其疏水性强，在超滤过程中易被污染，导致膜通量下降，故耐污染聚砜超滤膜的研发成为研究热点。
在超滤过程中，影响超滤效率的影响因素主要有以下几方面：
①操作压力。由于超滤过程中在膜的界面处形成凝胶层，操作压力增大到一定值后，透水通量不再随压力升高而增大，因而操作压力要合适，过高的压力不仅不能增大透水通量，还会压实或损坏膜。实际超滤操作应在临界透水通量附近进行，此时操作压力约为0.5～0.6MPa。
②料液流速。增加料液流速，可以使膜面液流的湍流加剧，有利于减缓浓差极化、提高设备的处理能力，但料液流速过高，系统运行费用随能耗的增加而加大，因此应将料液流速控制在适宜的范围。一般情况下的超滤料液流速为1～3m/s。
③料液的预处理。为保证超滤系统正常稳定运行、提高超滤效率，在超滤前需对料液进行预处理。料液预处理的主要对象是悬浮物和pH值，预处理的方法根据料液性质和需要进行选用，可以相应采用过滤、化学混凝和pH值调节、消毒、活性炭吸附等方法。
④操作温度。系统的操作温度主要影响操作料液的黏度，在膜的材质和所处理料液允许的条件下，提高操作温度有利于增加传质效率，提高透水通量。
⑤膜的清洗。当膜的透水通量衰减到一定程度，就要进行清洗。膜的清洗方法有水力清洗、药剂清洗和机械清洗等方式，通常应根据膜及处理料液的性质以及膜组件的型式进行确定。
超滤与反渗透都是以压力驱动的膜分离技术．二者的应用范围有所交叉，很难分界；所采用的膜均为不对称微孔结构的半透膜，有相同的膜材料和相仿的膜制备方法．有相似的机制和功能；二者的分离均是溶剂透过膜而溶质被膜截留的过程。
超滤与反渗透的区别主要在于：①膜的结构不同，一般超滤膜较疏松、透水通量大、除盐率低，而反渗透膜致密、透水通量小，具有选择透过性。②膜的透过机理不同，超滤膜的分离主要是筛滤作用，而反渗透膜的分离过程还伴有复杂的物理化学作用。③工作压力不同，超滤过程能在较低的操作压力下进行，操作压力范围一般在0.1～0.5MPa，而反渗透为克服渗透压，必须施加较高的外界压力，其操作压力范围在2～10MPa。④截留的溶质不同，超滤截留的是分子量大于500的大分子溶质．而反渗透所分离的一般是相对分子量低于500的糖、盐等物质。