超滤原理及其应用于硅溶胶生产的特点

超滤是一种从溶液中分离出大粒子溶质的膜分离过程，它是以膜两侧压力差为动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力0.2MPa～0.6Mpa,分离范围为相对分子质量（MW）500～1000000的大分子物质和胶体物质，相对应粒子的直径为0.005～0.1μm。

超滤与所有常规过滤及微孔过滤（均为静态过滤）不同，一是UF分离孔径小，几乎能截留溶液中所有的细菌、热原、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。二是通过UF能否分离除决定于膜孔径及溶质粒子的大小，形状及刚柔性外，还与溶液的化学性质，成分（有否其他粒子存在）以及膜致密层表面的结构，电性及化学性质（疏水性，亲水性）有关。三是整个过程在动态下进行，无滤饼形成，溶剂仅获得部分的分离。进入超滤组件的原料液，在膜两侧压力差的推动下，部分透过膜成为超滤液，其余则成为浓缩液不断流出，(见图1)，使膜表面不能透过物质仅为有限的积聚，(见图2），过滤速率在稳定状态下可达到一平衡值而不致连续衰减，整个过程可长期持续进行。

正是由于超滤不同于常规过滤的特殊性，在各行业均有应用，尤其针对硅溶胶生产中有如下特点：

超滤作为一项新的化工产品浓缩工艺,与传统工艺相比成本低、质量好、生产安全可靠,具有经济竞争力。与有相变化的分离法和其他分离法相比，能耗低。其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/2～1/5。

选择性好，可在分子级内进行物质分离，具有普通滤材无法取代的卓越性能。

适应性强，使用范围大，可用于分离、浓缩、纯化、澄清等工艺。

处理规模可大可小，可以连续也可间歇进行，膜组件可单独使用也可联合使用，工艺简单，操作简便，易于自动化控制。

内压管式超滤在硅溶胶生产中的应用

作为一种重要的无机高分子材料，硅溶胶已广泛应用于化工、精密铸造、纺织、造纸、涂料、食品、电子、选矿等领域。我国从1958年就开始了硅溶胶的研制与生产，但在硅溶胶品种、质量方面还远远不及发达国家，特别是在高浓度、大粒径硅溶胶和快干增强硅溶胶的生产和应用上还刚刚起步，有待于进一步研究与开发。

目前国内生产硅溶胶的工艺路线，基本上是采用硅酸钠经离子交换与稳定过程后，浓度一般在2-5%之间的稀硅溶胶，此溶液需要浓缩到25%以上，胶液浓缩倍数较大，大部分采用超滤浓缩。新开发的GCG-SI系列内压管式超滤器比起传统的W4型外压管式超滤器，能耗更低，节省人工，占地更省。

GCG型管式超滤装置

GCG型管式超滤系统是由GCG-SI型管式组件，相关的管道连接件、仪表、清洗系统等组成。

GCG超滤装置由各膜组件管的排列所组成，膜组件管安装在特定的支架上。

GCG系列管式超滤装置具有占地面积小，膜面积大，结构紧凑，易于排列组合、操作方便等优点。

图4、GCG-SI-12整机系统（3-4m3/h）

GCG型管式超滤膜组件规格性介绍

1、GCG型管式超滤装置型号序号说明

说明：一般装置装填膜组件数量与超滤推荐通量：

6支——— 1.5-2m3/h（55℃，UF平均通量）
12支———3-4m3/h
16支———3.5-5m3/h

2、GCG-SI系列膜组件示意及规格参数

3、管式膜组件性能参数

4、膜组件结构及示意图

GCG-SI型组件是外壳与膜元件为一体的构型,如图5所示。

图5、GCG系列膜组件示意

管式UF工艺流程简介

说明：
1、运行温度为65℃左右，PH值＜11
2、运行：超滤泵进口阀F1、超滤膜进口阀F4、出口回原料槽阀F5，透过液隔离阀、透过液收集阀F9（或排放阀），透过液回清洗阀F7打开，其他阀关闭，清洗箱满后关闭F7。
3、清洗：当原料槽中的固体份含量达到22-25%左右时应开始保护性清洗,清洗前停超滤泵，关闭F1，F6，开启F2、F4、F5，开启超滤泵用清洗箱透过液把超滤膜及管道中的介质顶回原料槽罐，完成后关闭F5、F9，开启F6、F7，用透过液循环清洗30分钟左右，温度不超过55℃。
⑴、透过液保护性请洗：按上述操作步骤3用透过液清洗
2）、化学清洗：透过液清洗完成后，开F3排放，配置碱清洗液按上述步骤用碱液液清洗