大流量濾芯的微濾理論

大流量濾芯微孔膜過(guò)濾過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力（即施加在被過(guò)濾流體上的壓力）使流體過(guò)濾。以液體過(guò)濾為例，液體和小顆粒（溶質(zhì)）通過(guò)膜過(guò)濾液收集，懸浮顆粒通過(guò)膜過(guò)濾液收集，作為濃縮截留物收集。顆粒被捕獲的機(jī)理取決于膜的性能（物理和化學(xué)）和膜與顆粒之間的相互作用。當(dāng)膜的孔徑小于懸浮顆粒的尺寸時(shí)，顆粒在幾何開(kāi)頭被遮擋，不能進(jìn)入或通過(guò)膜，而是與透過(guò)液分離，稱(chēng)為表面過(guò)濾或篩選機(jī)理。
 

如果膜的孔徑比粒子大，在這種情況下，粒子可以進(jìn)入膜孔，當(dāng)它與孔壁接觸并粘附在上面時(shí)，它們就會(huì)被過(guò)濾掉，因?yàn)檫@種過(guò)濾發(fā)生在膜體內(nèi)，所以這種分離機(jī)理被稱(chēng)為深度過(guò)濾機(jī)理。
 

根據(jù)膜兩側(cè)的主體液和透過(guò)液的流動(dòng)方向，大流量濾芯的微濾過(guò)程可以分為并流和錯(cuò)流兩個(gè)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)室使用濾紙和漏斗共享沉淀物和溶液，被分離的主體懸浮液在自身的靜壓或透過(guò)液側(cè)的真空度下通過(guò)濾紙分離。此時(shí)，主體與透過(guò)液并流流動(dòng)，稱(chēng)為并流微濾。在并流微濾中，被膜截留的顆粒隨時(shí)堆積成濾餅層。如果使用深度過(guò)濾膜，截留顆粒會(huì)堆積在膜內(nèi)空穴中。如果使用表面過(guò)濾膜，截留顆粒會(huì)堆積在膜內(nèi)空穴中。如果使用表面過(guò)濾膜，截留顆粒會(huì)堆積在膜表面。在這兩種情況下，都會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾阻力增加。當(dāng)過(guò)濾在恒壓條件下進(jìn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致透過(guò)濾通量下降。如果在恒通量條件下進(jìn)行，會(huì)導(dǎo)致膜兩側(cè)壓力上升高。因此，并流微濾必須定期去除膜上堆積的顆粒或更換膜上堆積的顆粒。
 

當(dāng)主體懸浮液與膜表面相切流動(dòng)時(shí)，主體液中的顆粒被膜截取，通過(guò)液體垂直于膜表面，通過(guò)膜流出。這個(gè)過(guò)程叫做錯(cuò)流微濾，有時(shí)也叫切線(xiàn)微濾。被膜截取的顆粒在膜表面形成濾餅層。由于主體液與膜表面在壓力下相切，產(chǎn)生高剪切力，可以去除膜表面的濾餅顆粒，所以濾餅層比較薄。微濾的錯(cuò)流結(jié)構(gòu)在控制濃差極化和濾餅層堆積方面有效。因此，長(zhǎng)期操作仍能保持較高的通量。