限外濾過膜の特性

限外濾過膜の材料は、有機材料と無機材料に分けられます。有機材料には、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリエーテルサルフォン（PES）、ポリプロピレン（PP）、ポリエチレン（PE）、ポリサルフォン（PS）、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリ塩化ビニル（PVC）などがあります。無機材料には、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ステンレス鋼などがあり、その中でも安定した性能に優れた炭化ケイ素は、使用環境の範囲が広くなっています。

限外濾過を水処理に使用する場合、有機限外濾過膜であれ無機限外濾過膜であれ、その材料の安定性と親水性は、最も重要な2つの特性です。安定性には2つの側面があります。化学的安定性は、酸、アルカリ、酸化剤、微生物などの作用下での膜材料の寿命を決定し、洗浄プロセスの選択にも直接関係しています。一方、物理的安定性は、膜材料の流入前処理に対する要件、つまり高い浮遊物質の影響、物理的摩耗、物理的損傷に耐えられるかどうかを決定します。親水性は、膜材料の水中汚染物質に対する防汚能力、動作圧力を決定し、膜の流量に影響を与えます。

1) 分離プロセスでは相変化が起こらず、消費エネルギーが少なくなります。

2) 分離プロセスは室温で実行できるため、ジュース、生物学的製剤、特定の薬物など、熱に敏感な物質の濃縮や精製に適しています。

3) 分離プロセスは低圧のみで駆動され、装置とプロセスフローはシンプルで、操作、管理、保守が容易です。

4) 応用範囲が広い。限外濾過分離技術は、約 0.005~0.1μm の大きさの溶質に使用できます。また、分子量カットオフが異なる一連の膜を使用することで、分子量の異なる溶質の混合物中の各成分の分子量を分類できます。

1) ふるいの孔径が小さいため、溶液中の細菌、熱源、ウイルス、コロイド粒子、タンパク質、高分子有機物をほぼすべて遮断できます。

2) 分離が効果的かどうかは、膜の孔径、溶質粒子の大きさ、形状、剛性、柔軟性、溶液の化学的性質（pH値、電気的性質）、組成（他の粒子の存在の有無）、膜緻密層表面の構造、電気的性質、化学的性質（疎水性、親水性など）によって決まります。

3) プロセス全体が動的状態で実行され、フィルターケーキが形成されないため、膜表面を通過できない物質は限られた蓄積のみであり、濾過速度は連続的な減衰なしに安定した状態で平衡値に到達できます。

4) 限外濾過膜による高分子溶質の分離は、主に膜の多孔性、すなわち膜の高分子溶質に対する吸着、反発、遮断、ふるい分け効果に依存する。1.4 限外濾過動作モード

限外濾過は、デッドエンド濾過とクロスフロー濾過の 2 つの動作モードで操作できます。

デッドエンド濾過モード

この濾過モードは、従来の濾過に似ています。流入水は限外濾過膜アセンブリに入り、すべてが膜表面を通過して生成水となり、限外濾過膜アセンブリの濾過液側から流れ出ます。限外濾過膜によって捕捉された浮遊物質、コロイド、高分子有機物などの不純物は、時間指定の空気洗浄、水による逆洗と順洗、定期的な化学洗浄プロセスによって膜アセンブリから排出されます。

クロスフローろ過モード

限外濾過の流入水浮遊物質および濁度が高い場合、限外濾過をクロスフロー濾過モードで操作することができます。流入水は限外濾過膜アセンブリに入り、その一部は膜表面を通過して生産水となり、他の部分は浮遊物質およびその他の不純物とともに膜アセンブリから排出され、濃縮水となります。排出された濃縮水は再加圧されて膜アセンブリに循環し、膜表面の高流量によって発生するせん断力を維持し、膜表面で捕捉された浮遊物質およびその他の不純物を取り除き、汚染層をより薄いレベルに保ちます。

クロスフローろ過はエネルギー消費量が少なく、動作圧力も低いため、運用コストが低くなります。クロスフローろ過は、浮遊物質含有量の高い流入水を処理できます。具体的な動作モードは、流入水の浮遊物質含有量、濁度、COD に基づいて、パイロットテストを通じて決定する必要があります。

限外濾過の洗浄プロセスには、物理​​的洗浄プロセスと化学的洗浄プロセスが含まれます。物理的洗浄プロセスには、オンライン水逆洗が含まれます。水逆洗 BW は、水の生成方向と反対の水の流れ方向を使用します。逆洗水は、膜アセンブリの水生成端から入ります。水は膜の細孔を通過して、膜の細孔の深層と膜の表面の汚染物質を除去します。

化学洗浄 CIP は、化学薬品を使用して、コロイド、有機物、無機塩などによって限外濾過膜の表面と内部に形成された汚染物質を除去します。洗浄頻度を増やし、洗浄強度を高めることで、さまざまな汚染物質をより徹底的に除去することができます。