超滤膜的原理主要基于物理截留作用,通过膜表面的微孔和膜内部的微观通道,将水中的悬浮物、有机物、重金属离子等杂质分离出来,同时保留对人体有益的矿物质和微量元素。具体来说,超滤膜是一种压力活性膜,在外界推动力(压力)作用下,水分子和小分子溶质透过膜的微孔,而大分子物质、胶体、颗粒等由于筛分作用被截留。
在超滤过程中,被处理的水流进入超滤膜的上游侧,在压力的作用下,水流通过超滤膜。其中一部分水分子和较小的杂质被截留在膜表面,形成浓缩液;另一部分水分子和较小的杂质则通过膜孔和微观通道进入下游侧,成为透过液。通过这种连续的过滤过程,水中的杂质被逐渐去除,而水分子和其他小分子物质则被允许通过膜,从而达到净化水质的目的。
超滤膜的孔径通常在微米级别,可以截留水中的悬浮物、细菌、病毒等杂质,而让水分子和部分小分子物质(如矿物质、微量元素等)通过膜孔。超滤膜的微观通道是指超滤膜内部的微小通道,它们可以被视为类似于毛细管的细小通道,水分子通过这些通道时,由于表面张力和粘附力的作用,被吸附在通道内部,从而能够实现分离。
此外,超滤过程中还可能存在浓差极化现象,即由于被截留的杂质在膜表面上不断积累,导致膜面溶质浓度达到某一极限,生成凝胶层,使膜的透水量急剧下降。为了减轻浓差极化的影响,需要采取一定的措施,如提高膜面水流速度、采取物理或化学的洗涤措施等。
总之,超滤膜的工作原理是通过物理截留作用将水中的杂质分离出来,同时保留对人体有益的矿物质和微量元素,广泛应用于水处理领域,如饮用水深度处理、工业用超纯水和溶液浓缩分离等。