超濾技術在化工工藝過程中的應用分析

摘 要：超濾技術起源于上個世紀六十年代，是實用科學，現已經在我國多個領域得到應用，比如制藥領域、水處理領域等等，同時其在化工方面也得到了很多的應用。文章先簡單介紹了超濾技術，同時對其在化工領域的應用進行了詳細地分析。

關鍵詞：化工；超濾技術；應用

前言

超濾技術存在能源消耗低、可通過常溫低壓操作以及沒有相變問題出現等優勢，現已經在我國多個行業得到應用。現在超濾技術已被逐漸應用于化工行業，從而使得我國化工產業得到有效的技術支持。所以有必要對超濾技術進行探究分析，同時了解其在化工中的具體應用。

1 超濾技術簡述

1.1 簡述超濾膜

超濾膜屬于一種高分子分離膜材料，可以說是超濾技術的重要組成部分。為了提升超濾膜的分離效果以及效率，必須保證過濾膜的質量。過濾膜需要具有優質的分離功能，同時其應當具有相對較高的強度、透水率與化學穩定性，從當前過濾膜的使用情況上來看，絕大多數的過濾膜均是由共聚合物或者是聚合物制成的合成膜。另外通過對膜材科的制作技術進行分析后發現，其和反滲透膜存在一定的類似之處，所以可以將超濾膜看做是平均孔徑相對較大的反滲透膜。

根據超濾膜的構成材料，一般可將其劃分為無機膜以及有機膜兩種，其中無機膜通常是由陶瓷膜以及金屬膜等構成；對于有機膜現主要指的是通過高分子材料的使用而制成的膜。另外基于膜的不同形狀，通常能夠將其劃分為中空纖維膜、平板膜、毛細管膜以及管式膜四種。除此之外，從超濾膜的不同制作材料上來看，其通常是由聚酰胺、纖維素以及聚氯乙烯等材料構成。超濾膜的應用范圍相對較廣，通常在工業生產方面會選擇使用非對稱膜。通過不斷的探究，在工業生產方面超濾膜的應用范圍正在不斷的擴大，其除了能夠被應用在醫藥制品、純化生物以及濃縮的分離方面，同時還可以通過超濾膜處理血液以及廢水，另外超濾膜還能夠被應用于超純水的制備終端，作為處理設備而存在。總之，超濾膜現已經在工業方面得到了廣泛的應用。

1.2 極性選擇以及具體結構

通常介質的極性能夠通過偶極矩衡量來實現，偶極矩相當于是分子的正電或者是負電中心上所具有的電量和其兩個中心所存在的距離的乘積。另外需注意的是偶極矩屬于零的分子均應為非極性分子，同時其正負電中心能夠相互重合。在分子的偶極矩不為零的情況下，可將該類分子判斷為極性分子，像是H2O以及NH3等。由于極性分子之間均具有色散功能、取向作用以及誘導功能，同時這三種功能均存在吸引作用。由于介質的極性情況各不相同，這就使得不同介質所具有的凝聚力也有所差別。所以分離效果往往會受到分離粒子極性以及分離材料的直接影響，同時通過不同的分離材料來進行粒子極性的分離，比如說可通過高效分離元件來對極性粒子進行分離處理，但需對乳化油粒子或者是油氣溶膠粒子進行分離處理時，則一定要選取兩級高效分離元件，這樣才能保證分離效果。超濾技術一般是利用低阻力以及高效率的纖維過濾材料制成，同時為了使得過濾材料能夠得到連續使用，并促使其使用壽命得以延長，應做好以下幾點：通過提升孔隙率，將孔隙率提升至一倍，使用更細的纖維，同時容塵量提升一倍，并保證更高的精度，一般可以使過濾材料在不間斷的連續使用下，其使用年限能夠增長至兩倍。除此之外，通過提升過濾面積，同時選擇設置折疊式濾芯，這樣在不改變阻力的狀態下，可以使得該過濾材料的納污量以及使用年限提升至三倍，同時其流通面積還能夠提升一倍。

2 在化工工藝中超濾技術的具體應用

2.1 超濾技術于合成氨中的具體應用

在合成氨中投入應用超濾技術一般是利用該技術將各種雜物去除，比如說新鮮氣內所含有的油水塵，同時還可以使合成觸煤作業得到一定的保護，同時通過超濾技術還可以減少能耗。可以于新鮮氣管路安裝設置兩級高效過濾器設備，從而保證分離效率，同時通過投入應用超濾技術可以使得冷交換器設備的積碳堵塞問題以及油污堵塞問題得到大大的改善，這使得合成塔觸媒得到了一定的保護。通過實踐可以得知，通過超濾技術手段來處理合成氨原料氣，能夠使得合成所存在的新鮮氣帶油情況得到了很好的解決，同時也使得超濾技術的作用得到了很大的發揮。

2.2 水處理中超濾技術的應用

通過超濾膜的應用可以把各種大分子物質，阻止于膜的表面，以起到凈化溶液的功能。所以超濾技術手段現也常常被應用于飲用水凈化處理方面，也就是利用超濾膜使得水中的各大分子雜質得到截斷、凈化，從而使得水的質量得到大大的增強，有利于飲用水安全性的提升。從當前的凈化水技術來看，超濾技術是現階段最高效，同時安全程度最高的水凈化處理技術。除了可應用超濾膜處理飲用水之外，還可以通過其淡化海水。通過相關研究可以得知，利用超濾膜處理溶質變化較為頻繁，同時渾濁度相對較高的海水，其具有更高的適應性，另外還可通過超濾膜開展海水脫鹽作業。現在在超濾膜水處理方面，不僅可通過超濾膜對飲用水以及海水進行處理，也可應用于城市污水以及工業廢水處理方面。其中在通過超濾膜材料處理城市污水時，可以將城市污水所具有的氨氮清除掉，從而使得城市污水能夠得到再利用。另外在使用超濾膜材料處理工業廢水時，主要是利用超濾膜將工業廢水內所包含的各種懸浮顆粒物以及油污去除掉，從而使得工業廢水得到凈化，達到回收再利用的標準。

2.3 硝酸以及硝銨的合成中超濾技術的應用

超濾技術同樣可以應用于硝酸以及硝銨的合成階段。其中通過超濾技術來開展硝酸合成作業，一般是利用超濾技術將液氨內所具有的油污清除掉，從而使得觸媒鉑網得到更好的保護，具有一定的經濟效益；利用超濾技術來開展硝銨合成作業，主要是通過超濾技術促使液氨內所包含的油污得到去除，可以大大提升硝銨合成處理時的穩定程度以及安全性。

通過超濾技術來進行硝酸合成以及硝銨合成作業已經在我國有了一段應用時間，通過相關實驗可以得知，通過將超濾技術投入應用到硝酸合成階段，能夠使得觸媒鉑網的使用年限得到大幅度的延長，從而還能夠降低觸媒鉑網需要的清洗次數，具有較強的經濟效益。從安全角度上來看，通過超濾技術的有效應用，能夠使得硝銨合成作業時最初進口油污情況由50～60mg/L減少至6～10mg/L，另外還可以使硝銨生產階段出現安全事故問題的幾率大大減少。

2.4 氨分離階段超濾技術的應用

氨分離的目的是為了使氨能夠由氣體中分離，進而通過處理形成液態氨。通過氨分離可以有效避免氨過多的進入到合成塔內，具有降低能耗的功能。而通過將超濾技術引入到氨分離過程中，可以提升氨分離的效率。也就會利用有超濾膜制作而成的MBR，也就是生物反應器，通過反滲透膜的使用，使氨分子被阻攔在外。

3 結束語

總體而論，超濾技術的使用不僅符合可持續發展理念，同時也能滿足科學發展觀，因此超濾技術才得以被應用到我國的多個行業當中。化工工業作為我國的重要產業之一，通過超濾技術的應用，使得化工領域的生產活動得到了改變，同時降低了化工生產作業成本。另外化工產品的生產往往會消耗大量的資料，而通過超濾技術的投入使用可以降低其對能源的需求量，響應了節能減排的號召，使生存環境得到了一定的保護。現在化工生產方面，可通過超濾技術開展氨分離、硝酸以及硝銨的合成、水處理以及合成氨，有效保證處理效率。

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