超濾與反滲透相類似，也是依靠壓力和膜進行工作。但是超濾膜孔（與反滲透膜相比）較大，能在小的壓力下（＜1MPa）工作，而且有較大的水通量。超濾一般用于從水中分離分子量大于500的物質，如細菌、蛋白質、淀粉、藻類、顏料、油漆等。超濾膜有醋酸纖維毒膜、聚酰胺膜、聚砜膜等，他們使用的pH值范圍一次為4~4.5，4~10和1~12。

超濾設備與反滲透設備相似，同樣主要有管式、板框式、螺旋卷式和中空纖維式等幾種形式。

進行超濾操作時，施加的外壓一般在0.07~0.7MPa的范圍。通常在1~1.5個大氣壓下，水的遷移量為0.8~20m³/m²·d，而當外壓力為7個大氣壓時，有些膜的水遷移量可達到20~100m³/m²·d。

在超濾過程中，不能濾過的殘留物在膜表面層的濃聚，形成濃差極化現象，使通水量急劇減少。為防止濃差極化現象，應使膜表面平行流動的水的流速大于3~4m/s，使溶質不斷地從膜界面送回到主流層中，減少界面層的厚度，保持一定的通水速度和截留率。在工業廢水處理中主要用于電泳涂漆、印染、電鍍等；在給水處理中主要用于去除細菌及超純水制取的預處理等。

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