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納濾膜NF-membrane
納濾膜的發(fā)展
納濾(NF):截留分子里在150以上、直徑在1nm左右的物質(zhì)。是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)。
在過(guò)去的很長(cháng)一段時(shí)間里,納濾膜被稱(chēng)為超低壓反納濾膜(LPRO:Low Pressure Reverse Osmosis),或稱(chēng)選擇性反滲透膜或松散反滲透膜(Loose RO: Loose Reverse Osmosis)。日本學(xué)者大谷敏郎曾對納濾膜的分離性能進(jìn)行了具體的定義:操作壓力≤1.50mPa,截留分子里200~1000,NaCI的截留率≤90%的膜可以認為是納濾膜?,F在,納濾技術(shù)已經(jīng)從反滲透技術(shù)中分離出來(lái),成為介于超濾和反滲透技術(shù)之間的獨立的膜分離技術(shù),己經(jīng)廣泛應用于海水淡化、超純水制造、食品工業(yè)、環(huán)境保護等諸多領(lǐng)域,成為膜分離技術(shù)中的一個(gè)重要的分支。
納濾膜主要去除直徑為1個(gè)納米(nm)左右的溶質(zhì)粒子,截留分子量為100~1000,在飲用水領(lǐng)域主要用于脫除三鹵甲烷中間體、異味、色度、農藥、合成洗滌劑可溶性有機物,Ca、Mg等硬度成分及蒸發(fā)殘留物質(zhì)。
納濾原理
是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程,是一個(gè)不可逆過(guò)程。其分離機制可以運用電荷模型(空間電荷模型和固定電荷模型)、細孔模型以及近年來(lái)才提出的靜電排斥和立體阻礙模型等來(lái)描述。與其他膜分離過(guò)程比較,納濾的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能截留透過(guò)超濾膜的小分子量的有機物;又能透析反滲透所截留的部分無(wú)機鹽一一也就是能使“濃縮”與脫鹽同步進(jìn)行。
NF膜分離需要的跨膜壓差一般為0.5-2.0MPa,比用反滲透膜達到同樣的滲透能里所必須施加的壓差低0.5-3Mpa。在同等的外加壓力下,納濾的通量要比反滲大得多,而在通里一定時(shí),納濾所需的壓力則比反滲透的低很多。所以用納濾膜進(jìn)行的膜分離過(guò)程中,溶液中各種溶質(zhì)的截留庇有如下規律:
1.隨著(zhù)摩爾質(zhì)里的增加而增加;
2.在給定進(jìn)料濃度的情況下,隨著(zhù)跨膜壓差的增加而增加;
3.在給定壓力的情兄下,隨著(zhù)濃度的增加而下降;
4.對于陰離子來(lái)說(shuō),按NOЗ―、Cr―、OH―、SO42―、CO42―順序上升;
5.對于陽(yáng)離子來(lái)說(shuō),接H?、Na?、K?、Ca2?、Cu2?順序上升。
膜材質(zhì)和主要產(chǎn)品
納濾膜的成膜材料基本上與反滲透村料相同。商品化納濾膜的膜材質(zhì)主要有以下幾種:醋酸纖維素(CA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)和聚乙烯醇(PVA)等。無(wú)機材料制備的納濾膜目前也已商品化。
納濾膜的制備工藝大致有以下幾種:相轉化法、稀溶液涂層法、界面聚合法、熱誘導相轉化法、化學(xué)改良法等,其中界面聚合法是制備納濾膜zui常用的方法。無(wú)機材料納濾膜一般采用溶膠混凝法制備。
表1所示是部分納濾膜的分離性能,可以看出,不同納濾膜的分離性能不完全相同。他們有一個(gè)共同點(diǎn),即膜對單價(jià)離子的截留率低,對硫酸根和蔗糖的截留率高,膜對單價(jià)離子的截留率隨溶液濃度的增高而迅速下降。膜的這些特性受控于膜材料、膜結構形態(tài)和膜的表面性質(zhì)等。
納濾膜組件
商業(yè)上的納濾膜組件大都為卷式組件,此外也有采用管式和中空纖維式的納濾膜組件。表2所示是部分納濾膜組件的性能。
納濾膜有兩個(gè)特性:
1.對不同有機物組分的分離性能,分子量的切割范圍約為200-1000;
2.膜表面負電荷對不同電荷和不同價(jià)態(tài)陰離子的Donnan點(diǎn)位不ー樣。納濾膜的獨特性能決定了它的應用范圍,適用于下述三種情兄下的物質(zhì)分離:
?對單價(jià)鹽分離的截留率要求不高;
?要求進(jìn)行不同價(jià)態(tài)離子的分離;
?要求對高分子里有機物與低分子量有機物進(jìn)行分離。
納濾膜的應用
根據納濾膜的特性,其主要應用場(chǎng)合包括:
1、軟化水處理
對苦咸水進(jìn)行軟化、脫鹽是納濾膜應用的zui大市場(chǎng)。
2、飲用水中有害物質(zhì)的脫除
傳統的飲用水處理主要通過(guò)絮疑、沉降、砂濾和加氯xiaodu來(lái)去除水中的懸浮物和菌體,而對各種溶解性化學(xué)物質(zhì)的脫除作用很低。隨著(zhù)水源的環(huán)境污染加劇和各國飲水標準的提高,可脫除各種有機物和有害化學(xué)物質(zhì)的"飲用水深度處理"日益受到人們的重視。目前的深度處理方法主要有活性碳吸附、臭氧處理和膜分離。
3、中水、廢水處理
中水一般指將大型建筑物(賓館、寫(xiě)字樓、商場(chǎng)等)中排出的生活汚水處理后用于廁所沖洗等非飲用再利用水。納濾膜在各種工業(yè)廢水的應用也很多實(shí)例,如造紙漂白水處理等。生活廢水中,納濾膜與生物處理(活性污泥)相結合也已進(jìn)入實(shí)用階段。
4、食品、飲料、制藥行業(yè)
此領(lǐng)域中的納濾膜應用十分活躍,如各種蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、奶類(lèi)、酒類(lèi)、醬油、調味品等的濃縮、精制。
5、化工工芝過(guò)程水溶液的濃縮、分離,如化工、染料的水溶液脫鹽處理。
客戶(hù)安裝現場(chǎng)照片: