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3 微滤和超滤膜技术
3.1 超滤(UF)和微滤(MF) 的基本原理
超滤和微滤都是在静压差的推动力作用下进行液相分离的过程,从原理上说并没有什么本质上的差别,同为筛孔分离过程。在一定压力作用下,当含有高分子的溶质和低分子溶质的混合溶液流过膜表面时,溶剂和小于膜孔的低分子溶质(如无机盐)透过膜,成为渗液被搜集;大于膜孔的高分子溶质(如有机胶体)则被膜截留而作为浓缩液回收。能截留分子量500以上、106以下分子的膜分离过程称为超滤;只能截留更大分子(通常被称为分散颗粒)的膜分离过程称为微滤。
3.2 超滤和微滤膜的应用
超滤、微滤技术可以有效去除颗粒状物质,包括微生物,如隐胞虫子、贾第虫、细菌和病毒。还可通过一定程度地降低消毒副产物前体物的浓度和限制消毒过程中氧化剂需求量来减少消毒副产物。但对水中有机物的去除率很低,仅在20%以下。超滤和微滤的使用范围比较广,能够适用于处理不同的水质量。
4 纳滤膜技术
4.1 纳滤(NF)原理
纳滤(NF)是一种新型分子级膜分离技术,是目前世界膜分离领域研究的热点之一。NF膜孔径在1nm以上,一般在1-2nm;对溶质的截留性能介于RO与UF膜之间;RO膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率,但NF膜只对特定的溶质具有高脱除率。NF膜能够去除二价、三价离子,Mn≥200的有机物,以及微生物、胶体、热源、病毒等。纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷,这是它在很低压力下(仅0.5MPa)仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因,也是NF运行成本较低的主要原因。NF适合各种含盐水源,水利用率一般为75%~85%,海水淡化时在30%~50%,没有酸碱废水排放。
4.2 纳滤膜在水处理中的应用
4.2.1 纳滤膜在饮用水中的应用
纳滤操作压力小,是饮用水制备和深度净化的首选工艺。
目前,大多数城市的给水水源均受到不同程度的污染,而自来水厂的常规处理工艺对水中有机物去除率不高,当采用氯杀菌消毒时,氯又会与水中的有机物会生成卤代副产物。Peltier等 4年的跟踪研究表明:采用纳滤系统后水中的DOC降低到平均0.7mg C/L,出水余氯的含量由0.35mg/L降到0.1mg/L,最终网线中三卤甲烷(THMs)的形成比未采用纳滤系统时减少了50%。另外,由于生物降解型溶解有机碳(BCOD)的减少,改进了产水的生物稳定性。
纳滤技术能够去除绝大部分的Ca、Mg等离子,因此脱盐(desalination)是纳滤技术应用最多的领域。膜法水处理技术在投资、操作和维修及价格等方面与常规的石灰软化和离子交换过程相近,但具有无污泥、不需再生、完全除去悬浮物和有机物、操作简便和占地省等优点,应用实例较多。纳滤可以直接用于地下水、地表水和废水的软化,还可以作为反渗透(Reverse osmosis,RO)、太阳能光伏脱盐装置(Photovoltaic powered desalination system)等的预处理。
4.2.2 纳滤膜在海水淡化中的应用
海水淡化是指将含盐量为35000mg/L的海水淡化至500mg/L以下的饮用水。
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