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纳滤膜在水处理行业中的应用

北极星水处理网  来源:水博网    2017/5/8 9:28:58  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:膜技术 纳滤膜 反渗透膜

北极星水处理网讯:纳滤(NF)膜的研制与应用较反渗透膜大约晚20年。20世纪70年代J˙E˙Cadotte研究NS-300膜,即为研究NF膜的开始。当时,以色列脱盐公司用“混合过滤”(hybridfiltration)来表示介于反渗透与超滤之间的膜分离过程,称为松散反渗透(loose RO)膜。后来美国的Filmtec公司把这种膜技术称为纳滤,一直沿用至今。之后,纳滤技术发展得很快,膜组件于80年代中期商品化。目前,纳滤技术已成为世界膜分离领域研究的热点之一。

(1) 纳滤膜定义 到目前为止,对纳滤膜的准确定义、机制、特征等的认识还远远不充分。学术界比较统一的解释纳滤膜的定义包括以下七个方面:

① 纳滤膜介于反渗透和超滤膜之间,其膜表面分离皮层可能具有纳米级微孔结构。

② 相对于反渗透膜NaCI的脱除率均在95%以上,一般将NaCI脱除率为90%以下的膜均可称之为纳滤膜。

③ 反渗透膜几乎对所有溶质都有很高的脱除率,而纳滤膜只对特定的溶质具有脱除率。

④ 纳滤膜孔径在1nm以上,一般1~2nm。

⑤ 主要去除一个纳米左右的溶质粒子,截留分子量在200~1000道尔顿。

⑥ 反渗透膜几乎均为聚酰胺材质,而纳滤膜材料可采用多种材质,如醋酸纤维素、醋酸-三醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺复合材料和无机材料等。

⑦ 一般纳滤膜的表面形成高聚物电解质因而常常有较强的负电荷性。

(2) 纳滤原理 与超滤及反渗透等膜分离过程一样,纳滤也是以压力差为推动力的膜分离过程,是一个不可逆过程。其分离机制可以运用电荷模型(空间电荷模型和固定电荷模型)、细孔模型以及近年来才提出的静电排斥和立体阻碍模型等来描述。与其他膜分离过程比较,纳滤的一个优点是能截留透过超滤膜的小分子量的有机物,又能透析反渗透膜所截留的部分无机盐——也就是能使“浓缩”与脱盐同步进行。

NF膜分离需要的跨膜压差一般为0.5~2.0MPa,比用反渗透膜达到同样的渗透能量所必须施加的压差低0.5~3MPa。在同等的外加压力下,纳滤的通量要比反渗透大得多,而在通量一定时,纳滤所需的压力则比反渗透的低很多。所以用纳滤代替反渗透时,“浓缩”过程可更有效、快速地进行,并达到较大的“浓缩”倍数。一般来讲,在使用纳滤膜进行的膜分离过程中,溶液中各种溶质的截留率有如下规律:

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