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納濾膜能截留納米級(jí)(0.001微米)的物質(zhì)。納濾膜的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間,其截留有機(jī)物的分子量約為200-800MW左右,截留溶解鹽類的能力為20%-98%之間,對(duì)可溶性單價(jià)離子的去除率低于高價(jià)離子,納濾一般用于去除地表水中的有機(jī)物和色素、地下水中的硬度及鐳,且部分去除溶解鹽,在食品和醫(yī)藥生產(chǎn)中有用物質(zhì)的提取、濃縮。納濾膜的運(yùn)行壓力一般3.5-30bar。

納濾過(guò)程的關(guān)鍵是納濾膜。對(duì)膜材料的要求是:具有良好的成膜性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿及微生物侵蝕、耐氯和其它氧化性物質(zhì)、有高水通量及高鹽截留率、抗膠體及懸浮物污染,價(jià)格便宜且采用的納濾膜多為芳香族及聚酸氫類復(fù)合納濾膜。復(fù)合膜為非對(duì)稱膜,由兩部分結(jié)構(gòu)組成:一部分為起支撐作用的多孔膜,其機(jī)理為篩分作用;另一部分為起分離作用的一層較薄的致密膜,其分離機(jī)理可用溶解擴(kuò)散理論進(jìn)行解釋。對(duì)于復(fù)合膜,可以對(duì)起分離作用的表皮層和支撐層分別進(jìn)行材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,可獲得性能優(yōu)良的復(fù)合膜。膜組件的形式有中空纖維、卷式、板框式和管式等。其中,中空纖維和卷式膜組件的填充密度高,造價(jià)低,組件內(nèi)流體力學(xué)條件好;但是這兩種膜組件的制造技術(shù)要求高,密封困難,使用中抗污染能力差,對(duì)料液預(yù)處理要求高。而板框式和管式膜組件雖然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造價(jià)高。因此,在納濾系統(tǒng)中多使用中空纖維式或卷式膜組件。

在我國(guó),對(duì)納濾過(guò)程的理論研究比較早,但對(duì)納濾膜的開(kāi)發(fā)尚處于初步階段。在美國(guó)、日本等國(guó)家,納濾膜的開(kāi)發(fā)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展,達(dá)到了商品化的程度,如美國(guó)Filmtec公司的NF系列納濾膜、日本日東電工的NTR-7400系列納濾膜及東麗公司的UTC系列納濾膜等都是在水處理領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛的商品化復(fù)合納濾膜。

對(duì)于一般的反滲透膜,脫鹽率是膜分離性能的重要指標(biāo),但對(duì)于納濾膜,僅用脫鹽率還不能說(shuō)明其分離性能。有時(shí),納濾膜對(duì)分子量較大的物質(zhì)的截留率反而低于分子量較小的物質(zhì)。納濾膜的過(guò)濾機(jī)理十分復(fù)雜。由于納濾膜技術(shù)為新興技術(shù),因此對(duì)納濾的機(jī)理研究還處于探索階段,有關(guān)文獻(xiàn)還很少。但鑒于納濾是反滲透的一個(gè)分支,因此很多現(xiàn)象可以用反滲透的機(jī)理模型進(jìn)行解釋。關(guān)于反滲透的膜透過(guò)理論[2]有朗斯代爾、默頓等的溶解擴(kuò)散理論;里德、布雷頓等的氫鍵理論;舍伍德的擴(kuò)散細(xì)孔流動(dòng)理論;洛布和索里拉金提出的選擇吸附細(xì)孔流動(dòng)理論和格盧考夫的細(xì)孔理論等。

納濾膜的過(guò)濾性能還與膜的荷電性、膜制造的工藝過(guò)程等有關(guān)。不同的納濾膜對(duì)溶質(zhì)有不同的選擇透過(guò)性,如一般的納濾膜對(duì)二價(jià)離子的截留率要比一價(jià)離子高,在多組分混合體系中,對(duì)一價(jià)離子的截留率還可能有所降低。納濾膜的實(shí)際分離性能還與納濾過(guò)程的操作壓力、溶液濃度、溫度等條件有關(guān)。如透過(guò)通量隨操作壓力的升高而增大,截留率隨溶液濃度的增大而降低等。

2、可脫除產(chǎn)品的鹽分,減少產(chǎn)品灰分,提高產(chǎn)品純度,相對(duì)于溶劑脫鹽,不僅產(chǎn)品品質(zhì)更好,且收率還能有所提高。

3.、工藝過(guò)程收率高,損失少

4、可回收溶液中的酸,堿,醇等有效物質(zhì),實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用

5、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介緊湊,占地面積小,能耗低

6、操作簡(jiǎn)便,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè),穩(wěn)定性好,維護(hù)方便。

膜軟化水主要是利用納濾膜對(duì)不同價(jià)態(tài)離子的選擇透過(guò)特性而實(shí)現(xiàn)對(duì)水的軟化。膜軟化在去硬度的同時(shí),還可以去除其中的濁度、色度和有機(jī)物,其出水水質(zhì)明顯優(yōu)于其他軟化工藝。而且膜軟化具有無(wú)須再生、無(wú)污染產(chǎn)生、操作簡(jiǎn)單、占地面積省等優(yōu)點(diǎn),具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 膜軟化在美國(guó)已很普遍,佛羅里達(dá)州近10多年來(lái)新的軟化水廠都采用膜法軟化,代替常規(guī)的石灰軟化和離子交換過(guò)程。近幾年來(lái),隨著納濾性能的不斷提高,納濾膜組件的價(jià)格不斷下降,膜軟化法在投資、操作、維護(hù)等方面已優(yōu)于或接近于常規(guī)法。

去除水中有機(jī)物

納濾膜在飲水處理中除了軟化之外,多用于脫色、去除天然有機(jī)物與合成有機(jī)物(如農(nóng)藥等)、三致物質(zhì)、消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)及其前體和揮發(fā)性有機(jī)物,保證飲用水的生物穩(wěn)定性等。

三致物質(zhì)的去除

研究表明,納濾膜能夠去除水中大部分的有毒有害的有機(jī)物和Ames致突變物,使TA98及TA100菌株在各試驗(yàn)劑量下的致突比MR值均小于2 ,Ames試驗(yàn)結(jié)果呈陰性。進(jìn)一步的研究將要考察納濾技術(shù)對(duì)飲水中的內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的截留特性,為安全優(yōu)質(zhì)飲水提供依據(jù)。

消毒副產(chǎn)物去除

消毒副產(chǎn)物主要包括三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)和可能的三氯乙醛氫氧化物(CH)。國(guó)外的科技工作者在這方面已開(kāi)展了廣泛的研究,納濾膜對(duì)這三種消毒副產(chǎn)物的前體物的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過(guò)合適的納濾膜的選用, 可以使得飲用水水質(zhì)滿足更高的安全優(yōu)質(zhì)飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 此外,納濾出水是低腐蝕性的,對(duì)飲用水管網(wǎng)的使用期和管道金屬離子的溶出有正面的影響,有利于保護(hù)配水系統(tǒng)的所有材科。試驗(yàn)表明采用必要后處理的納濾膜系統(tǒng)能夠使管網(wǎng)中鉛的溶解減少50%,同時(shí)使其他溶出的金屬離子濃度滿足飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

揮發(fā)有機(jī)物去除

對(duì)飲用水中痕量揮發(fā)性有機(jī)物具有較高的去除率。

管道直飲水應(yīng)用

納濾可以截留二價(jià)以上的離子和其他顆粒,所透過(guò)的只有水分子和一些一價(jià)的離子(如鈉、鉀、氯離子)。納濾可以用于生產(chǎn)直飲水,出水中仍保留一定的離子,并可降低處理費(fèi)用。

納濾膜的應(yīng)用范圍很廣泛,主要包括以下一些方面:

1、地下水除硬度

2、地表水除有機(jī)物、色度

3、油水分離

4、乙二醇回收

5、硫酸銅回收

6、有機(jī)、無(wú)機(jī)液體分離、濃縮

7、染料提純、濃縮、脫鹽

8、天然藥物分離、濃縮

9、發(fā)酵液濃縮

家用飲水機(jī)

膜技術(shù)。在我國(guó)農(nóng)村,小鎮(zhèn)水廠中,往往管理不嚴(yán),容易造成出水帶菌,也須深度處理。