管道納濾膜納濾原理

與超濾及反滲透等膜分離過程一樣，納濾也是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程，是一個(gè)不可逆過程。其分離機(jī)制可以運(yùn)用電荷模型(空間電荷模型和固定電荷模型)、細(xì)孔模型以及近年來才提出的靜電排斥和立體阻礙模型等來描述。與其他膜分離過程比較，納濾的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能截留透過超濾膜的小分子量的有機(jī)物，又能透析反滲透膜所截留的部分無機(jī)鹽——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(dá)到同樣的滲透能量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透大得多，而在通量一定時(shí)，納濾所需的壓力則比反滲透的低很多。所以用納濾代替反滲透時(shí)，濃縮過程可更有效、快速地進(jìn)行，并達(dá)到較大的濃縮倍數(shù)。2100433B

管道直飲水是目前很多發(fā)達(dá)國家普遍采用的供水方式，采用國際先進(jìn)的納濾膜技術(shù)，將市政管網(wǎng)提供的自來水進(jìn)行二次深度處理，去除水中的有毒有害物質(zhì)，保留對人體健康的礦物質(zhì)。主要應(yīng)用于小區(qū)、機(jī)關(guān)、學(xué)校等純水系統(tǒng)中，特別廣泛應(yīng)用于分質(zhì)供水系統(tǒng)中。納濾膜的這些性能決定了其在飲水處理中特有的廣闊的應(yīng)用。

管道納濾膜 是脫鹽的超低壓芳香族聚酰胺復(fù)合膜元件。該膜對水中總有機(jī)碳類和有毒有害物質(zhì)，如：殺蟲劑、除草劑、三鹵代烷前驅(qū)物有高度脫除效果。對一價(jià)離子的脫鹽率相對較低僅為70-80%，所以能部分保留水中有益的成分。

到目前為止，對納濾膜的準(zhǔn)確定義、機(jī)制、特征等的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不充分。學(xué)術(shù)界比較統(tǒng)一的解釋納濾膜的定義包括以下幾個(gè)方面：

1、納濾膜孔徑在1nm以上，一般1～2nm。

2、主要去除一個(gè)納米左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量在200～1000道爾頓。

3、納濾膜介于反滲透和超濾膜之間，其膜表面分離皮層可能具有納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)。

4、反滲透膜幾乎均為聚酰胺材質(zhì)，而納濾膜材料可采用多種材質(zhì)，如醋酸纖維素、醋酸-三醋酸纖維素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺復(fù)合材料和無機(jī)材料等。

一般納濾膜的表面形成高聚物電解質(zhì)因而常常有較強(qiáng)的負(fù)電荷性。

(1) 納濾膜定義 對納濾膜的準(zhǔn)確定義、機(jī)制、特征等的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不充分。學(xué)術(shù)界比較統(tǒng)一的解釋納濾膜的定義包括以下七個(gè)方面：

① 納濾膜介于反滲透和超濾膜之間，其膜表面分離皮層可能具有納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)。

② 相對于反滲透膜NaCI的脫除率均在95%以上，一般將NaCI脫除率為90%以下的膜均可稱之為納濾膜。

③ 反滲透膜幾乎對所有溶質(zhì)都有很高的脫除率，而納濾膜只對特定的溶質(zhì)具有脫除率。

④ 納濾膜孔徑在1nm以上，一般1～2nm。

⑤ 主要去除一個(gè)納米左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量在200～1000道爾頓。

⑥ 反滲透膜幾乎均為聚酰胺材質(zhì)，而納濾膜材料可采用多種材質(zhì)，如醋酸纖維素、醋酸-三醋酸纖維素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺復(fù)合材料和無機(jī)材料等。

⑦ 一般納濾膜的表面形成高聚物電解質(zhì)因而常常有較強(qiáng)的負(fù)電荷性。

(2) 納濾原理 與超濾及反滲透等膜分離過程一樣，納濾也是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程，是一個(gè)不可逆過程。其分離機(jī)制可以運(yùn)用電荷模型(空間電荷模型和固定電荷模型)、細(xì)孔模型以及近年來才提出的靜電排斥和立體阻礙模型等來描述。與其他膜分離過程比較，納濾的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能截留透過超濾膜的小分子量的有機(jī)物，又能透析反滲透膜所截留的部分無機(jī)鹽——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(dá)到同樣的滲透能量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透大得多，而在通量一定時(shí)，納濾所需的壓力則比反滲透的低很多。所以用納濾代替反滲透時(shí)，“濃縮”過程可更有效、快速地進(jìn)行，并達(dá)到較大的“濃縮”倍數(shù)。一般來講，在使用納濾膜進(jìn)行的膜分離過程中，溶液中各種溶質(zhì)的截留率有如下規(guī)律：

① 隨著摩爾質(zhì)量的增加而增加;

② 在給定進(jìn)料濃度的情況下，隨著跨膜壓差的增加而增加;

③ 在給定壓力的情況下，隨著濃度的增加而下降;

④ 對于陰離子來說，按NO3ˉ、CIˉ、OHˉ、SO42ˉ、CO42ˉ 順序上升。

⑤ 對于陽離子來說，按H 、Na 、K 、Ca2 、Mg2 、Cu2 順序上升。

(3) 納濾膜應(yīng)用 納濾膜的這些性能決定了其在飲水處理中特有的廣闊的應(yīng)用，簡述如下。

① 軟化：膜軟化水主要是利用納濾膜對不同價(jià)態(tài)離子的選擇透過特性而實(shí)現(xiàn)對水的軟化。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。而且膜軟化具有無須再生、無污染產(chǎn)生、操作簡單、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。

膜軟化在美國已很普遍，佛羅里達(dá)州近10多年來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程。近幾年來，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。

② 用于去除水中有機(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。2100433B