纳滤膜在制取中、低压锅炉软化水中的应用
纳滤在水处理中的应用现状及展望
纳滤在水处理中的应用现状及展望随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，水资源的需求量不断增加，水污染问题也日益严重。
为了保障人民的健康和水环境的稳定，提高水资源的利用效率以及保护水生态环境，各国纷纷开展水处理技术的研究和应用。
其中，纳滤技术因其高效、经济、环保等特点，成为近年来水处理领域的研究热点之一。
在水源净化方面，纳滤被广泛应用于城市供水、农村饮用水和海水淡化等领域。
以城市供水为例，许多大城市都采用砂滤、活性炭吸附、混凝沉淀等传统的水处理工艺，但这些工艺对于难以去除的胶体和微小颗粒物效果较差，造成水质不稳定。
而采用纳滤技术可以充分解决这一问题，可使水质达到国家标准，提高市民的生活质量。
在饮用水处理方面，纳滤可以有效去除有机物、肠道致病菌和药物残留等有害物质，使饮用水更加安全、卫生。
纳滤在国外已广泛应用于饮用水处理，如日本的村上市、宝冢市和德国的伍珀塔尔市等地已经采用纳滤技术作为饮用水处理的主要工艺。
在工业废水处理方面，纳滤可以有效去除废水中的污染物，具有高效、绿色和经济的特点，被广泛应用于化工、制药、电子、印染等行业。
例如，纳滤技术在咖啡生产及农药制造废水处理中得到了成功的应用。
纳滤技术的应用仍面临着一些挑战。
例如，纳滤膜的制备难度大、成本高，膜的稳定性和耐腐蚀性也有待提高。
此外，纳滤膜容易发生堵塞和污染，需要加强清洗和维护。
针对这些问题，目前研究人员正在开展纳滤技术的改进和完善工作，探索更加高效、稳定的纳滤膜材料和技术体系，以更好地满足实际应用需求。
在未来，纳滤技术具有广阔的发展前景。
随着人们环保意识的提高和水资源的日益紧缺，纳滤技术将得到更广泛的应用和推广。
同时，随着纳米材料和纳米技术的不断发展，纳滤技术也将不断地得到完善和提升。
相信，在不久的将来，纳滤技术将成为水处理领域的重要创新技术，为全球的水资源保护和利用做出更加卓越的贡献。
部分钠系统在小型低压蒸汽锅炉中的应用
水是 比较 适 宜 的 ， 但是 蒸 汽 锅 炉 以软 化 水 做 为补 给 水 ， 炉运 行 时却 存 在 许 多 锅
问题 ：
（） １原水 经单纯钠离子 交换后进入 锅 内， 锅水碱 度迅速 升高 ， 远超 过 国标规 远
口
张 晶 淼
ห้องสมุดไป่ตู้
定值 （Ｄ总 ≤２ ｍ ｌ ） １ ４ ｍｏ Ｌ ； ／ （ ） 度 长 时 间超 标 会 导 致 锅 炉 金 ２碱 属 碱性腐 蚀 ； （ ） 了控 制碱 度 ， ３为 增加 排 污量 的方 法 调节 ， 的锅炉排 污率超 过 ２ ％； 有 ０ （） ４ 当锅水 碱度超 标时 ， 水的 溶解 锅 固 形物 （ ＲＧ） 仍远 低于控 制浓 度极限 值 ； （ ）用排污 的方 法控 制碱 度很 不经 ５
济 ，既浪 费燃 料 ，又 浪费 水 。某厂 一台
Ｋ Ｌ — ．７锅 炉 ，工作 压 力 １ ＭＰ ， Ｚ ４ １２ ． ａ 当 ２ 锅 水碱度 达 到 ４ ．０ ５０ ｍｍｏ／ ｌＬ时 ，溶 解固 形 物 （ ． 才 到 ２ ２ ．０ ／ 国标 控 制 ＲＧ） ８ ００ｍｇＬ（
运 行 分钠
时 节约了 燃料和 水 。
１ 水 源 水 的 特点 及 锅 炉 使 用 中 、 的 问题
某市城 区锅炉使用 的水 源水 ， 大部分 来 自王府 、 凌河 ， 主要指标及特点如下 ：
名 称
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指标
２００＂ ８ ．０ ｍｇ Ｌ） ５ ．０ ２ ００ （ ／
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市 特
高突Ｅ＿ ：问，－－ 题７越 ，出力 这间力 锅。越 个越 炉 连， 续 就－ 运作 越作 转 时 长 长
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纳滤膜及其在水处理中的应用
第 ２３卷 第Biblioteka ２期 能 源 研 究 与 信 息
Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ
文 章 编 号 ： １００８—８８５７（２００７）０２—００６３—０４
Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．２ ２００７
纳滤膜及其在水处理 中的应用
为膜对 溶 质 的截 留系数 ：△刀为膜 两侧 渗透 压差 ： 为膜 内溶质浓 度 ： 为溶 质 的透过 系数 。 １．２．２ 电荷模 型
根 据 对 膜 内 电荷 及 电 势 分 布 情 形 的不 同假 设 ， 电荷 模 型 分 为 空 间 电荷 模 型 （ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｃｈａｒｇｅ ｍｏｄｅ１）和 固定 电荷 模 型 （ｔｈｅ ｆ ｉｘｅｄ—ｃｈａｒｇｅ ｍｏｄｅ１）。空 间 电荷 模 型Ｉ 最 早 由 Ｏｓｔｅｒｌｅ等 提 出，此模 型 假设膜 由孔径 均一 且壁 面上 电荷 分布 均匀 的微 孔组 成 。微 孔 内的离子 浓 度和 电场 电 势分布 、离子 传递 和流 体流 动分 别 由 Ｐｏｉｓｓｏｎ—Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程 、Ｎｅｒｎｓｔ—Ｐｌａｎｋ方 程和 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ 方程 等来 描述 。固定 电荷模 型 ｌ５】最 早 由 Ｔｅｏｒｅｌｌ、Ｍｅｙｅｒ、Ｓｉｅｖｅｒｓ提 出， 因而又 称 ＴＭＳ模型 ， 此模 型 假设 膜相 是 一个 凝胶 层 而 忽略 膜 的微 孔结 构 ，离 子 浓度 和 电位 在膜 内任 意 方 向分 布均 匀 ，仅在 膜面 垂直 方 向因 Ｄｏｎｎａｎ效应 和 离子迁 移存 在一 定 的 电势 分布 和离 子浓 度分 布 。 １．２．３ 静 电排 斥和 立体 位 阻模 型
ＮＦ膜 具有 两个 显 著特 性Ｌ２Ｊ：一 是膜 的筛分 效 应 ：若物 质分 子量 在膜 截 留 的分 子量 范 围 内， 将被 膜截 留，反 之则透 过 ，纳滤 膜 的截 留分 子量 约为 ２００～２ ０００；二是膜 的 电荷 效应 ，又称 为
纳滤膜分离设备的应用领域
纳滤膜分离设备的应用领域
纳滤是较晚出现的新型分子级分离技术，介于传统分离范围的超滤与反渗透之间(恰好填补了超滤与反渗透之间的空白)，纳滤膜在渗透过程中截留率大于95%的小分子约为1nm(非对称微孔膜平均孔径为2nm)，故称为“纳滤”。
纳滤膜分离设备一个优点是能截留透过超滤膜的那部分小分子量的有机物，又能透析反渗透膜所截留的无机盐——也就是能使“浓缩”与脱盐同步进行。
其次，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得多。
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。
纳滤膜分离设备的应用：
1. 软化水处理
对于大多数溶解固体低于2000mg/l的水，纳滤膜可在70~100psi 的压力下生产饮用水。
而低压反渗透膜要在200psi下操作才能生产出较高质量的渗透水。
2. 饮用水有害物质的脱除
传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂滤和加氯消毒来去除水中的悬浊物和细菌，而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。
而纳滤膜由于本身的性能特点，可脱除河水及地下水中含有的三卤甲烷
中间体THM(加氯消毒时的副产物为致癌物质)、低分子有机物、异味物质、硝酸盐、氟、硼、砷等有害物质，因此纳滤十分适于饮用水领域。
3. 中水、废水处理
4. 食品、饮料、制药行业领域中的应用。
a、抗生素的纯化与浓缩
抗生素的相对分子质量多数在300——1200道尔顿之间。
抗生素的生产过程为先将发酵液澄清，用选择性溶剂萃取，再通过减压蒸馏得到抗生素产品。
以上就是为大家介绍的全部内容，希望对大家有帮助。
纳滤膜分离技术的应用领域
精品整理
纳滤膜分离技术的应用领域
纳滤膜分离技术是八十年代在反渗透复合膜基础上开发出来的，是超低压反渗透技术的延续和发展分支，早期被称作低压反渗透膜或松散反渗透膜。
目前，纳滤膜已从反渗透技术中分离出来，成为独立的分离技术。
纳滤膜的孔径为纳米级，介于反渗透膜(RO)和超滤膜(UF)之间，因此称为“纳滤“，弥补了两者之间的空白。
纳滤膜的表层较RO膜的表层要疏松得多，但较UF膜的要致密得多。
因此其制膜关键是合理调节表层的疏松程度，以形成大量具纳米级的表层孔。
纳滤膜主要用于截留粒径在0.1～1nm，分子量为1000左右的物质，可以使一价盐和小分子物质透过，具有较小的操作压(0.5～1MPa)。
纳滤技术的应用领域：
纳滤技术也是应用于海水及苦咸水的淡化方面。
由于该技术对低价离子与高价离子的分离特性良好，因此在硬度高和有机物含量高、浊度低的原水处理及高纯水制备中颇受瞩目，在食品行业中，纳滤膜可用于果汁生产，大大节省能源，在医药行业可用于氨基酸生产、抗生素回收等方面，在石化生产的催化剂分离回收等方面更有着不可比拟的作用。
纳滤膜及其应用
纳滤膜及其应用摘要：纳滤膜是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。
它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为150－500 左右，截留溶解性盐的能力为2－98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。
被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。
纳滤介于反渗透和超滤之间由于其截留的颗粒比超滤小些，其透过率比反渗透大些操作压力也不太高近十几年来发展迅速是当前膜分离技术与开发的热门研究课题之一。
本文综述了纳滤膜的特性、分离机理、研究现状及其在各方面的应用。
关键词：纳滤；纳滤膜；分离机理；制备方法；应用1、纳滤及纳滤膜的概述纳滤(NF)是20世纪80年代中期发展起来的介于超滤和反渗透之间的、同属于压力驱动的新型膜分离技术，适宜于分离相对分子质量在200 Da 以上、分子大小约为1 nm 的溶解组分，一般认为其截留相对分子质量在200〜1 000之间，对NaCl的截留率一般为40%〜90%,对二价或高价离子的截留率高达99%。
由于操作压力一般小于1.5 MPa,也被称为低压反渗透膜或疏松的反渗透膜。
纳滤膜的孔径通常为1〜10 nm,同时它是带电荷的，荷电纳滤膜可通过静电斥力排斥溶液中与膜上所带电荷相同的离子，通过静电引力吸附与所带电荷相反的离子。
因此，荷电膜对物质的分离性能主要是基于电荷效应和膜的纳米级微孔的筛分效应。
它的过滤范围介于反渗透和超滤之间，推动了膜技术及相关应用领域的发展，并已在石化、生化和医药、食品、造纸、纺织印染等领域及水处理过程中得到广泛应用[1]。
纳滤膜的一个很大特征是膜上或者膜中存在带电基团，因此纳滤膜分离具有两个特性,即筛分效应和电荷效应。
分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应。
膜的电荷效应又称为Do nnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。
纳滤膜在各领域中的应用
精品整理
纳滤膜在各领域中的应用
纳滤分离作为一项新型的膜分离技术，技术原理近似机械筛分。
但是纳滤膜本体带有电荷性。
这是它在很低压力下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。
纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业，诸如超纯水制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等实际分离过程中。
与超滤或反渗透相比，纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高脱除率，基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩(如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级和浓缩)、脱色和去异味等。
随着对环境保护和资源综合利用认识的不断提高，人们希望在治理废水的同时实现有价物质的回收，比如：大豆乳清废液中含有1%左右的低聚糖和少量的盐，亚硫酸盐法制备化纤浆和造纸浆过程出现的亚硫酸钙废液中含有2%～2.5%的六碳糖和五碳糖，制糖工业中出现的废糖蜜中含有少量的盐等等。
面向软化水处理的纳滤膜分离技术
化程度高 、 占地面积省等优点 ， 可克服石灰软化和离
子交换软化的缺点． 因此 ， 大量应用纳滤技术制取各
２ 软水用纳滤膜及选用
目前商品化 的纳滤膜品种很多 ， 根据其软化脱
收稿 日期 ： ０ ４ ７ ３ 修改稿收到 日期 ： ０ ４ １ —１ ２ ０ —０ —１ ； ２０ ０ １ 基金项 目：江苏省高校 自然科学基金项 目 作者简介 ：张显球 （ ９ １ ， ． １７ 一） 男 安徽安庆人 ， 博士生 ，讲师 ， 从事水处理技术教学 与科 研（ｈｎ ｘ ｎ ｉ＠ｎｎ ．ｄ ．ｎ ｚａｇ ｉ ｑ ａ ｕ ｊｕ ｅｕ ｃ ）
面 向软 化水处理 的纳滤膜分离技术
张显球 侯 小刚 ， ，张林 生２ ，吕锡 武２
（． １南京师范大学 动力工程学院， 南京 ２０ ４ ； ． １０ ２ ２ 东南大学 环境工程系 ， 南京 ２０ ９ ） １０ ６
摘 要 ： 多领域需要软化水而并非脱盐水． 很 利用纳滤膜对二价 离子（ａ Ｍｇ ，Ｏ０ ） ｃ２ ， ２ Ｓ ４ 高
种用途的软化水具有十分广阔的前景．
是除去水中成垢的金属离子（ａ ｃ２ Ｍｇ 而不是 和 ２ ）
尽可能地除去水 中的所有无机盐． 很多领域（ 软化饮 用水 、 中低压锅炉用水及循环水补给水等） 需要软化
１ 纳滤膜 的软水原理
商品化 的纳滤膜 一般具有荷 电的纳米微孔结 构， 离子在带电微孔 内进行扩散 和对流传递过程 时 受到立体阻碍和静电排斥两方面的作用［ ． ３ 相对单 ］ 价离 子 （ ， ａ Ｃ 一 而 言， 价 离 子 （ ａ Ｋ Ｎ ， １ ） 二 Ｃ２ ， Ｍ ， ） Ｓ 一 的离子价数高 以及扩散系数小 （ Ｄ４ 见表 １， ）纳滤膜对这 些离子基本不透 过而对 Ｋ Ｎ ， ， ａ Ｃ ｌ等单价离子可大部分透过 ， 达到软化而并 非完
纳滤技术及其在水处理中的应用
纳滤技术及其在水处理中的应用摘要纳滤是是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。
本文主要介绍纳滤技术在水处理的重要应用。
关键词：纳滤；纳滤膜；水处理膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
根据膜的孔径分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。
而纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在大于1nm的范围内，孔径为0.5~1nm，因此称纳滤。
基于纳滤分离技术的优越特性，为物理分离，分离效率高，操作简便，是一种很有发展前景的新型水处理技术。
操作压力低，跨膜压差一般为0.5-2.0MPa[1]。
纳滤分离技术具有两个特性[2]:第一，对水中的相对分子质量为数百的有机小分子成分具有分离性能；第二，对于不同价态的阴离子存在Donnan效应，并且它们的Donnan电位有较大差别，可让进料中部分或全部的无机盐透过。
物料的荷电性、离子价数和浓度对膜分离效应有很大影响。
纳滤膜按其材质分为有机高分子膜、无机膜和有机无机膜。
根据NF膜分离的特点，应用范围主要为三个方面：第一，对单价盐并不要求有很高的截留率。
第二，欲实现不同价态离子的分离。
第三，分离出某种相对分子质量的有机物。
有机高分子材料是工业化NF膜的主要材质，如醋酸纤维素、磺化聚砜、硫化聚醚砜、聚酰胺、聚乙烯醇等。
无机纳滤膜通常是不对称结构，由三种不同孔径的孔洞层组成，大孔的支撑体可以保证无机纳滤膜的机械强度，中孔的中间层可以降低支撑体的表面粗糙度，有利于微孔层的沉积，而微孔层决定着无机纳滤膜的选择渗透性。
如陶瓷膜材料。
有机物无机膜。
有机材料具有柔韧性好、透气性高、密度低的优点，但耐腐蚀性、耐温度性、耐溶剂性都比较差；而单纯无机膜虽然强度高、耐腐蚀、耐溶剂、耐高温，但比较脆难加工。
有机无机膜是在有机网络中引入无材料而形成的一种新型膜。
纳滤膜在水处理中的应用
纳滤膜在水处理中的应用吕 阎光明 李桂枝(北京工业大学建筑工程学院,北京100022)摘要 综述了纳滤膜的特点,包括孔径范围处于纳米级,膜体带有电性基团,操作压力低,对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子等。
介绍了纳滤膜在水处理中的应用,包括软化水处理、饮用水净化、地下水中硝酸盐的去除、二级污水的深度处理、工业废水的处理等。
关键词 膜分离 纳滤膜 水处理1 前言膜分离技术是一项新兴的高效分离技术,它具有分离处理中物质不发生相变,分离系数大,在常温下进行,适用范围广等特点,在水处理界越来越受到广泛的应用。
近些年出现的一种新型膜分离技术———纳滤(nanofiltration),又为利用膜法进行水处理提供了一种新的选择。
2 纳滤膜的特点纳滤(NF)研究开始于70年代末国外对NS-300膜的研究,膜组件于80年代中期形成产品,当时主要用于反渗透设备。
NF膜以醋酸纤维素2三醋酸纤维素(CA2CTA)膜,芳香族聚酰胺复合膜和磺化聚酚膜为主。
NF膜早期称为低压,疏松型反渗透(RO)膜,是80年代作为反渗透复合膜的替代产品出现的。
其准确的定义到目前为止,学术界还没有一个统一的解释,这里暂表达如下:孔径范围介于1～5nm,通常其操作压力小于115MPa,截流分子量界限200～1000Dalton。
对二价及多价离子有很高的去除率,达90%以上,对单价离子的截留率小于80%。
纳滤膜的一个很大特征是膜上或者膜中存在带电基团,它们通过静电相互作用,阻碍多价离子的渗透,这是纳滤膜在很低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。
纳滤膜的特点主要体现在以下几方面:(1)对不同价态离子截留效果不同,对单价离子的截留率低,对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。
对阴离子的截留率按下列顺序递增:NO-3,Cl-, OH-,SO2-4,CO2-3对阳离子的截留率按下列顺序递增:H+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Cu2+(2)对离子截留受离子半径影响,在分离同种离子时,离子价数相等,离子半径越小,膜对该离子的截留率越小,离子价数越大,膜对该离子的截留率越高。
反渗透、纳滤膜及其在水处理中的应用
反渗透、纳滤膜及其在水处理中的应用1. 反渗透及其发展以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术，三十年来取得了令人瞩目的巨大发展。
据有关文献估计，今天的分离膜世界市场规模已达到每年20亿美元以上。
表1和图1分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从中可以看出，除了透析膜主要用于医疗用途以外，几乎所有的分离膜技术均可应用石油、天然气及石油化工行业中去。
反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。
表1图11953年美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化，1960年美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜。
从此以后，反渗透膜开发有了重大突破。
膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到用表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜。
操作压力也扩展到高压( 海水淡化) 膜，中压( 醋酸纤维素) 膜，低压( 复合) 膜和超低压( 复合) 膜。
80年代以来，又开发出多种材质的纳滤膜。
膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势。
除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框式以外，又开发出回转平膜、浸渍平膜式等。
工业上应用最多的是卷式膜，它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场。
中空纤维膜在海水淡化应用中仍占有很高的份额。
今天世界上反渗透、纳滤膜水处理装置的能力已达到每天数百万吨。
目前世界最大的反渗透苦咸水淡化装置为位于美国亚利桑拿州的日产水量为28万吨的运河水处理厂，最大的反渗透海水化装置，位于沙特阿拉伯，日产水量为12.8万吨。
最大的纳滤脱盐软化装置位于美国佛罗里达州，日产水量为3.8万吨。
2. 国内反渗透膜及其应用我国从60年代中期开始研制反渗透膜，与国外起步时间相距不远，但由于原材料及基础工业条件限制，生产的膜元件性能偏低，生产成本高，还没有形成规模化生产。
相比而言，我国的超滤、微滤膜研制虽晚于反渗透，始于70年代，但目前已发展到数百个生产厂。
纳滤膜在水处理与回用中的应用现状
纳滤膜在水处理与回用中的应用现状1 引言近年来随着经济的高速增长、工业化和城市化的不断推进，由此而来的水环境污染及其防治问题引起了普遍的关注.一方面，天然水体水质不断恶化，传统处理工艺无法满足日益严格的水质标准的要求，为保证水质达标需要采取更为有效的水处理技术去除水中污染物;另一方面，为解决水资源紧缺的问题，扩大污水再生回用的处理量和再生水的使用量成为减轻城市水环境压力的有效途径之一.相比于其他处理技术，膜技术由于其良好而稳定的分离效果，近年来在水处理和回用方面取得了广泛的应用.纳滤作为一种介于超滤和反渗透之间的膜过滤技术，可以高效截留水中的多价盐和有机污染物，同时结合其对单价盐截留率相对较低的特点，纳滤对单价、多价离子混合体系具有很好的选择分离特性，近年来在饮用水软化、污水深度处理与回用、工业过程浓缩分离等方面得到了较为广泛的应用.本文从纳滤膜的由来和发展、纳滤膜的材质和性能特点、纳滤膜在水处理与回用中的应用、纳滤在应用中存在的问题等4个方面，总结了目前市场上的纳滤品种、性能以及纳滤膜在水处理与回用中应用情况，并针对纳滤膜在应用中存在的问题提出了可行的方法和建议，最后对纳滤膜未来的发展方向提出了展望.2 纳滤膜的由来和发展纳滤膜(nanofiltration，NF)起源于20世纪70年代，伴随着低压反渗透膜(reverse osmosis，RO)的诞生而发展的一种新型膜技术.一方面，传统RO的高操作压力造成了巨大的能耗;另一方面，RO的产水水质超过了当时人们对水的实际需求.因而需要一种相对反渗透而言，具有较低的溶质截留率和更大渗透通量的膜分离技术.纳滤膜最早被称为“疏松的反渗透膜”或“致密的超滤膜”，后来因普遍推测其可能具有1 nm左右的孔道而改称之为“纳滤膜”，但实际上纳滤膜名字的由来更主要是因为其截留的颗粒物的粒径是纳米级别(~1 nm，对应的分子量范围约为150~200 Da)，而并不是膜结构(如：膜孔径大小)本身是纳米级的.纳滤膜具有两个典型的特征：一是截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，纳滤膜的截留分子量通常在150~2000 Da范围内，而反渗透膜的盐截留率通常在90%以上、截留分子量在50 Da以下，超滤膜对盐的截留率一般在5%以下;二是纳滤膜表面分离层通常带有电荷，其表面电荷引起的电荷相互作用改变了纳滤膜的传质过程和纳滤膜对不同价态离子的截留能力，多数纳滤膜膜面带有负电荷，水溶液中带正电的离子会被膜面电荷吸引、带负电的离子则会被受到排斥而远离膜面，这种电荷效应被称为道南效应(Donnan effect)，纳滤对水中溶解盐的截留率往往同时受到盐离子体积大小和价态的影响，例如，对于Na2SO4、CaCl2和NaCl 3种常见盐截留率测试的标准物质的截留率顺序为：Na2SO4>CaCl2>NaCl.因此人们通常认为纳滤膜是一种具有纳米级微孔结构的荷电分离膜.纳滤膜最早应用于饮用水处理行业，由于其最初被专门研发用于水质软化，因此纳滤膜有时也被叫做软化膜.世界上第一个纳滤水厂就是专门针对水质软化的需求而设立的，其处理对象主要是地下水，地下水由于其中含有较高的有机物和盐度，需要经过软化处理后才能用于饮用水供给.对水中硬度的去除目前仍然是纳滤应用的主要方向之一，随着水质标准的日益严格，将纳滤用于水中溶解性有机物(dissolved organic matter，DOM)的去除也逐渐受到人们的关注.在水处理过程中，对天然有机物(natural organic matter，NOM)的去除通常是必须考虑的因素之一，尽管纳滤对水中有机物的截留率较反渗透低，但仍然可以满足生产过程中对NOM和色度物质的去除要求.通过对纳滤技术的认识和理解的不断深入，人们对纳滤在水处理中的应用范围有了更广泛的认识，从最初仅仅以水质软化为目的的简单应用，到把纳滤作为一种可以一步同时去除水中多种不同组分的高效净化技术.纳滤的这种可以一步去除硬度和多种其他微污染组分的特点引起了研究人员和饮用水公司的强烈兴趣，之后纳滤技术又被逐步被应用于水中病毒、农药和其他微污染物以及砷的去除，而相关研究则主要集中于在纳滤过程中不同组分物质的传质机理的研究，包括对传质过程的描述、传质模型的建立以及技术经济性的评估.尽管纳滤对硝酸盐的截留率并不高，但也有人尝试将纳滤技术用于水中硝酸盐的去除.此外，纳滤还被作为海水淡化工艺中反渗透的预处理工艺，由于纳滤在多价盐截留方面的优势，大大减轻了反渗透膜在实际运行过程中的结垢污染问题.一系列的中试试验和工程应用的结果表明，纳滤是一种可靠稳定的膜过滤技术，可同步截留水中的多价盐、有机物、病毒等多种有机和无机组分，达到水质净化的目的.3 纳滤膜的材质和性能特点经过了20世纪70年代到90年代的发展，纳滤膜技术在稳定性、选择性和通量方面取得了不断的进步，在水质净化、饮料乳制品分离浓缩、化工生产等行业得到了广泛的应用.目前纳滤可以实现对分子量范围在150~2000 Da的有机物以及单价/多价盐的混合溶液的浓缩、分离和纯化，其运行的操作压力一般在0.2~4.0 MPa之间.由于具有荷电效应，纳滤膜对水溶液中单价和多价离子具有选择透过性，二价和多价离子的截留率很高，一价离子的截留率较低.考察纳滤膜的主要性能指标有：溶剂渗透系数/渗透通量、溶质截留率和产水量/水回收率，与其他压力驱动膜过滤过程相似，通量或者是渗透系数的大小是决定膜性能的关键指标.除少数用于特殊溶剂过滤之外，多数纳滤膜采用亲水性材料制备.纳滤膜的截留率主要由分子尺寸、亲疏水性和电荷大小决定，此外，分子形状和偶极矩等因素可能也起到了重要的作用.溶液pH值的变化同时影响着膜面电荷和溶液电荷，纳滤膜对溶质的截留率可能因此而高于或低于预期值.对于纳滤膜系统来说，通常的水回收率在40%~90%之间，具体与处理对象和设计参数有关.目前市售的商用纳滤膜产品通常由聚合物支撑层组成的复合材料设计制作而成，按照膜结构类型主要有螺旋缠绕卷式结构(spiral wound，SW)、板框式结构(plate and frame)、中空纤维结构(hollow fiber)、毛细管结构(capillary)、管式结构(tubular)，其中螺旋卷式膜结构的膜元件占据了纳滤和反渗透膜全球市场份额的91%.由于设计上的特点，螺旋卷式膜结构的膜组件对颗粒物污染极为敏感，水中较高的颗粒物含量会导致膜系统产率的降低、缩短膜元件寿命，因此纳滤膜系统进水水质通常需要满足污染密度指数(silt density index，SDI) < 5的要求.常用的膜材料主要有聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)、聚乙烯(polyethylene，PE)、醋酸纤维素(cellulose acetate，CA)、聚丙烯(polypropylene，PP)、磺化聚砜(sulfonated polysulfone，SPS)、磺化聚醚砜(sulfonated polyether sulfone，SPES)、聚酰胺(polyamide，PA)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)和聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)等，其中聚酰胺材质通常被用于制备纳滤膜结构中的薄膜层.在纳滤膜品牌方面，目前应用较多的产品主要来自一些国际厂商，分别是陶氏化学(Dow-Filmtec)、通用公司(GE-Osmonics)、海德能公司(Hydranautics)、东丽(Toray)、科氏(Koch)和Trisep公司等.国内方面，纳滤膜产业还处于刚起步阶段，其中比较知名的有杭州水处理开发中心、厦门三达、时代沃顿等.陶氏化学(Dow-Filmtec)的纳滤膜主要分为NF270、NF90、NF200、NF 4种型号，其中NF90为全芳香高交联度聚酰胺膜，而其余的为聚哌嗪类(polypiperazine amide)复合膜，它通过改变哌嗪的解离度以控制纳滤膜对离子的截留性能，得到适于不同用途的纳滤膜产品.NF270产水量高，主要用于水中总有机碳(TOC)和三卤代烷(THM)前驱物的去除，对硬度去除率中等，对盐分去除率中等偏低(Table 1);NF200对除草剂和TOC具有很高的脱除率，对硬度的去除率中等;NF90能够高度脱除水中的盐分(90%)，除去除杀虫剂、除草剂和有机物外，还可有效去除硝酸盐、铁等离子;NF主要用于工艺物料浓缩，截留分子量200 Da以上的有机物而允许单价盐透过.表 1 市面常见商用纳滤膜基本性能参数通用公司(GE-Osmonics)的纳滤膜采用了专有的纳滤3层复合膜设计，产品主要有D-系列专利纳滤复合膜，截留分子量约为150~300 Da(中性有机物分子).D-系列纳滤膜包括DK 和DL两个型号，前者具有较高的多价盐脱除率(2000×10-6 MgSO4，>98%)，后者具有较高的产水量，两者均可用于染料、糖类氨基酸、肽的脱除或浓缩、氯化钠渗滤和金属回收等.GE 公司在耐高温和耐酸碱纳滤膜方面也显示出其优点，其Duratherm Exel耐高温纳滤膜在料液温度80℃可连续运行，Desal KH的运行pH值范围为0~14，较通常市售纳滤膜的pH耐受范围宽很多.海德能(Hydranautics)的ESNA系列产品为芳香族聚酰胺纳滤膜，可以有效脱除硬度、铁、色度及三氯甲烷(trichloromethane，THM)等物质，而且在极低压力下也可以获得高水通量.新研制的ESNA1-LF-LD和ESNA1-LF2-LD将LD技术抗菌性隔网技术与电中性低污染纳滤膜结合，全面提高了纳滤膜的抗污染能力.Trisep公司提供了多种不同截留分子量的纳滤膜产品，主要包括TS80、TS40、XN45、UA60、SB90、SBNF.TS80是一款截留分子量在100~200 Da的聚酰胺类纳滤膜，主要用于水质软化;TS40是一款截留分子量在200~300 Da的聚哌嗪类纳滤膜，主要用于食品、乳制品等其他工业应用;XN45膜截留分子量在500 Da，主要用于工业过程和低压水纯化;UA60截留分子量在1000~2000 Da，通常被认为是一种致密超滤膜或疏松纳滤膜;SB90是一款高通量醋酸纤维素膜，主要用于经常会用到氯消毒的饮料行业;SBNF是一款标称截留分子量在1000~2000 Da的醋酸纤维素纳滤膜，可用于水体的有机物和色度的去除.4 纳滤膜在水处理与回用中的应用据估计，到2019年纳滤膜的全球市场份额将达到4.451亿美元，同时在2015—2019年间将保持高达15.6%的年复合增长率(Compound annual growth rates，CAGRs).Rautenbach 等根据纳滤膜的传质分离特性，纳滤膜的应用可归纳为3个方面：①单价盐截留率不高(通常在20%~80%之间，与具体的水化学条件和膜品种密切相关);②不同价态离子的分离和纯化;③分子质量相对较高和相对较低的有机物的分离和浓缩.纳滤目前的主要应用领域集中在饮用水处理和污水的深度处理与回用等方面，纳滤可以处理的水源较多，包括地下水、地表水、污水以及作为脱盐过程前处理工艺的水源等，其中将纳滤作为脱盐工艺的前处理手段被认为是该过程的一个突破性的进展.纳滤可以很好地去除水中的浊度、微生物、硬度以及相当一部分的溶解盐，与反渗透相比较，纳滤的这些特点可以显著降低脱盐过程的操作压力，提高整个工艺的能源利用率，降低设备的投资和运行费用.4.1 饮用水处理纳滤膜技术近年来已经在饮用水软化、净化处理工艺升级改造中得到了广泛应用，并在长期运行使用中保持了稳定可靠的处理效果.纳滤膜不仅可以去除水中残留的微量化学物质(如农药、杀虫剂等)和消毒副产物(三卤甲烷、卤乙酸等)，截留水中藻类、细菌及病原微生物以保证生物安全性，去除重金属等有害的多价离子，保留水中部分对人体有益的矿物质，还能够在水源水质波动和应急性条件下保证最终供水水质的稳定，满足不同水源条件下的用水需求.纳滤膜在低压下具有较高通量，对单价、多价离子选择性分离程度较高，运行过程中的实际能耗和成本比反渗透膜更低.对于水源条件复杂且用水要求有较高的经济较发达的地区，纳滤膜技术作为饮用水深度处理工艺可能是更为合适的选择.目前纳滤膜在饮用水深度处理中已有较大规模的应用实例，且保持着快速强劲的增长势头.法国巴黎Mery-sur-Oise水厂在1999年建成了产水14×104 m3·d-1的纳滤膜系统，是世界上第一个大型纳滤膜系统，主要用于去除水中残留的杀虫剂和除草剂，并且可以向周边80万居民提供高品质的饮用水.法国东部Jarny水厂是第一个将高硫酸盐高硬度的矿井水作为饮用水水源的纳滤水厂，该厂采用NF70-345纳滤膜对原水进行处理，产水的总硬度去除率达98.7%、电导去除率96.3%，该厂每日产水3000 m3完全满足了周边用户的用水需求.经过9年时间的连续运行，尽管纳滤膜发生了不可逆膜污染导致通量衰减程度达到35%～40%，但整体仍处于良好的运行状态.20世纪末纳滤膜应用在美国迎来了爆发式增长，1992—1996年美国的纳滤装置以500%的速度增长，在美国已有超过100×104 m3·d-1规模的纳滤软化水装置在运转.以美国佛罗里达州为例，由于当地的饮用水水源多为浅层地下水，普遍存在盐度、硬度和某些金属离子以及有机物含量大幅超标的问题.为满足日益严格的用水水质要求，目前已有多座城市的水处理厂采用纳滤和反渗透工艺逐步替代常规的石灰软化和离子交换水处理工艺.同时，采用膜法软化水质还具有无污泥产生、无需再生、操作简便以及节省占地等优点，在投资建设和运行维护费用方面与常规方法相近.1996年建成的Hollywood水厂是当时佛州最大的纳滤水厂，产水量达6.8×104 m3·d-1(18 MGD)，为Hollywood市超过14万居民提供饮用水，建设投资超过1700万美元.此外，Deerfield Beach 市和Boca Raton市分别于2003和2004年建成投产了4.0×104 m3·d-1(10.5 MGD)和15.2×104 m3·d-1(40 MGD)的基于纳滤的饮用水处理系统，主要用于去除原水中的硬度、色度和消毒副产物(三卤甲烷、卤乙酸等).位于Fort Lauderdale市的Peele-Dixie水处理厂和Jupiter镇水处理厂分别采用了供水量达到4.5×104 m3·d-1(12 MGD)和5.5×104m3·d-1(14.5 MGD)的纳滤膜工艺，也取得了良好的处理效果.我国台湾高雄在2007年投运一套产水量27×104 m3·d-1的纳滤水厂，主要目的是去除水中的氨氮、消毒副产物等污染物质，是目前全球最大的纳滤净水系统.4.2 海水/苦咸水淡化早在1988年Plummer就采用4英寸纳滤膜NF-40开展了海水软化的研究，SO42-去除率达98%，Ca2+去除率达70%左右.纳滤膜软化能有效降低海水的硬度、总溶解固体(total dissolved solids，TDS)和有机物的含量，大大降低了CaSO4结垢的可能性，在海水淡化领域具有极大的应用潜力.Hassan等率先将纳滤膜用于海水反渗透(seawater reverse osmosis，SWRO)、多级闪蒸(multistage flash，MSF)及其组合工艺(SWRO-MSF)的预处理中，结果表明纳滤膜的加入显著降低了进水的硬度、微生物含量和浊度，也提高了SWRO和MSF 工艺的水回收率.纳滤膜预处理与反渗透相结合的海水淡化工艺(NF-SWRO)，可大幅降低反渗透膜表面的结垢与污染风险，显著提高反渗透系统的回收率，降低能耗和成本.由于纳滤膜能够大幅度地去除海水中易结垢的二价离子，NF-SWRO的RO浓水的结垢趋势大大降低，因而RO浓水可以继续浓缩数倍而无结垢风险.通过选择适宜脱盐率的纳滤与反渗透组合，可进一步提高脱盐效率.NF-SWRO工艺产生的浓盐水可用于无机盐工业生产，一方面，NF产水中主要盐分为NaCl，因而RO浓水可用于氯碱行业中氯的生产;另一方面，NF浓水中主要盐分为MgSO4，可用于镁金属行业.此外，纳滤膜对物质的选择透过特性使其在海水苦咸水资源利用方面前景广阔.Santafé-Moros等通过对市售商业纳滤膜的筛选发现，NF90和ESNA1-LF 具有较好的污染物去除效果，可满足苦咸水净化处理、饮用水供给的需求.4.3 污水深度处理与回用1)城市污水随着城市水资源的日益匮乏和日益严格的污水排放标准，传统的处理工艺已不能满足城市污水的深度处理和回用的需求，在水回用的驱动力下，膜技术在城市污水回用中得到了广泛应用，并取得了良好的效果.经过膜处理得到的再生水可用于农业灌溉、城市杂用、工业应用以及传统的地表地下水源的补给，成为了城市供水的第二水源，以北京为例，由于污水排放标准的不断提升，传统工艺已无法满足达标排放甚至污水回用的需求，而经过纳滤深度处理后的污水可以满足绝大多数污水回用水水质的需求.纳滤膜较反渗透膜最突出的优势在于其较低的操作压力带来的低能耗，但对单价离子和总氮的截留的不足限制了纳滤的应用范围.在多数工业应用中再生水的要求都较为严格，例如，澳大利亚昆士兰的Luggage Point 再生水厂的水质要求达到TDS 100 mg·L-1、总氮1 mg·L-1以满足炼油厂的需求;新加坡提供给半导体生产线的再生水水质要求达到TDS 100 mg·L-1、氨氮0.5 mg·L-1.而对于纳滤技术较为适宜的再生水项目是将再生水用于含水层、河流以及水库的水源补给.在美国佐治亚州的Gwinnette county，纳滤膜用于替代现有的高pH石灰-臭氧/GAC工艺，日处理量为2640 m3，可有效去除二级出水的TOC和氮素，出水水质可满足当地的用水需求.2)电镀废水电镀工厂往往产生大量废液，通常采取的处理方法有酸化、化学无害化、沉降和分离污泥等，但都存在处理步骤复杂，处理后产水中含盐量仍较高的问题，不能满足回用的需求.目前膜分离法处理电镀污水以MF+RO的双膜法组合工艺为主，其中RO对离子具有很高的截留率(>96%)，但同时由于双膜系统存在的膜污染以及对进水水质要求高等问题，整个膜系统的水回收率至多只能达到50%~65%，而如果在RO系统的基础上加入NF处理来进一步浓缩电镀废水，则可将系统的水回收率提高到90%.德国Salzgitter Flachstahl钢铁厂采用UF+NF 的双膜组合工艺处理电镀锌清洗废水，回收其中酸性漂洗水中的硫酸(H2SO4)和金属Zn2+并回用于生产工序，通过资源回收实现了显著的经济效益，通过该工艺仅用时13个月就收回了投资成本.3)纺织印染废水我国是纺织第一大国，受各种因素的影响，我国纺织印染业呈现高能耗、高耗水、高污染的“三高”特点.据统计，2013年我国纺织行业的废水排放量为21.5亿吨，排在重点行业废水排放量的第三位.纺织印染废水中含有大量的高色度、生物毒性的染料类物质和重金属，传统处理工艺难以去除废水中的色度物质，通常采用漂洗水稀释后排入城市污水处理厂管网.国务院新近发布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)中明确提出鼓励和推进纺织印染行业的工业水循环利用、抓好工业节水工作，而如何有效去除纺织印染废水中残留的大量有色物质和盐分，提高水资源的利用效率，实现纺织废水的再生回用，成为了今后纺织行业调整和发展的重点之一.纺织印染行业中大量使用的染料物质分子量通常分布在700~1000 Da范围内，非常适于纳滤膜技术处理.目前，纳滤膜已经在纺织废水的深度处理与回用中取得了一些应用，例如，通过废水的再生回用和有价盐分的回收，可以实现一定的经济效益，并在3年内收回工程的投资成本.Erkan Sahinkaya将活性污泥法与纳滤膜联用，纳滤膜在生化处理的基础上进一步去除水中的COD和色度物质以及盐度，可将出水水质提高到可回用的标准.李昆等采用MBR-NF组合工艺处理纺织废水厌氧池出水，通过将浓水回流至MBR池的方法可将系统水回收率提高至90%以上，而整个系统对纺织废水中污染物具有稳定高效的去除效果，其中纳滤出水TOC 低于4 mg·L-1，浊度、色度去除率分别高达99.64%和96.41%.Gozálvez-Zafrilla等比较了陶氏化学的NF90、NF200和NF270 3种膜对棉线厂废水的处理效果，发现NF90膜对COD 的去除率高达99%，同时盐的截留率也最高(75%~95%)，作者认为UF-NF双膜组合工艺能取得稳定优异的处理效果.Barredo-Damas等也发现UF与NF/RO组合不仅能够高效去除纺织废水的COD和电导率，而且显著降低膜通量的衰减速率.此外，混凝/絮凝与纳滤膜联用、砂滤/微滤与纳滤膜联用均被证明可在满足出水水质要求的同时有效降低膜污染状况的发生.还有研究考虑建立一个基于纳滤的综合处理系统用于纺织行业的污水回用，一方面将染料浴废水滤后浓水中的有价成分进行系统的分离和回收，另一方面在传统的污水处理工艺后加入纳滤处理工艺以提供高质量的再生水，回用于生产过程.有研究人员提出将化学法、生物法和膜工艺相结合的系统用于实现纺织行业的零排放，但距离实际应用还有较大距离.4)垃圾渗沥液垃圾渗沥液是垃圾填埋后发生的一系列复杂的水动力学和物理化学过程所产生的废液，它的组分特征和产生速度与填埋场的天气、垃圾的种类、填埋场的运行时长都密切相关.一般每1000 g垃圾渗沥液中含有2~15 g的固体物质，其组分中盐类约有1.3~12.3 g(单价盐占很大比例)、氮素0.3~2 g(氨氮占97%)以及少量的重金属(0.005~0.004 g).目前已有多种压力驱动膜用于垃圾渗沥液的处理，仅在德国就有超过70座基于膜技术的垃圾渗沥液处理厂在运行.因其对几乎所有污染物都有很高的截留率，RO膜在垃圾渗滤液处理方面得到了广泛的使用，而NF的应用较少.纳滤膜在德国有少量的工程应用，在法国、芬兰和瑞典有一些中试和实验室规模的研究，处理的对象主要是一些低浓度的垃圾渗沥液.在我国，NF在垃圾渗沥液处理工程中的应用常见于二级生化出水的深度处理，而采用RO-NF双膜联用，使用NF对RO过滤浓水脱盐的应用较少.将纳滤膜用于垃圾渗沥液处理需注意的问题主要有：①为减轻纳滤膜污染，使其在运行过程中保持较高的通量水平，需要对纳滤的进水进行预处理，通常可采用微滤、超滤等方法去除原水中的大分子和悬浮物等杂质;②若将NF作为污水处理的最后一步处理工艺，则需要在整体工艺设计时与其他工艺组合，比如水中氨氮类物质可使用生化法去除、NF过滤产生的浓水可采用活性炭吸附或者高级氧化的方法;此外，NF产水如需回用，产水中的单价盐含量也需要根据实际的水质要求考虑进一步脱除;③当进水中氨氮浓度较高时宜先采取氨吹脱、A/O式MBR进行硝化反硝化等方式去除水中高浓度氨氮，再进入NF系统以保证出水水质;④若采用NF-RO双膜组合工艺，可使用NF处理RO过滤的浓水，提高整个系统的水回收率，减少浓水处理量，同时可作为夏季降雨量大时的应急污水处理单元.。
解析纳滤膜分离技术在水处理领域的应用
解析纳滤膜分离技术在水处理领域的应用摘要：膜分离技术具有良好的分离性能，效果好，能耗低，是现代工业废水处理的有效方法。
本文对纳滤膜技术的分离机理及特点进行了介绍，对膜技术在废水处理中的应用进行了综述。
同时指出了现有膜技术存在的问题以及解决的方法。
最后对膜技术在废水处理中的应用前景作了展望。
关键词：废水处理；膜分离技术；机理；膜污染1、前言膜分离技术起源于20世纪初，初步成型于20世纪60年代。
其原理是利用一张具有选择透过性的薄膜，通过外力作用，来推动目标物质通过，从而实现对工业用水进行分离、提纯。
该技术具有高效分离、能耗低、无相变、设备简单易操作等优点，因此得以广泛应用于诸多行业，并且随着技术的不断进步和水资源匮乏的日益严重，作为可持续发展的关键共性技术之一，必将倍受重视，并继续在水资源开发和保护等传统产业和推进清洁生产等方面发挥更大的作用,因此被称为“21世纪的水处理技术”。
膜的孔径一般为微米级，根据孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为反渗透膜RO、纳滤膜NF、超滤膜UF、微滤膜MF等。
目前国内外膜分离领域研究的热点之一是纳滤膜分离技术，它是反渗透工艺为适应工业软化水的需求、降低经济成本、实现低操作压力而不断发展的新膜品种，在水处理领域有着广泛的用途。
同时本文也将主要阐述此类膜在生产生活中的各种具体应用。
2纳滤膜及其分离机理2.1纳滤膜的定义纳滤膜在早期被称为“低压疏松型反渗透膜”，是继典型的反渗透复合膜之后开发出来的。
其准确的定义到目前为止，还没有一个统一的解释，那么在这里按照孔径大小暂表达如下：纳滤膜的孔径，即透过物大小直径在1-10nm，科学家们推测在纳滤膜表面分离层可能拥有纳米级（10nm以下）的孔结构，所以习惯上称之为“纳滤膜”又叫“纳米膜”，部分称之为“纳米管”。
纳滤分离技术作为一项新型的膜分离技术，技术原理类似于机械筛分。
但是纳滤膜本体又带有电荷性。
这使得它在很低压力下仍具有较高脱盐性能，并且截留分子量为数百以上，这也是纳滤膜也可脱除无机盐的重要原因。
纳滤膜制取中、低压锅炉软化水
中 国给 水 排 水
２ ０ １１ ０ ２ Ｖｏ ． ８ ＣＨ Ｉ ＮＡ ＡＴＥＲ ＆ Ｗ Ａ Ｓ Ｗ ＴＥＷ ＡＴＥＲ Ｎｏ ９
．
纳 滤 膜 制 取 中 ＼ 压 锅 炉 软 化 水 低
闫光 明 ， 李桂 枝
（ 北京 工 业 大 学 建 筑工 程 学 院 ，北 京 １ ０ ２ ） ０ ０ ２
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中 硬 度 配 水 ３ ９ ５ ０ ． 高 硬 度 配 水 ５ ５ ９ ｌ ．
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１ ３ 试 验 内容 ．
通 过 对 市 政 自来 水 的处 理 确 定 影 响 膜 分 离 的 因
素 和 膜 分 离 的 最 佳 工 作 参 数 。 通 过 对 三 种 水 样 的 处
产 水 量 也 不 断 增 大 （ 图 ２ ， 在 实 际 应 用 中 为 延 见 ）但
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பைடு நூலகம்
４５ ・
维普资讯
２ ０ １１ ０ ２ Ｖｏ． ８
中 国给 水 排 水
表 ２ 一 级 纳 滤 膜 软 化 效 果 项 目
ＮＯ ９ ．
合体尺寸 变小 ， 其容 易在 压力 作用 下透 过膜 而 引 使 起 膜 通 量 的上 升 ； 离 子 也 是 以 水 合 物 的 形 式 存 在 盐
摘 要 ： 采 用 纳 滤膜 对 某 市 政 自来 水 和 另 两 种 中、 高硬 度 的 配 水 进 行 了软 化 处 理 。 结 果 表
明 ， 操 作 压 力 为 ０ ７ ａ 进 料 液 温 度 为 ５ ２ 在 ． ５ ＭＰ ， － ０℃ ， 支 膜 回收 率 为 ２ ％ 时 的 膜 分 离效 果 最 佳 。 单 ０ 采 用 一 级 纳 滤 膜 处理 工 艺 可 以 满足 中、 压 锅 炉 所 需 软 化 水 的 水质 要 求 ， 采 用 二 级 纳 滤 膜 处理 工 低 而
纳滤膜在水处理中的应用
纳滤膜在水处理中的应用纳滤膜在水处理中的应用可是个大热门话题，想想我们生活中，水是多么重要。
每天都离不开它，喝水、洗澡、做饭，真是无处不在。
要是水质不佳，那可真是让人抓狂。
想象一下，水龙头一拧，流出来的居然是浑浊不堪的水，谁能忍受啊？这时候，纳滤膜就像白衣骑士一样闪亮登场。
纳滤膜听起来可能有点高深，但其实它就像个过滤器，能把水里的脏东西给挡住。
说到这，大家是不是好奇，这个膜到底是怎么工作的呢？纳滤膜的原理其实简单得很。
它就像个筛子，不同的孔径能让不同大小的分子通过。
大分子、杂质、细菌都被拒之门外，而干净的水却能畅通无阻。
听起来是不是很神奇？更厉害的是，纳滤膜不仅能过滤掉脏东西，还能保留一些对人体有益的矿物质，简直是太贴心了。
想想，我们常喝的矿泉水，其实就是这个道理，水里那些健康的小矿物，纳滤膜都能帮你留下。
真是一举两得，谁不爱呢？再说说它的应用领域，简直是无所不能。
饮用水处理、工业废水回收、食品加工等等，统统都能派上用场。
尤其是在饮用水处理方面，咱们可不能马虎，得保证水质达标。
很多地方的自来水厂都在用纳滤膜，既提高了水质，又能减少水处理的成本，真是经济又环保。
想到这，心里不禁感叹，科技的发展真是让人眼前一亮。
使用纳滤膜也不是完全没有问题。
毕竟没有什么东西是完美的。
膜的使用寿命、清洗维护都是需要考虑的因素。
膜的表面容易被污染，得定期清洗，不然效果就打折扣了。
想象一下，一个工作辛苦的朋友，回家后不想洗碗，结果堆了一堆碗，最后只能花更多时间去收拾。
纳滤膜也有类似的问题，得时常“洗洗澡”，保持清洁才能发挥它的最佳状态。
纳滤膜的成本也是个不容忽视的问题。
有些小企业或者家庭可能觉得太贵，难以承受。
但从长远来看，投资一个好膜，能节省不少水处理费用，简直是物有所值。
就像买一双好鞋，虽然贵一点，但走起来舒适，没毛病。
选择纳滤膜，虽然前期投资大，但长久来看，真的是个不错的选择。
说到未来，纳滤膜的技术还在不断进步，未来会有更多的创新和改进。
纳滤技术简介及水处理中的应用
纳滤技术简介及水处理中的应用纳滤技术简介及水处理中的应用一、纳滤技术简介纳滤（NF）是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术。
纳滤膜的截留相对分子质量为200～1000，膜孔径约为1nm，适宜分离大小约为1nm 的溶解组分，故称为"纳滤"。
纳滤的操作压力通常为0.5～1.0 MPa，一般比反渗透低0.5～3 MPa，并且由于其对料液中无机盐的分离性能，因此纳滤又被称为"疏松反渗透"或"低压反渗透"。
纳滤技术是为了适应工业软化水及降低成本的需要而发展起来的一种新型的压力驱动膜过滤。
纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效地截留二价及高价离子和相对分于质量高于200 的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分子量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺低，因而被广泛应用于超纯水的制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。
纳滤膜的一个显著特征是膜表面或膜中存在带电基团，因此纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。
分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应。
膜的电荷效应又称为Donnan 效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。
对不带电荷的分子的过滤主要是靠筛分效应。
利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离; 而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应。
纳滤与超滤、反渗透一样，均是以压力差为驱动力的膜过程，但其传质机理有所不同。
一般认为，超滤膜由于孔径较大，传质过程主要为筛分效应; 反渗透膜属于无孔膜，其传质过程为溶解—扩散过程（静电效应）;纳滤膜存在纳米级微孔，且大部分荷负电，对无机盐的分离行为不仅受化学势控制，同时也受电势梯度的影响。
对于纯电解质溶液，同性离子会被带电的膜活性层所排斥，而如果同性离子为多价，则截留率会更高。
(参考)纳滤膜在水处理中的应用
纳滤膜在水处理中的应用膜分离技术作为“二十一世纪的水处理技术”具有广阔的发展前景，纳滤作为一种新型的膜分离技术，在水处理中有着广泛的应用。
应用水制备：纳滤膜最大的应用领域是引用水的软化和有机物的脱除。
传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉淀、砂滤和加氯消毒来去除水中的悬浮物和细菌，而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。
纳滤膜可以去除消毒过程产生的微毒副产物、痕量的除草剂、杀虫剂、重金属、天然有机物及硫酸盐和硝酸盐等。
因此称为21世纪饮用水净化的首选技术。
生活污水生活污水一般采用生物降解/化学氧化法结合处理，但氧化剂的用量太大，残留物多。
若在它们之间加上NF环节，使能被微生物降解掉的小分子（Mw<100）透过，而截留住不能生物降解的大分子（Mw>100）。
大分子物质进入化学氧化器后再去生物降解，这样就可充分利用生物降解作用，节约氧化剂和活性炭的用量，降低最终残留物含量。
重金属工业废水重金属工业废水包括金属加工生产、电镀等行业在生产过程中排放含有镍、铬、铜、铅、镉等金属离子的废水。
传统的处理方法是将其转化为盐而沉淀、去除，但容易产生二次污染的问题；而膜技术既可使废水达标排放，又可回收有用物质。
炼油厂综合废水炼油厂综合废水是一种成分复杂，不易处理的工业废水，一般有三个来源：炼油厂工艺废水；成品油的脱水；厂区生活污水。
由于目前对石油化工行业的吨油耗水量提供了更严格的要求，因此炼油工业废水的深度处理回用被逐步提到了重要地位。
大多数回用领域并不需要过高的脱盐率，因此反渗透设备较高的运行压力会使得成本过高。
而运行压力低、产水水质好的纳滤膜在炼油废水处理会用上具有优势。
垃圾渗滤液处理垃圾渗滤液具有水质复杂、COD和氨氮浓度高、水质变化大等特点，目前主要处理方法为为厌氧好氧等生物处理法，但中后期渗滤液中含有很高浓度的溶解有机质，这类物质可生化性差，导致生化法出水难以达标排放。
与生化法相比,膜分离技术受原水水质的变化影响小，能够保持出水水质稳定，在垃圾渗滤液这样高浓度、难降解废水的处理中具有明显的优势。
纳滤膜在软化给水中的应用
纳滤膜在软化给水中的应用
利用纳滤膜对不同价态离子的选择透过性而实现对水的软化，纳滤软化在去除硬度的同时，还可以去除其中的浊度、色度、有机物与合成有机物，其出水水质明
显优于其他软化工艺。
锅炉用水的软化因各地的水质各不相同，其硬度也相同，中国很多市政自来水的钙、镁离子含量超标导致水质硬度过高。
采用邦尼公司的NFLD型高脱盐纳滤膜设备对锅炉用水进行处理，可有效的脱除水中的杂质和硬度，从而延长锅炉的使
用寿命，改善出水水质。
纳滤膜代替传统的软化工艺，用于供给水和工艺料液中的去除硬度、臭味和其他
污染。
其优点是
①无须再生
②没有沉积物的生成
③对颜色及其他有机污染物有很高的截留率
④完全截留悬浮固体
⑤系统稳定、维护简单。
纳滤膜及其在水处理中的应用
纳滤膜及其在水处理中的应用（化学 YY 指导老师 WLZ）摘要纳滤技术作为一种新型的膜分离技术，近年来得到国内外专家学者的广泛关注和深入研究。
本文简要介绍了纳滤膜的材料、制备以及组件，分析了纳滤分离技术现有的各种分离机理和模型，并阐述了纳滤膜技术在工业水处理、饮用水制备、染料工业水处理、食品工业水处理等方面的研究现状，展望了纳滤膜技术的发展前景。
[关键词] 纳滤膜,水处理,综述NANOFILTRATION MEMBRANE AND ITS APPLICATION IN WATERTREATMENTABSTRACTNanofiltration technology as a new type of membrane separation technology in recent years, widespread concern and in-depth study of experts and scholars at home and abroad. This article briefly describes the materials, fabrication, and component of the nanofiltration membrane, Nanofiltration technology of various separation mechanism and model, and described the nanofiltration membrane technology in industrial water treatment, drinking water preparation, dyes, industrial water processing, food industry, water treatment, research status, future prospects for the development of nanofiltration membrane technology.[Key words] nanofiltration membrane,water treatment,review目录摘要 (i)ABSTRACT (ii)前言 (1)1 纳滤膜的制备 (1)1．1 纳滤膜材料 (1)1．2 纳滤膜制备方法 (2)1．3 纳滤膜组件 (2)2 纳滤膜的分离机理 (3)2.1膜过程的不可逆热力学模型 (4)2.2空间位阻－孔道模型[6] (4)2.3溶解－扩散模型[7] (4)2.4 Donnan 平衡模型 (5)2.5 扩展的Nernst－Plank 方程模型 (5)2.6 电荷模型 (5)2.7 静电排斥和立体位阻模型 (6)3 纳滤膜在水处理中的应用 (7)3.1纳滤膜在工业水处理中的应用 (7)3.2纳滤膜在饮用水制备中的应用 (8)3.3 在染料工业水处理中的应用 (8)3.4 在食品工业水处理中的应用 (9)3.5其它方面的应用 (9)4 结论和展望 (10)致谢 (11)主要参考文献 (12)前言水是生命之源,能源之本，同时也成为各国之间争夺的宝贵资源。
谈纳滤膜水处理技术在净水工艺中的应用
谈纳滤膜水处理技术在净水工艺中的应用摘要：水处理膜技术是现阶段最先进的净水技术，能够满足居民用水和工业废水处理的基本需求，在水处理领域具有更广泛的应用前景，因此，深入研究水处理膜技术的发展现状至关重要关键词：纳滤膜; 净水工艺; 应用引言水处理膜技术是指利用生物膜材料分离去除水中的杂质，实现净化处理目的。
不同类型的生物膜在水处理方面有不同的功能，例如用于处理含氟液体废物的双极膜和用于海水淡化的过滤膜。
因此，膜技术在水处理领域具有良好的发展前景，分析发展现状和趋势可以促进水处理膜技术的发展。
一、基本概念膜技术的基本原理是过滤，其中中心装置是薄膜，这是一种由高无机和有机分子材料组成的过滤装置，使水柱能够在应用中穿过薄膜——此时薄膜可以利用相关能量过滤出杂质等物体，同时进行分离、净化、富集和清洗。
同时薄膜非常薄轻巧，因此易于应用，也可以根据实际材料对薄膜进行配置，水处理可以有针对性地进行。
此外，膜技术在水处理中已发展成多种应用形式。
最常见的是NF(纳滤膜技术)、UF(超滤膜技术)、MF(微滤膜技术)、LM(液膜技术)、FO/RO(正/反渗透膜技术)等。
不同形式膜的应用条件不同，必须根据实际情况选择。
膜技术具有易用性、再循环、可操作性和占地面积小等特点，因而得到广泛应用。
二、我国水处理膜技术存在的问题我国与发达国家之间仍然存在差距。
尽管中国现在已经从许多外国企业的经验中吸取教训，并与一些外国企业合作，但基础技术仍存在很大差距，因此产品的完成和性能无法与产品相提并论而且国外的优势使它们占据了更大的市场份额，工业链的改善使它们能够大量生产膜产品，中国今后在水处理膜技术方面还有很多工作要做。
城市居民可以获得各种各样的饮用水来源，包括地表水、地下水和海水淡化。
在这些来源中，地表水和地下水极易受到工业废水的污染以及较多杂质的降水的影响；海水淡化更加困难。
由于水质复杂多变，供水或脱盐设施的膜的适应能力有限，导致水的净化程度不足以达到民用水质标准。
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纳滤膜在制取中、低压锅炉软化水中的应用
采用纳滤膜对某市政自来水和另两种中、高硬度的配水进行了软化处理。
结果表明，在操作压力为0.75 MPa，进料液温度为5～20℃，单支膜回收率为20%时的膜分离效果最佳。
采用一级纳滤膜处理工艺可以满足中、低压锅炉所需软化水的水质要求，而采用二级纳滤膜处理工艺可以满足蒸汽锅炉所需软化水的水质要求。
1 试验方法
1.1 超滤纳滤膜工艺流程
试验工艺流程：原水→活性炭柱→保安过滤器→泵→纳滤膜→出水。
其中活性炭柱用于吸附水中的余氯，保安过滤器用于进一步去除水中杂质以减轻纳滤膜负荷，纳滤膜采用美国OSMONICS的HL4040F 型纳滤膜。
1.2 水质
试验水质
项目硬度(mgCaCO3/L) 电导率(μS/cm) 碱度(mgCaCO3/L)
Ca2+(mg/L) Mg2+(mg/L)
市政自来水 160.5 235 142.9 42.07 13.73
中硬度配水 309.5 390 252.5 79.70 26.89
高硬度配水 515.9 660 395.3 134.50 43.50
1.3 试验内容
通过对市政自来水的处理确定影响膜分离的因素和膜分离的最佳工作参数。
通过对三种水样的处理确定不同中、低压锅炉所需的处理工艺流程。
2 结果与分析
2.1 影响膜分离的因素
① 操作压力
膜的脱盐率、脱硬度率、脱碱度率经过峰值0.75MPa后有所回落并趋于稳定(见图1)，这可以用溶解—扩散模型解释。
虽然随着操作压力的增大膜的产水量也不断增大(见图2)，但在实际应用中为延长膜的使用寿命和降低能耗，操作压力不宜过大。
② 温度
温度与脱除率、膜通量的关系分别见图3、图4。
保持合理的料液温度对膜的脱除率有重要影响。
根据溶解—扩散模型，温度升高则膜内的通道由于聚合物分子链段运动剧烈而变大，
使溶剂更容易透过，从而引起膜通量的上升。
同时，由于水是在氢键作用下以缔合体(cluster)形式存在的，而这种缔合体的大小取决于温度，提高料液温度后水的缔合体尺寸变小，使其容易在压力作用下透过膜而引起膜通量的上升;盐离子也是以水合物的形式存在的，温度的升高使水合离子的半径减小，这就增大了盐离子的透过率，从而引起截留率的下降。
通过试验确定出最佳料液温度为5～20 ℃。
③ 回收率
对于每一支膜都希望有较高的回收率，这样在整个膜系统中可以提高系统的回收率，降低系统造价，但是过高的回收率又会降低膜的出水水质、增加膜的浓差极化度。
通过试验确定出单支膜的最佳回收率为20%。
2.2 纳滤膜对水的软化效果
针对三种水样进行了纳滤膜软化水的效果试验，以确定其用于中、低压锅炉软化水的工艺流程。
① 热水锅炉所需软化水的制取
《中低压锅炉水质标准》(GB 1576—85)规定热水锅炉的补给水采用化学处理后其硬度应低于60 mgCaCO3/L。
据此标准拟采用纳滤膜一级过滤对三种水进行处理，对出水水质进行了分析。
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试验表明，采用一级纳滤膜过滤就可以满足热水锅炉补给水的水质要求。
表2 一级纳滤膜软化效果
项目硬度(mgCaCO3/L) 电导率(μS/cm) 碱度(mgCaCO3/L) Ca2+(mg/L) Mg2+(mg/L)
市政自来水 21 49 24 4.2 2.78
中硬度配水 34 70 42 7.2 3.89
高硬度配水 55 110 67 13 5.96
②蒸汽锅炉所需软化水的制取
《中低压锅炉水质标准》(GB 1576—85)规定蒸汽锅炉的补给水采用化学处理后其硬度应低于3mgCaCO3/L。
此标准对水质要求比热水锅炉高，拟采用二级纳滤膜过滤对三种水样进行处理。
项目硬度(mgCaCO3/L) 电导率(μS/cm) 碱度(mgCaCO3/L) Ca2+(mg/L) Mg2+(mg/L)
市政自来水 1.0 15 2.0 0.56 0.09
中硬度配水 2.0 17 2.5 0.7 0.15
高硬度配水 2.8 21 5.0 0.82 0.92
采用二级纳滤膜过滤，出水水质可以满足蒸汽锅炉所需软化水水质标准。
综上所述，纳滤膜能有效地去除硬度，采用纳滤膜处理中、低压锅炉软化水在技术上是可行的。
莱特莱德销售的纳滤膜、世韩超滤膜等采用先进的技术研制而成，使用寿命较长且水质处理效果显著。