第三章_纳滤
纳滤膜的结构以及原理
纳滤膜的结构以及原理一、纳滤膜的定义透过物大小在1－10nm，膜表面分离层可能拥有纳米级（10nm以下）的孔结构，故习惯上称之为“纳滤膜”又叫“纳米膜”、“纳米管”。
二、纳滤膜工作原理纳滤是在压力差推动力作用下，盐及小分子物质透过纳滤膜，而截留大分子物质的一种液液分离方法，又称低压反渗透。
纳滤膜截留分子量范围为200-1000MWCO，介于超滤和反渗透之间，主要应用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。
三、纳滤膜概述1.纳滤系统多采用错流过滤的方式。
错流方式避免了在死端过滤过程中产生的堵塞现象：料液流经膜的表面，在压力的作用下液体及小分子物质透过纳滤膜，而不溶性物质和大分子物质则被截留；2.料液具有足够的流速可将被膜截留的物质从膜表面剥离，连续不断的剥离降低了膜的污染程度，因而可在较长的时间内维持较高的膜渗透通量。
3.错流过滤是最有效、最可靠、最可以创造经济效益的膜分离手段。
4.错流过程同时避免了在死端过滤(如板框压滤机、鼓式真空过滤机)过程中依靠滤饼层进行过滤的情况，分离发生在膜表面而不是滤饼层中，因而滤液质量在整个过程中是均一而稳定的。
滤液的质量取决于膜本身，使生产过程完全处于有效的控制之中。
四、卷式纳滤膜的结构卷式纳滤膜组件设计简单，填充密度大，内部结构为多个“膜袋”卷在一多孔中心管外形成，膜袋三边粘封，另一边粘封于多孔中心管上，膜袋内以多孔支撑材料形成透过物流道。
膜袋与膜袋间以网状材料形成料液流道，料液平行于中心收集管流动，进入膜袋内的透过物，旋转着流向中心收集管，并由中心收集管流出。
五、系统操作规程A.系统启动前的准备工作检查物料的供应是否正常。
检查所有的电器设备连接和接地是否完好。
检查所有的仪表是否完好。
检查所有的管道、阀门是否完好。
检查所有的泵的润滑。
进料前保证系统内充满水。
启动系统电源，点动所有的泵，检查泵的旋转方向是否正确。
B.系统运行程序1、打开系统进料管路阀门：进料罐底阀，保安泵进出口阀，过滤器进出口阀，输送泵泵进出口阀；打开纳滤系统内相关阀门：循环泵出料阀，膜设备进料阀，膜设备出料阀，膜设备滤出液阀，打开浓缩液出口阀；膜运行模式切换成恒流量模式；启动保安泵泵，使系统保持相应压力，用料液充满膜系统。
纳滤(NF)
CA-RO膜的开发
RO复合膜的开发 （1972年NS-100）
1995年 开发
低压高截留率RO膜
NaCl截留率≥99% NTR-759H、 BW-30(即FT-30)、
SU-700
4
微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF） 反渗透（RO）
细菌、病毒 悬浮颗粒
蛋白质、酶等 大分子有机物 抗生素、合成药、染料 二价及多价盐、二糖等
单价盐（NaCl、KCl等）
水
膜分离特性示意图
Nanofiltration membranes
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第二节. 纳滤膜的分离机理
与UF膜相比，NF膜有一定的荷电容量，对不同价态的离子 存在Donnan效应；与RO膜相比，NF又不是完全无孔的， 因此其分离机理在存在共性的同时，也存在差别。
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非平衡热力学的研究是对唯象理论的研究，它可用于描绘 一个体系同时伴生（或称耦合）两个或几个过程，也即体 系中有几个“物流”和几个相应的共轭力。膜渗透作用正 是如此。
膜可以划成很多薄层来考虑，正如非平衡热力学假定，体 系划分为很多小体积元，则每个体积元都可作为平衡体系 加以处理，并定义出热力学函数，称为局部平衡原理，这 是非平衡热力学中的连续性体系部分。非平衡体系中，相 邻的体积元之间并不达到平衡，可有能量和物质的流动， 这是非平衡热力学中的不连续体系部分。这种自发的变化 是不可逆过程，故非平衡热力学又称不可逆过程热力学。
Nanofiltration membranes
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一、转化法
可分为UF膜转化法和RO膜转化法
UF膜转化法——先制得较小孔径的UF膜， 然后对其进行热处理、荷电化后处理，使膜 表面致密化。
纳滤系统工作原理
纳滤系统工作原理一、引言纳滤系统是一种常见的水处理系统，其主要作用是通过物理过滤的方式去除水中的悬浮颗粒、胶体和高分子有机物等杂质，从而提高水的品质。
本文将详细介绍纳滤系统的工作原理。
二、纳滤系统概述纳滤系统是由进水管道、预处理装置、纳滤膜组件、回收管道和控制系统等组成。
其中，进水管道将原始水送入预处理装置，经过混合反应后进入纳滤膜组件进行过滤，再通过回收管道将过滤后的水送出。
控制系统则用于监测和调节整个过程。
三、预处理装置预处理装置包括药剂投加装置和混合反应器。
药剂投加装置用于向原始水中添加化学药剂，如氯化铁等，在混合反应器中与杂质发生反应，并形成较大的颗粒沉淀，以便于后续的过滤操作。
四、纳滤膜组件1. 纳滤膜纳滤膜是一种孔径大小在0.001~0.1μm之间的多孔性薄膜，其主要作用是通过物理过滤的方式去除水中的悬浮颗粒、胶体和高分子有机物等杂质。
纳滤膜的材料一般为聚酰胺、聚酯等高分子材料。
2. 纳滤膜组件纳滤膜组件是由多个纳滤膜堆叠而成，形成一个过滤单元。
每个过滤单元内的纳滤膜数目和厚度可以根据需要进行调整。
在使用前，需要对纳滤膜进行清洗和消毒处理。
五、过程参数1. 进水压力进水压力是指原始水进入预处理装置后所受到的压力，一般为0.2~0.5MPa。
2. 进水流量进水流量是指单位时间内原始水进入预处理装置的体积。
根据不同的需求，进水流量可以进行调节。
3. 操作温度操作温度是指纳滤系统运行时所维持的温度范围。
一般情况下，操作温度为10~40℃之间。
4. 回收率回收率是指经过过滤后能够回收利用的水量与总进水量之比。
在实际操作中，回收率一般在70%以上。
六、工作原理纳滤系统的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 原始水进入预处理装置，添加化学药剂进行混合反应，形成较大的颗粒沉淀。
2. 经过预处理的水进入纳滤膜组件，经过物理过滤去除水中的悬浮颗粒、胶体和高分子有机物等杂质。
3. 过滤后的水通过回收管道送出，可以进行二次利用或排放。
荷负电强化纳滤膜的制备及其应用研究
荷负电强化纳滤膜的制备及其应用研究摘要纳滤作为一种可操作性强，适应性较高的新型分离技术，越来越广泛地应用于人类生产生活中的各个方面，如污水处理，饮用水纯化，产物提纯等。
现有的商业纳滤膜多数基于胺类单体与酰氯类单体进行界面聚合反应制备而成，产品性能较稳定，可满足绝大多数的生产需求。
然而此类纳滤膜存在的一个缺点是，随溶液pH值下降膜表面带电基团被质子化，纳滤膜的荷负电性能逐渐被削弱。
本文提出将强酸性基团(-SO3H)引入分离层中，藉以提高纳滤膜在低pH条件下的荷负电稳定性，使纳滤膜的应用范围得到进一步的拓宽。
首先，论文将2, 5-二氨基苯磺酸(DABSA)与哌嗪(PIP)共混，在超滤膜支撑层表面与TMC进行界面聚合反应制备出I型荷负电强化纳滤膜(NF-PD)，同时制备出等通量的哌嗪-聚酰胺纳滤膜(NF-P)。
用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)，X射线光电子能谱(XPS)，zeta电位表征纳滤膜的表面形貌、化学组成和荷电性能，并进一步表征纳滤膜分离层孔径、渗透率以及盐分离性能等，最后系统性探究该纳滤膜在不同条件下对Na2SO4、Cr(VI)的分离性能。
结果表明NF-PD在低pH值条件下对Na2SO4的截留率为~92%，对Cr(VI)的截留率可达60-80%，与此同时NF-P对Na2SO4、Cr(VI)的截留率分别低于80%、50%，且随着pH值的降低截留率差异进一步增大，说明经过荷负电强化的NF-PD更适应低pH条件下的分离过程。
论文进一步探究了环境条件对荷负电强化纳滤膜盐分离性能的影响。
论文分析了NF-PD和NF-P在不同pH值条件下对不同浓度Na2SO4、MgSO4和MgCl2的截留率变化规律。
结果表明两种纳滤膜对Na2SO4的截留率都随pH值下降而降低，但NF-PD的截留率下降幅度低于NF-P；对于MgCl2而言，截留情况则正好相反；对于MgSO4而言，纳滤膜主要通过孔径筛分效应对其分离，其截留率的高低主要取决于纳滤膜孔径的大小，因此pH值变化对其截留率变化影响较小。
简述纳滤的工作原理
简述纳滤的工作原理
纳滤（Nanofiltration）是一种膜分离技术，利用一种名为纳滤膜的多孔膜来分离溶液中的溶质。
纳滤膜的孔径大小介于反渗透膜和超滤膜之间，通常为0.1-1纳米。
纳滤的工作原理基于两种主要机制：压力驱动和孔径排除。
首先，通过施加压力将待处理的溶液（即进料）推动通过纳滤膜。
高压会推动水分子通过纳滤膜孔洞，但相对较大的溶质分子可能被滤除。
其次，根据溶质的分子大小和溶液的化学特性，纳滤膜的孔径大小可以选择性地排除溶质。
较大的分子将被留在膜表面上，而较小的分子则可以通过孔洞进入膜的另一侧。
这种选择性透过过程被称为孔径排除。
纳滤可以用于去除溶液中的大部分有机物、离子和微粒。
对于溶液中的溶质，通常需要进一步进行优化，以确定适当的工作条件和选择合适的纳滤膜孔径大小。
总之，纳滤工作原理是通过压力驱动将溶液推动通过纳滤膜，利用孔径排除机制分离溶质，达到纯化和浓缩溶液的目的。
环境工程原理复习总要
土壤中的污染物：重金属、挥发性有机物、原油等。
土壤污染的危害：(1)通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;(2)污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入; (3)通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
固体废弃物的定义：人类活动过程中产生的、且对所有者已经不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质。
“工业固体废物(废渣)”、“城市垃圾”固体废弃物对环境的危害：(1)通过雨水的淋溶和地表径流的渗滤，污染土壤、地下水和地表水，从而危害人体健康；(2)通过飞尘、微生物作用产生的恶臭以及化学反应产生的有害气体等污染空气；(3) 固体废弃物的存放和最终填埋处理占据大面积的土地等。
本课程的主要内容：（1）环境工程原理基础：重点阐述工程学的基本概念和基本理论，主要内容有物料与能量守恒原理以及热量与质量传递过程的基本理论等。
（2）分离过程原理：主要阐述沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的机理和基本设计计算理论。
（3）反应工程原理：主要阐述化学与生物反应计量学及动力学、各类化学与生物反应器的解析与设计理论等。
课程学习的目的：(1)系统、深入学习环境净化与污染控制工程的基本技术原理(2)工程设计计算的基本理论以及分析问题和解决问题的方法(3)为后续的专业课程学习和解决实际工程问题打下良好的基础。
第二章质量衡算与能量衡算通量：单位时间内通过单位面积的物理量称为该物理量的通量。
通量是表示传递速率的重要物理量。
单位时间内通过单位面积的热量，称为热量通量，单位为J/（m2·s）；单位时间内通过单位面积的某组分的质量，成为该组分的质量通量，单位为kmol/（m2·s）；单位时间内通过单位面积的动量，称为动量通量，单位为N/m2。
总衡算：研究一个过程的总体规律而不涉及内部的详细情况；可以解决环境工程中的物料平衡、能量转化与消耗、设备受力，以及管道内的平均流速、阻力损失等。
造纸行业废水处理及零排放技术方案
造纸行业废水处理及零排放技术方案第一章废水处理概述 (2)1.1 造纸行业废水特点 (2)1.1.1 概述 (2)1.1.2 废水来源及特点 (3)1.1.3 预处理技术 (3)1.1.4 生化处理技术 (3)1.1.5 深度处理技术 (4)1.1.6 零排放技术 (4)第二章预处理技术 (4)1.1.7 废水预处理目的 (4)1.1.8 废水预处理方法 (4)1.1.9 物理预处理技术的优化 (5)1.1.10 化学预处理技术的优化 (5)1.1.11 生物预处理技术的优化 (5)第三章生物处理技术 (5)1.1.12 概述 (5)1.1.13 好氧生物处理技术 (5)1.1.14 厌氧生物处理技术 (6)第四章物理化学处理技术 (7)1.1.15 技术原理 (7)1.1.16 技术流程 (7)1.1.17 影响因素 (7)1.1.18 技术原理 (7)1.1.19 技术流程 (8)1.1.20 影响因素 (8)1.1.21 技术原理 (8)1.1.22 技术类型 (8)1.1.23 影响因素 (8)第五章深度处理技术 (8)1.1.24 概述 (8)1.1.25 物理消毒技术 (9)1.1.26 化学消毒技术 (9)1.1.27 生物消毒技术 (9)1.1.28 概述 (9)1.1.29 吸附法 (9)1.1.30 氧化法 (9)1.1.31 生物法 (9)1.1.32 概述 (10)1.1.33 物理法 (10)1.1.34 化学法 (10)1.1.35 生物法 (10)第六章回用技术 (10)第七章零排放技术 (11)第八章自动化控制系统 (13)1.1.36 设计原则 (13)1.1.37 设计内容 (13)1.1.38 运行维护原则 (14)1.1.39 运行维护内容 (14)第九章环保与安全 (14)1.1.40 概述 (14)1.1.41 废水处理设施对环境的影响 (14)1.1.42 环保措施 (15)1.1.43 安全生产 (15)1.1.44 应急预案 (16)第十章项目实施与管理 (16)1.1.45 项目背景与目标 (16)1.1 项目背景 (16)1.2 项目目标 (16)1.2.1 项目策划 (16)2.1 项目实施方案 (16)2.2 项目进度安排 (17)2.2.1 项目实施 (17)3.1 项目组织与管理 (17)3.2 项目实施步骤 (17)3.2.1 运行维护管理目标 (17)1.1 保证废水处理设施正常运行 (17)1.2 降低运行维护成本 (17)1.3 提高废水处理效果 (18)1.3.1 运行维护管理内容 (18)2.1 设备管理 (18)2.2 工艺管理 (18)2.3 质量管理 (18)2.4 安全管理 (18)2.4.1 运行维护管理措施 (18)3.1 建立健全运行维护管理制度 (18)3.2 加强员工培训 (18)3.3 优化运行维护流程 (18)3.4 引入先进技术 (18)第一章废水处理概述1.1 造纸行业废水特点1.1.1 概述造纸行业作为我国重要的基础原材料产业，其生产过程中产生的废水问题一直备受关注。
纳滤
1.1 反渗透和纳滤技术发展历史自从上世纪五十年代未六十年代初期，反渗透（RO）和纳滤（NF）技术产品商品化投放市场，尤其是陶氏化学公司全资子公司发明的超薄聚酰胺复合膜进入实用阶段，使得RO和NF成为实用化的化工分离单元，它们的应用领域得到不断地扩展。
起初，反渗透主要用于海水和苦咸水脱盐，由于工业领域对保护水源、减少能耗、控制污染以及从废水中回收有价值物质的需求日益增加，反渗透和纳滤的新用途变得更有经济价值。
此外，伴随着膜分离技术的发展，促进了生物技术和制药行业的技术进步，相对于传统蒸馏法，膜法分离浓缩技术更加节省能量消耗，同时也不会引起产品热分解变质。
1963年在美国明尼苏达州明尼亚波里斯市开展的膜基础研究，成为成立FilmTec公司和著名的FILMTECtmFT30 膜化学的技术基础。
自从那时起，原有产品得到不断地改进，并不断地推出了新产品，提高了膜元件地产水水质，降低了水处理总成本。
现在反渗透膜能够在显著地降低运行压力的条件下，实现更高的脱盐率和产水量，纳滤膜也可在相对低的操作压力下提供对某些盐类或化合物的更高的分离选择性。
1977年成立FilmTec公司之后，于1981年至1984年间复合膜技术和产品以及公司本身发生了长足的发展。
1985年8月，FilmTec 公司成为陶氏化学公司全资子公司。
为了满足快速增长的反渗透和纳滤膜市场对FILMTEC产品的需求，以全球最大的化工行业高科技公司为依托，将陶氏公司的巨大资源提升和扩充了其全资子公司FilmTec公司的研发、制造和生产能力，使其成为膜工业界公认的膜技术的领导者，实现了陶氏膜产品的世界最高长期稳定性、可靠性和综合性能，保证了FILMTEC产品及其用户在市场上的成功。
1.2 反渗透和纳滤技术发展历史陶氏FILMTEC反渗透和纳滤膜技术被广泛认为最有效和经济的分离过程之一，用于小型到特大型规模到处理苦咸水和海水，其产水满足目前的饮用水标准。
纳滤安全操作规程范文（二篇）
纳滤安全操作规程范文一、引言纳滤是一种重要的水处理方法，广泛应用于工业和生活用水的净化过程中。
为了保证纳滤操作的安全性，减少意外事件的发生，特制定本安全操作规程，规范纳滤操作流程，并提供相应的安全措施和应急处理方法。
本规程适用于所有从事纳滤操作的操作人员。
二、操作前准备1. 操作人员应事先了解纳滤设备的结构和原理，熟悉操作流程和各项操作规程。
2. 在操作前，检查设备是否完好，包括滤芯、滤桶、高压泵及管道等，如有损坏应及时更换或修理。
3. 检查电源线路和电气设备的接地情况，确保安全可靠，杜绝漏电和火灾隐患。
4. 操作前佩戴防护用品，包括手套、护目镜、口罩等，保护好头发，避免被污染物和化学品伤害。
三、操作流程1. 打开纳滤设备主电源开关，检查设备的工作状态和显示屏的运行参数。
2. 清洁滤芯和滤桶，确保其表面没有污垢和杂质，避免对滤芯的过早损坏。
3. 将原水浸泡在消毒液中，杀死其中的细菌和病原体，保证处理后的水质达到卫生标准。
4. 打开原水阀门，使原水流入滤桶，保持水流的稳定和均匀，避免水流太大或太小。
5. 打开纳滤泵，将原水通过滤芯过滤，去除其中的悬浮物、沉淀物和微生物。
6. 通过检测仪器监测滤后水的水质，确保其符合要求，不含有有害物质和细菌。
7. 关闭纳滤泵和原水阀门，停止滤水操作，等待一段时间，确保滤芯和滤桶中的水全部排空。
8. 将滤芯和滤桶取出，进行清洗和消毒，避免滤芯上的杂质和细菌滋生。
9. 将滤芯和滤桶装回设备中，注意装配的顺序和位置，确保设备的正常运行。
四、安全注意事项1. 操作时应保持设备周围的清洁和整齐，杜绝杂物和易燃物质的存放。
2. 操作人员应严格按照操作规程进行操作，不得随意更改或省略操作步骤。
3. 操作人员应保持清醒和专注，不得在操作期间进行其他无关的活动和聊天。
4. 操作人员应经常检查设备的运行状态和参数，及时发现异常情况并进行处理。
5. 操作期间严禁吸烟和使用明火，以免引发火灾事故。
纳滤知识
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）。其被分离物质的尺寸介于 反渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有 所交叉。 目前关于纳滤膜的研究多集中在应用方 面，而有关纳滤膜的制备、性能表征、传质 机理等的研究还不够系统、全面。进一步改 进纳滤膜的制作工艺，研究膜材料改性，将 可极大提高纳滤膜的分离效果与清洗周期。
4. 纳滤膜及其技术的应用领域
纳滤技术最早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。
2）水分子极性很高，能溶解众多物质，造成 水溶液组份很复杂(杂质)； 3）在所有液态和固态物质中，水的比热最大， 水的汽化潜热也最大。
2.水资源短缺
100 80 60 40 20 0
• 2003年——国际淡水年 • 淡水资源分布极不平均
– 65％淡水→不到10个国家 – 20亿人口严重缺水
• 中国的水资源
• 无机物 各种离子
• 有机物 • 微生物 细菌、病毒
预处理的方法
»结 垢 酸化 阻垢剂 冷/热石灰软化 树脂软化 »污 堵 混凝沉降 絮凝过滤 机械过滤 氧化/锰砂过滤 氯化、O3氧化 炭滤(有机物/氧化物） 杀生剂 MF/UF膜滤
– 第六位↔四分之一
海水
冰
淡水
• 中国工程院2000年7月提 出“21世纪中国可持续 发展水资源战略研究”报 告
分离课后习题及答案
第一章绪论1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。
（2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。
（32.3.答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。
4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。
浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。
纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。
根据目标组分在原始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分：（方法被分离组分的摩尔分数）富集<0.1；浓缩0.1－0.9；纯化>0.9。
5.回收因子、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？答：（1）被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。
（2A SA,B ≈（3第二章分离过程中的热力学2.气体分子吸附在固体吸附剂表面时，某吸附等温线可以由朗格缪尔吸附方程得到。
试分析吸附物质的吸附平衡常数K与该气体物质在气相的分压p需满足什么条件才能使朗格缪尔吸附等温线近似为直线。
答：溶质吸附量q 与溶质气体分压p 的关系可以用朗格缪尔吸附方程表示：p K p K q q A A +=1max ，式中qmax 为溶质在固相表面以单分子层覆盖的最大容量；KA 为溶质的吸附平衡常数。
在低压时，p K q q p K A A max 1=，《。
第三章 分离过程中的动力学1.相比可2.在无流和有流情况下，溶质分子的迁移分别用什么公式描述？对公式的物理意义做简单的阐述。
答：无流时：22dx c d D dx dc Y dt dc +-=，有流时：22)(dxx d D dx dc v Y dt dc +'+-= 物理意义：（参考费克第一定律物理意义的形式自己描述）3.费克扩散定律描述的是什么样的特殊条件下溶质分子的迁移？答：费克第一定律dxdy A x J dx dc D J -=-=)(或，是假设溶质浓度c 在扩散方向上不随时间变化，其物理意义为：扩散系数一定时，单位时间扩散通过截面积的物质的量（mol ）与浓度梯度成正比，负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反。
功能高分子材料-第三章高分子分离膜PPT课件
01
03
超滤膜的应用，提高了食品工业的生产效率和产品质 量，同时也为消费者提供了更加安全、健康的食品。
04
超滤膜的过滤精度高，能够有效地去除杂质和有害微 生物，同时保留原有的营养成分和口感，为食品工业 提供了一种高效、环保的加工方法。
纳滤膜在医药工业中的应用
纳滤膜是一种特殊类型的过滤膜，孔径范围在1-1纳米之间，具有较高的过滤精度和 选择性。
循环利用。
用于分离空气中的氧气、 氮气等气体，以及工业
尾气中的有害气体。
用于食品、医药、化工 等领域中物料的浓缩和
提纯。
02
高分子分离膜制备方法
相转化法
浸没沉淀相转化法
热致相分离法
将聚合物溶液流过支撑体，通过控制 溶剂蒸发速度和溶液浓度，使聚合物 在支撑体上沉淀，形成分离膜。
通过加热使聚合物溶液发生相分离， 形成分离膜。
反渗透膜技术的出现，为人类提供了 大量的淡水资源，对于解决全球水资 源短缺问题具有重要的意义。
超滤膜在食品工业中的应用
超滤膜是一种孔径范围在1-100纳米的过滤膜，能够 过滤出大分子物质和杂质，广泛应用于食品工业。
输标02入题
在食品工业中，超滤膜主要用于饮料、酒类、乳制品、 肉制品等产品的过滤澄清和除菌处理，提高产品质量 和延长保质期。
渗透速率。
高分子分离膜制备技术改进
先进的成膜技术
随着成膜技术的不断改进，高分子分离膜的 制备效率和质量得到了显著提高。例如，采 用先进的拉伸成膜技术、喷丝成膜技术、溶 胶-凝胶成膜技术等，可以制备出具有优异 性能的高分子分离膜。
新型的制膜设备
为了提高高分子分离膜的制备效率和产品质 量，不断有新型的制膜设备被研发出来。这 些设备采用了先进的控制系统和精密的机械 结构，能够实现自动化、连续化的生产，并
纳米通净水：微滤、超滤、纳滤、反渗透技术介绍
一、微滤的定义Microfiltration，MF，又称微孔过滤，它属于精密过滤，一般精度范围为0.1微米以上，能够过滤微米（micron）级的微粒和细菌，能够截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及大分子溶质都能透过的膜的分离过程。
二、微滤膜过滤原理微滤过滤是一种筛分过程，操作压力一般在0.07～0.7MPa（0.7～7个大气压）。
原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料，过滤材料包括：折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器等。
透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜（微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～100 μm，膜厚120～150 μm），利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜从而被去除。
决定膜的分离效果的是膜的物理结构、孔的形状和大小。
三、微滤技术的优势* 占地面积小，膜面积大，有效过滤面积高；* 制作工艺成熟，精度高，0.1～100 μm范围内，微滤膜都能满足处理要求；* 抗性高，纳污能力强，部分材质膜抗酸碱、抗氧化能力强，能适用各种恶劣水质，如PVDF（聚偏氟乙烯）性能稳定，寿命长，抗酸碱、高温等；* 成本低，部分无机膜清洗方便，可重复使用。
四、微滤技术的缺点收制备工艺及本身结构的限制，微滤对于水中离子、有机物、病毒等小分子物质几乎没有去除效果。
五、微滤技术的应用领域* 海水淡化工程：作为工业反渗透进水的预处理工艺* 工业污水处理：微滤主要应用处理污水中大颗粒杂质* 制药行业：液体-固体分离* 饮料行业：液体-固体分离六、微滤技术在纳米通产品中的应用纳米通几乎所有家用净水设备中均采用了微滤作为初步过滤手段，有效除去水中泥沙、铁锈、大型藻类植物等，保护进一步处理中使用的各种膜材及设备，使系统精度更高、使用寿命更长。
一、超滤概念超滤是切向流过滤(据滤膜的截留孔径分类)中的一种,也称切向流超滤,能截留0.002~0.1微米之间的大分子物质和蛋白质,允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。
纳滤过程原理综述
F— — — 法 拉 第 常 数
dΦ/dy— — — 膜 内 电 势 梯 度
集团状态）是影响膜性能的重要因素。 对于水含量较少的纳滤膜，可以
用溶解-扩散模型分析。
静电位阻（ES）模型，Wang 等以荷电孔结构为基础，参考空间位阻
孔 道 模 型 （SHP ）和 固 定 电 荷 （TMS ）模 型 建 立 了 静 电 排 斥 和 立 体 阻 碍 模
型，又简称为静电位阻模型。 此模型假定膜分离层由孔径均一、表面电
2 过程原理
纳滤类似于超滤与反渗透，均属于压力驱动的膜过程。 但其传质 机理有所不同。 一般认为，超滤膜由于孔径较大，传质过程主要为孔流 形式，而反渗透膜通常属于无孔致密膜，溶解-扩散的传质机理能够满 意地解释膜的截留性能。 而大部分纳滤膜为荷电型，其对无机盐的分 离行为不仅受化学势控制，同时也受到电势梯度的影响，其确切的传 质机理至今尚无定论。 目前，纳滤膜传质机理被认为处于孔流机理和 溶解-扩散之间的过渡态， 可通过适用于较大孔径的宏观模型来分析 纳滤膜的传质过程。目前文献所表述膜的结构与性能之间关系的数学 模型有空间电荷模型、固定电荷模型等。
［责任编辑：王静］
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（上接第 67 页）验结果与模型预测结果较 一 致 ，因 此 静 电 位 阻 模 型 可
以较好地描述纳滤膜的分离机理。
MS 模型是基于 Maxwell Stefan 传递的模型。该模型建立了多组分
料液的渗透通量、截留率和膜特征（平均孔径、孔隙率、膜厚度、膜电荷
特性）及进料压的联系。 为了描述传递现象，将膜分为浓差极化所在的
纳滤过程的机理有很多种一次纳滤分离过程可能是几种传质机理共同作用的结果比如用纳滤膜分离某一电解质溶液空间电荷模型最早由jfosterle离子传递和流体流动分别由poissonboltzmannnernstplanck间电荷模型是表征电解质及离子在荷电膜内的传递等电动现象的理teorellmeyersieverstms模固定电荷模型假设膜为一个凝胶相其中电荷分布均匀荷电型反渗透膜和超滤膜内的传递现象描述膜浓差电位stokesmaxwellfq12105q20865q17068q072603q1075857自在浓度或压力造成的化学位的作用下透过膜再从膜下游解吸则任一组分在膜中的扩散传递可用fickfick定律在膜两侧进行积分得组分的质量浓度由于膜表面有孔存在wang等以荷电孔结构为基础均匀的微孔构成其结构参数包括孔径rp开wang等选择了几种有机电解质作为示踪剂加入到672013technologyinformation科教前沿科技信息再利用上述的泵允许吸上高度来计算管道设计是否能够满足泵特性的需求计算值为负值说明泵入口安装高度要低于水平面2777m因此引起气蚀现象最终导致泵的输出压力低及流量2d003263831m20052238311631m改造后泵入口安装高度只需低于1631m已经低于泵的实际安输出压力表显示为058mpa97712号泵交替连续运行输出管道温度正常循环软化水系统由于现场设备条件的局限并考虑到改造的成本在众多的方案中缩短管线长度是最优方案动阀门作用不大在管道前端已经有一同型号的手动阀门可以作为控流体力学的基本理论并通过计算方法来诊断造成版
水污染控制工程(齐鲁工业大学)知到章节答案智慧树2023年
水污染控制工程（齐鲁工业大学）知到章节测试答案智慧树2023年最新绪论单元测试1.TOD是指（）.参考答案:总需氧量2.VS是指（）.参考答案:灼烧减量3.好氧生物处理的溶解氧一般以（）mg/L为宜。
参考答案:2-34.污水好氧生物处理的BOD5:N:P为（）参考答案:100:5:15.下列说法不正确的是（）参考答案:COD测定包括了碳化和硝化所需的氧量6.COD测定过程中，硫酸盐的作用是（）。
参考答案:催化作用7.城市污水处理厂三级处理的目标是（）。
参考答案:脱氮除磷，防止水体富营养化8.下列属于污水物理性质主要指标的是（）。
参考答案:水温;臭味;色度9.以下各种污染指标表达中，正确的是（）。
参考答案:COD>BOD2010.以下关于有毒无机污染物叙述正确的是（ )。
参考答案:六价铬毒性高于三价铬第一章测试1.水体自净包括物理净化和生物净化两种机理。
（）参考答案:错2.当持久性污染物稳态排入河流后，经过混合过程达到充分混合阶段，污染物的浓度与下列哪些因素有关？（）参考答案:上游河水的污染物浓度和流量;污水的污染物浓度;污水的流量3.一级处理可以去除废水中悬浮固体和漂浮物质，包括筛滤和沉淀等。
（）参考答案:对4.城镇污水处理厂排出的废水必须符合国家（）规定的水质标准。
参考答案:《城镇污水处理厂污染物排放标准》5.二次沉淀池是生物处理系统的重要组成部分，作用为（）。
参考答案:设置在生物处理构筑物之后;用于沉淀去除活性污泥或脱落的生物膜6.污水过格栅流速宜采用（）m/s。
参考答案:0.6～1.07.锯齿形三角堰常用于平流式沉淀池的出水堰，一般水面宜位于齿高的（）位置。
参考答案:1/28.下列说法不正确的是（）参考答案:格栅的水头损失主要在于自身阻力大9.城市污水处理厂，初次沉淀池沉淀时间宜采用（）h参考答案:1.0～2.010.根据斜板（管）沉淀池原理，若将池深H等分成三层，则（）。
参考答案:不改变流速v和最小沉速u0，池长L缩短2/3第二章测试1.射流曝气属于机械曝气。
纳滤操作手册
纳滤、反渗透系统操作手册目录1.......................................................... 纳滤、反渗透膜简介12.................................................................... 过滤机理13........................................................ 纳滤、反渗透系统介绍23.1纳滤、反渗透膜元件 (2)3.2纳滤、反渗透运行参数 (2)4............................................................ 纳滤、反渗透术语25........................................................ 纳滤、反渗透工艺介绍35.1 工艺流程图 (3)5.2系统操作规程 (4)5.3系统中主要部件介绍 (5)6.................................................... 纳滤、反渗透设备操作规程76.1纳滤、反渗透系统的控制 (12)6.2设备起动的准备 (12)6.3设备开机运行 (13)6.4关机 (13)7.................................................................. 设备的维护147.1 ........................................................ 保安过滤器的清洗147.1.1 .................................................... 精密过滤芯的更换147.2 纳滤膜、反渗透的清洗 (14)7.2.1 ............................................ 纳滤膜反渗透元件的污染物147.2.2 ........................................................ 污染物的去除157.2.3 ............................................ 纳滤膜、反渗透的清洗方法15 8.......................................... 纳滤、反渗透设备常见故障及处理方法171.纳滤、反渗透膜简介纳滤NF：纳滤介于反渗透膜和超滤膜之间，约150～1000道尔顿。
膜分离技术在工业过程中的应用
膜分离技术在工业过程中的应用第一章引言膜分离技术是一种基于膜的物理过滤和分离技术。
它可以将混合物中的不同成分通过渗透、扩散、截留等方式，分别在两侧对称地排布的膜上实现分离。
膜分离技术主要应用于化学工业、生物技术、环境保护、食品加工等领域。
本文探讨了膜分离技术在工业过程中的应用。
第二章膜分离技术的分类膜分离技术按其分离机理分为五类：微过滤、超过滤、气体分离、纳滤和反渗透。
微过滤的孔径大小在0.1至10微米之间，用于去除无机颗粒、悬浮物、细菌和大分子物质。
超过滤的孔径大小在0.001至0.1微米之间，用于去除蛋白质、病毒和大分子有机物。
气体分离是利用物理和化学吸附、扩散或化学反应等原理，将气体分离。
纳滤的孔径大小在0.001至0.01微米之间，用于分离色素、糖类、蛋白质和药物。
反渗透技术则是将水转化为纯净水或去除水中的溶解氧、矿物质和化学物质。
第三章膜分离技术的应用膜分离技术在工业过程中的应用主要体现在以下几个方面：1. 水处理膜分离技术是解决水处理领域难题的重要技术之一。
反渗透技术通过膜分离将含有病菌、重金属、硝酸盐、有机物等污染物的水处理成清洁的水。
纳滤技术则可用于处理工业废水和废液中的有机物和无机盐。
此外，膜生物反应器技术可实现废水的生物降解。
2. 食品加工超过滤、纳滤和反渗透技术在食品工业中应用广泛。
超过滤可用于分离乳清、蛋白质和酶。
纳滤则可分离糖类、色素和香精。
反渗透技术可将质量较差的果汁、水加工成高质量的果汁和矿泉水。
3. 化学工业反渗透技术用于离子交换树脂和电解制氯。
超过滤技术可用于制备洗涤剂、肥料、日用化学品、土壤调剂剂等。
气体分离技术则可用于空气分离、液化气体分离和汽油裂解气分离等领域。
4. 生物技术膜分离技术是分离、提纯生物大分子和细胞的重要手段。
微过滤技术可用于消除细胞碎片、减少溶菌酶、去除杂质等。
超过滤技术可用于分离和提纯重要蛋白质、配体、酶等。
纳滤技术则可用于分离小分子化合物、生物活性物质等。
[VIP专享]新型分离技术习题解答——第3章
![[VIP专享]新型分离技术习题解答——第3章](https://img.taocdn.com/s3/m/df62a5b34b35eefdc9d3334c.png)
第三章 反渗透、纳滤、超滤和微滤（习题解答）3-1试分别求出含NaCl 3.5％的海水和含NaCl 0.1％的苦咸水25℃时的理想渗透压。
若用反渗透法处理这两种水，并要求水的回收率为50％，渗透压各为多少? 哪种水需要的操作压力高?解:（1）：理想溶液渗透压可用van’t Hoff 定律计算。
海水中的NaCl 可认为完全解离为Na +和Cl -，即形成渗透压的离子浓度为NaCl 浓度的两倍，故含3.5%NaCl 的海水在298K 时的理想渗透压为：358.3142982 2.9758.45j i i C C RT c RT MPa M M π⎛⎫==+=⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭∑含0.1%NaCl 的苦咸水在298K 时的理想渗透压为：18.31429820.084858.45i RT c MPa π==⨯⨯⨯=∑（2）：水回收率为50%时，被（理想）反渗透浓缩后的海水中，NaCl 浓度增为3.5%/0.57.0%=708.3142982 5.9358.45i RT c MPa π==⨯⨯⨯=∑（3）：水回收率为50%时，被（理想）反渗透浓缩后的苦咸水中，NaCl 浓度增为0.1%/0.50.2%=28.31429820.1758.45i RT c MPa π==⨯⨯⨯=∑由此可知，因海水中NaCl 的浓度远比苦咸水中高，其所需的操作压力也远比苦咸水来得高。
其次，苦咸水的回收率达到50%，则反渗透压力将增高一倍。
3-2 含盐量为10000 mg （NaCl ）/L 的苦咸水, 采用有效面积为10cm2的醋酸纤维素膜，在压力6.0MPa 下进行反渗透试验。
在水温25℃时，水流量Q p 为0.01cm2／s 时，透过液溶质浓度为400mg/L ，试计算水力渗透系数L p ，溶质透过系数ω以及脱盐率。
（溶质渗透压系数Φi 与溶质的种类及浓度有关，本题取Φi=2。
）解：苦咸水的渗透压：atm CRT i 35.8298082.010005.58100002=⨯⨯⨯⨯==φπ水力渗透系数：atm s cm L P A Q P J L P V p ./1094.1)35.860(10100001.0)(28-⨯=-⨯=∆-∆=∆-∆=ππ溶质渗透系数：atm s cm L C A C Q C J S F f S S ./1016.4)40010000(10100040001.028-⨯=-⨯⨯=∆=∆=ω脱盐率： %9610000400100000=-=-=B fB C C C R3-3 透系数L P 等于2×10－8L ／cm 2·s ·MPa ，溶质的透过系数P 为4×10－8L ／cm 2·s 的反渗透膜，在操作压力为4.0MPa 、水温为25℃条件下进行实验。
纳滤中试实验
纳滤中试实验一、实验目的1、了解纳滤的原理及中试实验装置构造2、掌握盐分浓度的测定方法3、掌握测定化学需氧量的原理和技术二、实验原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。
它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。
工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别，图1简单示意了四种不同的膜分离过程（箭头反射表示该物质无法透过膜而被截留）：图1不同的膜分离过程图2膜分离操作基本工艺流程膜分离技术是指利用选择性透过膜作为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯目的的一种高效的分离方法。
纳滤膜一般都为荷电膜，对于各种溶质的分离机理可以分为膜的溶解和扩散作用，膜的筛分效应，膜的道南效应，以及膜的筛分和道南综合效应等。
对于非极性溶质通过纳滤膜时的截留率以及分子量相差较大的溶质分离主要取决于筛分效应（Sieving effect）或尺寸效应（Size effect）。
膜分离的基本工艺原理如图2所示：在过滤过程中料液通过泵的加压，以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不能透过膜而流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。
故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。
实验中所用的纳滤膜是一种截留分子量为250的复合膜，实验过程中，料液中的有机物（平均分子量为1000）被纳滤膜截留不能透过膜而流回料罐中，小于膜截留分子量的盐分（氯化钠）透过膜形成透析液，从而实现盐分和有机物的分离。
用化学需氧量的值来间接表示有机物的浓度：在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流一定时间，将水样中还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据消耗重铬酸钾标准溶液的量计算水样化学需氧量的值。
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2. 纳滤膜的特点
纳滤膜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。
纳滤分离是一种绿色水处理技术，其技术特 点是：允许小分子有机物和单 价离子透过；可 在高温、酸、碱等苛刻条件下运行，耐污染； 运行压力低，膜通量高，装置 运行费用低；可 以和其他污水处理过程相结合以进一步降低费 用和提高处理效果。在废水处理 中，纳滤膜主 要用于含溶剂废水的处理，能有效地去除水中 的色度、硬度和异味。
– 操作压力低 – 出水效率高 – 浓缩水排放较反渗透少
140,000 m3/d纳滤饮用水系统
FI
进水流量 860m3/h 进水压力 5~15bar
浓水流量 130m3/h
FI
保安滤器 高压泵
54PV 膜堆 1
NF装置本体
28PV
膜堆 4
54PV 膜堆 2
膜堆 3 450 m3/h 180 m3/h
膜法水制备
——去除总有机碳(TOC) • 总有机碳(TOC)含量是饮用水水质的重要标准之 一，水中TOC含量的降低能够代表前面所述几种 有机物总量的减少 • 河水中TOC含量的季节性变化较大，在潮湿的夏 季较高，而在干燥的冬季较低，TOC含量从4到 28 mg/L，因此采用地表水制备饮用水时有必要对 TOC含量进行控制 • 减少饮用水中TOC含量的方法有两种
5.纳滤膜的分类
醋酸纤维素膜
纤维素酯类 一体化不 对称膜 纳滤膜
醋酸纤维素-三醋酸纤维素膜 三醋酸纤维素膜
聚酰胺类：芳香族聚酰胺
复合膜
非纤维素酯类
芳香杂环聚合物类
离子聚合物：磺化聚砜
二、纳滤技术在水处理中的应用
1.水的特性 1）水的物化性质很奇特，即使分子量仅18， 但仍能在常温和常压下保持液态，与其它 相邻分子量物质相比，需更低的温度或更 高的压力，才能转变成液态；
– 第六位↔四分之一
海水
冰
淡水
• 中国工程院2000年7月提 出“21世纪中国可持续 发展水资源战略研究”报 告
3.我国水资源状况
是世界上严重缺水国家 1）人均严重缺水 2）地区不均匀性缺水 3）季节性缺水，海水倒灌 4）水污染型缺水，工农业非规范发展 我国水处理系统难度高 1）水源差 2）水质变化大，季节变化大 3）操作水平不高 4）投资低、系统配置及保护低
——去除消毒副产物 • 研究表明，纳滤膜可以 去除水中存在的THMs • 纳滤膜对水中的THMs和 HAA的截留程度与地下 水水质（TOC和溴离子 含量）、通氯量、膜过 程操作参数以及膜的污 染程度有关
膜法水制备
——去除内分泌干扰化学物质 • 近年来各国政府、环境保护组织和科学家们越来 越重视内分泌干扰化学物质（EDCs）对人类和野 生动物的影响 • 统计资料表明
膜法水制备
——去除消毒副产物 • 直接通氯气溶于水中生成次氯酸杀灭细菌和微生 物
过量的氯 NOM Br－ 多种卤代乙酸前驱体(HAA) 三氯甲烷及其中间体(THMs)
• 减少水中消毒副产物的方法
– 降低细菌和微生物含量，从而减少氯气用量 – 在通氯消毒以后，去除可能生成的THMs和HAA
膜法水制备
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）。其被分离物质的尺寸介于 反渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有 所交叉。 目前关于纳滤膜的研究多集中在应用方 面，而有关纳滤膜的制备、性能表征、传质 机理等的研究还不够系统、全面。进一步改 进纳滤膜的制作工艺，研究膜材料改性，将 可极大提高纳滤膜的分离效果与清洗周期。
膜法水制备
——去除硝酸盐
• 饮用水中硝酸盐含量超过50mg/L会导致6个 月以下婴儿患缺乏铁血红蛋白症 • 全国3500万人饮用硝酸盐超标水 • 致密型纳滤膜对硝酸盐截留率较大，而疏 松型纳滤膜则对硝酸盐截留率较小，甚至 当水中存在其它阴离子时，对硝酸根的截 留率可能会出现负值
膜法水制备
——去除砷
• 饮用水中砷过量时会导致皮肤癌 饮用水中砷含量 癌症发病率 0.05mg/L→0.002mg/L 1.34％→0.01％ • 水中的砷：H3AsO3(Ⅲ)、HAsO42－(Ⅴ) • 当pH在8.1左右时，纳滤膜对HAsO42－的截 留率随砷浓度增加在60~90%之间变化 • 纳滤膜对H3AsO3的截留效果不明显
膜法水制备
——去除农药残留物 • 常见的除草剂和杀虫剂
– 莠去津、西玛津、敌草隆、二乙醇胺、 氰基吖嗪和羟基二甲氧苯基苯并呋喃醇等
• 活性炭吸附法
– 水中NOM的竞争吸附导致农药吸附效率下降
• 臭氧或过氧化氢氧化法
– 将农药大分子氧化成小分子后会促进水中细菌的再繁 衍
• 依据纳滤膜对低分子量中性溶质分子的筛分作用， 可以有效地去除地表水和地下水中的农药残留物
2）水分子极性很高，能溶解众多物质，造成 水溶液组份很复杂(杂质)； 3）在所有液态和固态物质中，水的比热最大， 水的汽化潜热也最大。
2.水资源短缺
100 80 60 40 20 0
• 2003年——国际淡水年 • 淡水资源分布极不平均
– 65％淡水→不到10个国家 – 20亿人口严重缺水
• 中国的水资源
3）. 纳滤（NF）膜主要去除直径为1nm左右 溶质离子，截留分子量大约为200以上，排除 能力为90%~99%，在饮用水领域，主要用于 脱除三卤甲烷中间体、异味、农药、色度、合 成药剂、可溶性有机物、Ca、Mg等硬度成分 及蒸发残留物质。纳滤（NF）膜的一个很大的 特征是膜本体带有不同的电荷，这是它在很低 压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量达数 百的重要原因。
微孔过滤
颗 粒 过 滤
膜法水制备
——降低硬度
• 1995年 水 • 1997年 • 1998年 • 2001年 • 2002年
美国佛罗里达州纳滤膜软化饮用 法国铁矿区高硫酸盐硬水 比利时沿海地区地下水 英国深井水 比利时地下水 土耳其伊斯坦布尔城市水源 日本地表水
纳滤膜法制备饮用水
• 去除农药残留物、三 氯甲烷及其中间体、 激素、低分子有机物、 砷和重金属 • 去除Ca2+、Mg2+、 SO42－和F－ • 优点：
膜法预处理的必要性
引起膜失败的物质 破坏物
• 酸、碱 余氯 游离氧 有机溶剂 活细菌
沉积物
• 污染 金属氧化物 胶体 生物质(死)
性能衰减因素
• 渗透压 • 粘 度
• 结垢 CaSO4 SiO2 CaCO3 SrSO4 CaF2 Mg(SO)2 BaSO4
水溶液中的溶质
即杂质
杂质(溶质)种类
• 气体 N2、 O2、 CO2、 H2 S…… • 悬浮物、胶体 • 无机物 各种离子 • 有机物 • 微生物 细菌、病毒
非挥发有机物 色度 消毒副产物 致癌前躯物
小假单胞菌
蛋 白 质
氨 基 酸
酶 制 品
小 红 细 胞 流感病毒
细 菌
病 毒
合成有机化合物
杀 虫 剂，表面活性剂 挥发性有机物， 染料 二 垩 英 生物耗氧量 化学耗氧量
似隐孢菌素 卵母细胞
脊髓灰质炎病毒
粘 土 胶 体 乳 化 油
胶 体 硅
淤泥
反 渗 透 纳 滤 超 滤
饮用水水质标准
单位:mg/L 硬度* 硝酸盐 砷 氟化物 铝 铅 总农药 总三卤甲烷 总有机碳 WHO 500 50# 0.01 1.5 0.2 0.01 欧盟 美国 中国 300 10& 0.01 1.0 0.2 0.01 中国深圳
50# 10& 0.01 0.05 1.5 4.0 0.2 0.01 0.015 0.0005 0.1 0.08
3. NF与RO的区别
1）. 纳滤（NF）膜介于反渗透（RO）膜与超 滤（UF）膜之间，反渗透（RO）几乎对所有 的溶质都有很高的脱盐率，但纳滤（NF）膜只 对特定的溶质具有高脱盐率，如能透过一价离 子的20%~80%，能脱除二价离子和多价离子 90%~99%，当只需部分脱盐时，纳滤是一种代 替反渗透的有效方法。 2）. 纳滤可以代替传统的饮用水处理中絮凝、 沉降、砂滤和加氯消毒工艺，而且具有更好的 去浊、消毒、除硬度功能。
水回收率 85％
730 m3/h
100 m3/h
54PV
纳滤膜法制备饮用水
——降低硬度
地下水硬度超标
北京城区供水300万吨/天，其中地下水40%
6 8
2 1
7
3 4
5
No. Flow Pressure TDS m3/hr bar ppm 1 5.9 0.0 731.9 2 5.9 4.8 684.5 3 1.7 3.0 1810.6 4 1.7 5.0 1810.6 5 0.9 4.0 3131.9 6 4.2 0.0 228.7 7 0.8 0.0 378.1 8 5.0 0.0 252.6
0.01 0.2 0.01 0.0005 0.08 2
4
# 硝酸盐以硝酸根计
* 硬度以碳酸钙计(自来水)杂质分布
离 子 和 分 子
微 米 纳 米 离 子 富 10-3 1 里 酸 腐
大 分 子
10-2 10-1 102 酸
微
粒
1 103 藻 类
大肠杆菌
10
殖
硝酸根、硫酸根 氰化物、硬度、砷 磷酸根、重金属
– 近50年来受环境中残存EDCs的影响， 一些水栖动物雄性精子数减少、雌性 的乳房和子宫等生殖器发生异常的事 例不断增加
膜法水制备
——去除内分泌干扰化学物质 • 分子量大约在200～300道尔顿的天然激素
– 比如：雌激素酮和雌二醇