纳滤膜去除饮用水中无机离子的中试研究

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26994800_高性能疏松纳滤膜的制备研究进展

第42卷第5期2022年5月Vol.42No.5May ，2022工业水处理Industrial Water TreatmentDOI ：10.19965/ki.iwt.2021-0361高性能疏松纳滤膜的制备研究进展樊华1，王一雯1，2，姜钦亮2，范敏2，桂双林2，韩飞2（1.南昌大学资源环境与化工学院，鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室，江西南昌330031；2.江西省科学院能源研究所，江西南昌330096）[摘要]疏松纳滤（Loose nanofiltration ，LNF ）是近几年发展迅速并得到大量研究的一种纳滤分离技术。

LNF 膜是一种具有纳滤（NF ）和超滤（UF ）边界孔径的膜，可以在较低的压力下应用且具有较高的选择性，应用前景广阔，尤其在生物质和废水资源化方面表现出明显的优势，是目前的研究热点之一。

介绍了近年来关于LNF 膜在运行机理、制备方法和应用范围等方面的研究进展；重点介绍了目前LNF 膜的制备方法，这些方法主要是通过提升膜表面的亲水性来提升膜的分离性能。

主要包括最基本的制备方法（相转化法、界面聚合法），以及在此基础上发展起来的贻贝启发沉积法、有机无机杂化法等，并阐述了根据不同的应用环境，针对性地采用不同方法所制得膜的性能特点及其优势。

由于不断提升的标准和越来越注重的资源循环需求，LNF 膜在资源回收和废水处理领域都展现出了不俗的表现。

最后结合LNF 膜近年来的研究进展，对其未来的研究方向和应用前景进行了展望，为未来疏松纳滤膜的性能提升和应用提供参考。

［关键词］疏松纳滤膜；相转化；界面聚合［中图分类号］X703；TQ028.8［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2022）05-0001-10Research progress of preparation of high performanceloose nanofiltration membranesFAN Hua 1，WANG Yiwen 1，2，JIANG Qinliang 2，FAN Min 2，GUI Shuanglin 2，HAN Fei 2（1.School of Resources ，Environmental &Chemical Engineering ，Nanchang University ，Key Laboratory ofPoyang Lake Environment and Resource Utilization ，Ministry of Education ，Nanchang 330031，China ；2.Energy Research Institute of Jiangxi Academy of Science ，Nanchang 330096，China ）Abstract ：Loose nanofiltration （LNF ）is a nanofiltration separation technique that is developing rapidly and gettinga lot of research in recent years.Due to its high selectivity in nanofiltration and strong ability to operate under lower pressure ，LNF membrane ，a membrane with nanofiltration （NF ）and ultrafiltration （UF ）boundary apertures ，has be⁃come a research hot spot with broad application prospect.It exhibits distinct advantages in resource recovery frombiomass and wastewater.The recent developments of LNF membranes in terms of operating mechanism ，preparation methods ，and application scope were reviewed.The current preparation methods of LNF films were mainly intro⁃duced ，which was to improve the separation performance of membrane by improving the hydrophilicity of membrane surface.The most basic preparation methods of LNF membrane （phase transformation method ，interface polymeriza⁃tion method ），and the research progress of mussel inspired deposition method ，organic -inorganic hybrid method etc developed on the basis of these methods were mainly introduced.Also ，the performance characteristics and advan⁃tages of the films prepared by different methods according to different application environments were described.In terms of the application of LNF membranes ，due to the increasing standards and focus on the demand for resource re⁃cycling ，LNF membranes show excellent performance in the fields of resource recycling and wastewater treatment.In the end ，combined with the recent research progress ，the future research directions and application prospects of the LNF membranes were discussed.It provides reference for the performance improvement and future application［基金项目］国家自然科学基金项目（NSFC21567009）；江西省科学院博士资助项目（2019-YYB-05）；普惠制一类资助项目（2019-XTPH1-05）开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：专论与综述工业水处理2022-05，42（5）of porous nanofiltration membrane.Key words ：loose nanofiltration membrane ；phase inversion ；interfacial polymerization膜分离技术，如超滤、纳滤和反渗透，由于能耗小、效率高、操作条件简单、运行成本低、易于产业化且对环境友好，已被广泛应用于污水处理、海水淡化等领域。

纳滤膜技术在饮用水深度处理中的应用现状

纳滤膜技术在饮用水深度处理中的应用现状张平允;殷一辰;周文琪;王铮;张东;舒诗湖【摘要】纳滤(NF)可以去除各种有机物和有害化学物质,同时保留人体所必须的无机离子,因此其在饮用水深度处理,尤其减少消毒副产物和溶解性有机碳,NF膜法比传统处理方法具有不可比拟的优越性.作者综述了NF膜的定义与分离机理、NF膜制备方法及国内外商用NF膜的主要产品和特点,NF膜在饮用水深度处理中的典型应用,展望了纳滤膜的发展前景,并提出了未来NF膜在饮用水深度处理应用中需要进一步完善的研究内容.%As the innovative technology,nanofiltration (NF) membranes could make effectively the advanced drinking water treatment in terms of various organic matter and harmful chemical material removal.And it may keep some inorganic ions which are indispensable for human body.Especially,NF membranes play a very important role on the disinfection of by-products and dissolved organic carbon during advanced treatment of the drinking water when compared with that of the conventional process.The main contents of the review are asfollows.Firstly,it's the definition of NF membrane and NF's separation mechanism.Then the NF membranes' fabrication methods and the mainly products of the NF membranes of the domestic and foreign companies are discussed.The next reviewed is the typical application examples of NF treatment system on the advanced treatment of the drinkingwater.Additionally,the NF's great superority in the advanced treatment of drinking water processing aspect has also been discussed.Finally,the tendency of future prospective development of NF technology and someresearch hotspots (the influencing factors of NF's application) that needed to be improved are also presented.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2017(036)010【总页数】12页(P23-34)【关键词】纳滤(NF);饮用水;深度处理;应用;现状【作者】张平允;殷一辰;周文琪;王铮;张东;舒诗湖【作者单位】城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082;城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082;城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082;城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082;城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082;城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082【正文语种】中文【中图分类】TU991.2纳滤膜（NF）早期被称为“低压反渗透膜”或“疏松反渗透膜”，是一种介于反渗透膜（RO）和超滤膜（UF）之间的新型的压力驱动膜［1-2］。

纳滤膜及其在水处理中的应用

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第２３卷第Biblioteka ２期能源研究与信息
ＥｎｅｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
文章编号：１００８—８８５７（２００７）０２—００６３—０４
Ｖｏ１．２３Ｎｏ．２２００７
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（ｔｈｅｓｐａｃｅｃｈａｒｇｅｍｏｄｅ１）和固定电荷模型（ｔｈｅｆｉｘｅｄ—ｃｈａｒｇｅｍｏｄｅ１）。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２００～２０００；二是膜的电荷效应，又称为

纳滤膜用于给水深度处理的研究进展

２Ｃｅｔｒｉｅｄｔｒｌｎ，ｏｇａｇｄｓｒｔＳｅｚｅ１１５Ｃｈｎ）．ｎｅｔｆｅｗａｅａｔＬｎｇｎｉｔｉ，ｈｎｈｎ５８，ｉａｃｙｐｃ１
ＡｂｔａｔＮａｏｌａｉｎｔｅｔｎｓｔｅｎｗｅｈｏｏｙｆｒａｖｎｅｅｄｔｒｔｅｔｎａａｅｏａｉｕｒａｉｍａｔｒａｄｓｒｃ：ｎｆｔｔｏｒａｍｅｔａｈｅｔｃｎｌｇｏｄａｃｄｆｅｗａｅａｍｅｔｃｎｔｋｆｖｒｏｓｏｇｎｃｉｒｒｔｎｅｈｒｆｈｍｉｔｔｒｌａｈａｉｏｎｒａｉｏｓＣｅｒｓｒｅｗｈｃｒｄｓｅｓｂｅｆｒｕｎｂｄＳｔｈｓｔｅａｍｕｌｅｓｒｍａｅｉ，ｔｅｓｍｅｔｍｅｓｍｅｉｏｇｃｉｎａｂｅｅｖｄ，ｉｈａｅｉｉｎａｌｍａｏｙ．ｏｉａｈｃｙａｔｎｎｎｐｏｈ
ｆｅｗａｅｄａｃｄｔａｍｅｔｐｏｅｓｇｎｈｎｌｅｃｎａｔｒｏａｏｌｒｔｎａｅｒｖｅｄｅｄｔｒａｖｅｒｔｎｒｃｓｉ，ａｄｔｅｉｆｎｉｇｆｃｏｆｎｎｅｎｕｎｆｔｉｅｉｗｅ．Ｍｏｅｖｒｈｅｄｎｙｏｕｕｅｉａｏｒｒｏｅ，ｔｅｔｎｅｃｆｆｔｒｐｏｐｃｉｅｔｃｎｌｇｅｅｏｍｅｔｄｓｍｅｒｓａｃｐｃｈｓｓｅｔｅａｓｎｉａｅ．ｒｓｅｔｖｈｏｏｄｖｌｐｎｏｅｈｔｉｓｎｔｉａｐｃｌｉｄｃｔｄｅｙｎａｅｒｏｉｒａｏＫｅｗｏｄ：ｍｂａｅｓｐａｉｎ；ｎｏｌａｉｎ；ｆｅｗａｅ；ａｖｎｅｒａｍｅｔｙｒｓｍｅｒｅａｔｎｒｏｎｉｒｏａｆｔｔｅｄｔｒｄａｃｄｔｔｎｅ

纳滤膜分离技术在饮用水深度处理中的应用

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净
水
技
术
Ｖｏ．６Ｎｏ１０７１２．０２
Ｗ－ＩＵＲｎＣＡ１ＰＩＡＴ０Ｎ ’ ＨＮＯＬＹＥＲ１ＩＥＣＯＧ
纳滤膜分离技术在饮用水深度处理中的应用
王磊 ’张莉 ’程爱华他，，，张睿 ’张立卿 ’ ，７０５；１０５
ｎｎｆｒｔｎｍｅｒｎｓａｏｈａｉｍｂａｅ，ｂｔｔｏａｄｂｏｄｗｓｅｉｗｅｎｈｓａｔｌ，ｗｈｃｉｃｕｅｔｅｅａａｉｎｉｏｏｈａｈｍｅｎａｒａ，ａｒｖｅｄｉｔｉｒｉｅｃｉｈｎｌｄｓｈｓｐｒｔｏ
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ＷａｇＬｅＩＺａｇＬＣｈｎｈａＺｈｎｉ，ａｇＬｉｉｎｉ，ｈｎｉ，ｅｇＡｉｕ￣，ａｇＲｕＺｈｎｑｎ

纳滤膜中试操作说明(一)

纳滤膜中试操作说明（一）引言概述：本文档旨在提供纳滤膜中试操作的详细说明，旨在帮助操作人员正确、高效地进行纳滤膜中试实验。

中试操作是纳滤膜工艺开发过程中的一个重要环节，通过对纳滤膜性能的评估和实验结果的分析，可以为工艺设计和大规模生产提供有力的支持。

本文档将依次介绍实验前准备、纳滤膜的选型和准备、实验操作步骤、数据收集与分析，以及实验后的处理步骤。

正文内容：1. 实验前准备1.1 确定实验目的和研究对象1.2 准备必要的实验设备和配件1.3 检查实验设备的状态和性能1.4 安全操作准则和防护措施2. 纳滤膜的选型和准备2.1 根据实验要求选择合适的纳滤膜类型2.2 计算所需的纳滤膜面积和通量2.3 预处理纳滤膜以除去可能存在的污染物2.4 纳滤膜的装配和安装3. 实验操作步骤3.1 设置实验条件和操作参数3.2 开始纳滤实验并稳定操作参数3.3 定期监测实验过程中的参数和状态3.4 根据需要对实验条件进行调整3.5 结束实验并进行必要的清洗和保养4. 数据收集与分析4.1 实验过程中数据的记录和保存4.2 数据的分析与处理4.3 结果的评估和总结4.4 对实验结果进行统计学分析4.5 利用结果优化或改进相关工艺设计5. 实验后的处理步骤5.1 清洗和保养纳滤膜设备5.2 纳滤膜设备的评估和维护5.3 结果的总结和报告撰写5.4 分享和讨论实验结果5.5 推广和应用实验成果总结：本文档详细介绍了纳滤膜中试操作的步骤和注意事项。

通过实验前的准备、纳滤膜的选型和准备、实验操作步骤的介绍，以及数据的收集与分析，最终可以得到有用的实验结果。

实验后的处理步骤包括设备清洗和保养、结果总结和报告撰写等。

通过科学的操作和细致的实验过程管理，可以为纳滤膜工艺开发和大规模生产提供重要的参考。

当代饮用水深度处理技术

十万分之一或更小的含量）可以引起生物免疫功，就能紊乱而导致许多人们意想不到的疾病甚至癌症；可以引起生物生殖系统紊乱和生殖系统疾病（诸如引起生物雌雄同体现象或最终导致不孕不育而走到灭绝的
开发出很多处理技术，中高级氧化技术，其以及臭氧一生物活性碳工艺就是这些饮用水深度处理技术的代表。目前由于臭氧一生物活性炭定化学污染物、破坏产生异嗅异味物质的分子结构以及有效灭活水中各类病原微生物等方面具有较好的效果，再加上其Ｔ艺相对比较简单、经济，所以在饮用水深度处理中得到比较广泛的应用。不过需要指出的是，臭氧一生物活性炭工艺也存在明显的不足。单独的臭氧氧化对一些稳定ｆ生的农药类物质、有机卤代物的分解效率很低，这时，往往需要使用高级氧化技术（如臭氧一过氧化氢技术）等。另外，当原水中存在一定浓度溴离子时，臭氧处理会产生具有强致癌性的溴酸盐。溴酸盐生成控制及降解技术的研究，目前是饮用水处理领域的热点。除此之外，由于臭氧一生物活性炭工艺中，炭池中微生物及水生动物的生存环境好，导致炭池中的微生物、微型水生动物，特别是病原微生物（如病毒、病原菌、两 “ 虫” 、携带寄生虫的后生动物等）数量的过度孳生，并代谢产生有毒物质。由于微型水生动物是某些病原微生物的寄主，其大量增殖，会进一步导致病原微生物
的当代饮用水深度处理技术。
关键词：饮用水
水源水质

纳滤技术在饮用水水质提标工程中的应用与实践

Value Engineering0引言随着经济发展和人民生活水平的提高，人们对饮用水水质的安全越来越关注。

我国饮用水厂传统处理工艺以混凝—沉淀—过滤—消毒工艺为主，主要去除悬浮物、胶体颗粒物、致病微生物等[1]。

纳滤技术具有产水品质高且运行能耗低的优势特点，逐渐在饮用水处理项目上应用越来越广泛。

1工艺原理及特点分析纳滤因能截留物质的大小约为1纳米而得名。

由于纳滤膜对二价离子的高效截留性能，对一价离子低截留率甚至不截留，既可以保证产品饮用水达标，并且不因过分脱除盐分，影响口感。

同时由于纳滤膜运行所需的压力低，比反渗透系统运行更节能。

2工程项目简介新疆某市政饮用水水厂，设计处理水量为10万m 3/d ，处理工艺为网格絮凝沉淀池+D 型滤池+消毒工艺，水源采用水库水，通过输水管线输送到水厂进水池。

通过网格絮凝沉淀池和D 型滤池去除水中的悬浮物和浊度，经过消毒后进入清水池，清水池水输送到城市配水管网。

由于水库水源受到地下矿物质的影响，导致硫酸盐和溶解性固体超过《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）标准。

硫酸盐超标可能导致腹泻、脱水和胃肠道紊乱等生理反应。

因此亟需对水中超标的硫酸根和溶解性固体进行脱除，保证当地居民用户的饮用水安全。

2.1处理规模本项目总设计水量10万m 3/d ，一期5万m 3/d ，二期5万m 3/d 。

考虑到纳滤产水品质高，纳滤产水进入清水池，与原滤池产水进行一定比例勾兑后，既可以满足产水品质达标，又能节约项目投资。

2.2设计进水水质本项目设计进水水质如表1所示：单位：mg/L ，除pH 外。

2.3出水水质设计出水水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）中标准限值。

其中部分处理后重点指标如表2所示：单位：mg/L ，除pH 外。

2.4处理工艺流程水厂原工艺流程如图1所示。

本提标项目实施后工艺流程如图2所示。

本项目水厂D 型滤池产水通过管道自流到滤后水池，经过纤维过滤器预处理去除水中的悬浮物的胶体，采用一级纳滤装置和二级纳滤装置去除水中的硬度、硫酸根和TDS ，保证产水品质稳定达标。

纳滤膜中试操作说明

纳滤膜中试设备操作说明书上海朗极化工科技有限公司2010-07-28Zhangjiang Hi-teach Park,Pudong area,Shanghai 201203 P.R .China上海浦东张江高科技园区蔡伦路399号，邮编201203目录1.卷式纳滤膜简介 (2)1.1纳滤膜简述及工作原理 (2)1.2纳滤膜的结构 (2)1.3纳滤膜的应用领域 (3)1.4纳滤膜用于产品浓缩纯化的优势 (3)2. 小型实验室纳滤膜设备的特点 (4)3. 设备技术参数 (5)4. 设备操作规程 (6)4.1设备启动前的准备工作 (6)4.2设备的启动、运行及停止 (6)4.3设备放空 (7)4.4设备的清洗 (7)4.5设备的关闭 (9)5. 设备自动控制 (10)5.1 电流过流保护 (10)6. 电气操作规程 (11)7. 操作、清洗及维护注意事项 (12)7.1 操作 (12)7.2 维护 (12)7.3 膜元件的清洗 (14)7.4 膜元件的保存 (17)8. 一般故障检查与排除 (18)8.1 机械常见故障解决办法 (18)8.2 电气系统常见故障解决办法 (19)9. 安全注意事项 (20)9.1 概述 (20)9.2 特别安全注意事项 (20)Zhangjiang Hi-teach Park,Pudong area,Shanghai 201203 P.R .China上海浦东张江高科技园区蔡伦路399号，邮编2012031.卷式纳滤膜简介1.1纳滤膜简述及工作原理纳滤是在压差推动力作用下，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，又称选择性反渗透。

纳滤膜最小截留分子量为150－1000MWCO，介于超滤和反渗透之间，可应用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。

纳滤膜过滤多采用错流的过滤方式。

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滤膜，而胶体和大分子物质等则被截留；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，因而可在较长的时间内维持较高的膜渗透通量。

纳滤膜中试操作说明(二)2024

纳滤膜中试操作说明（二）引言概述纳滤膜是一种重要的分离技术，在化工、生物工程、环境保护等领域有广泛应用。

为了确保纳滤膜中试操作的顺利进行，本文将从操作准备、实验参数设置、操作步骤、操作注意事项和实验结果分析等方面进行详细阐述，以供参考。

一、操作准备1. 准备所需材料和设备。

2. 检查纳滤膜的状态并进行必要的清洗和消毒。

3. 设计并准备实验方案，确保实验目的明确。

二、实验参数设置1. 确定适当的操作条件，如压力、温度和pH值。

2. 确定纳滤膜孔径，并选择合适的纳滤膜材料。

3. 根据实验所需的产量和纯度要求，确定处理液的流量和浓度。

三、操作步骤1. 进行预处理，如去除悬浮物、调整pH值等。

2. 进行纳滤膜的装置与连接。

3. 开始实验前进行系统的冲洗和调试。

4. 启动纳滤膜操作，监控关键参数的变化。

5. 实验结束后进行恢复和清洗。

四、操作注意事项1. 严格按照实验方案进行操作。

2. 注意保持纳滤膜的稳定运行，避免压力过高或温度过高。

3. 定期检查和更换纳滤膜以确保其有效性。

4. 避免纳滤膜受到机械损伤或化学腐蚀。

5. 注意安全操作，避免纳滤膜污染或泄漏。

五、实验结果分析1. 对实验数据进行整理和统计，计算物质的截留率和通量。

2. 分析实验结果的可行性和效果。

3. 根据实验结果对操作参数进行调整和优化。

4. 总结实验中遇到的问题及解决方案。

5. 提出进一步研究的建议和方向。

总结本文对纳滤膜中试操作进行了详细的说明，从操作准备、实验参数设置、操作步骤、操作注意事项和实验结果分析等方面进行了概述。

通过本文的指导，希望能够帮助读者正确和顺利地开展纳滤膜中试操作，获得满意的实验结果。

国产纳滤膜对氟离子的去除性能研究

国产纳滤膜对氟离子的去除性能研究国产纳滤膜对氟离子的去除性能研究摘要：本文通过实验研究了国产纳滤膜对氟离子的去除性能。

结果显示，国产纳滤膜具有良好的去除氟离子的能力，且在不同操作条件下具有较高的稳定性和选择性。

本研究为国内纳滤膜在水处理中的应用提供了实验数据和理论基础。

1.引言氟离子在水体中的浓度增加会对人体健康和环境产生严重影响。

目前，常用的氟离子去除方法主要有吸附法、离子交换法和膜处理法等。

其中膜处理法因其高效、节能、环保等优点，受到了广泛关注。

近年来，国产纳滤膜在水处理领域的研究日益增多，但对其对氟离子的去除性能的研究尚不多见。

因此，本研究旨在探究国产纳滤膜对氟离子的去除性能，为其在水处理中的应用提供理论依据。

2.实验方法2.1 材料准备选取国产纳滤膜作为研究对象，制备滤膜样品。

2.2 实验装置搭建实验装置，包括进水系统、滤膜系统和收集系统。

2.3 实验步骤将氟离子溶液通入进水系统，并由滤膜系统处理，收集出水样品。

3.结果与讨论3.1 国产纳滤膜对氟离子的去除率通过对不同浓度的氟离子溶液进行处理，测定得到国产纳滤膜对氟离子的去除率。

结果显示，国产纳滤膜对氟离子有较高的去除率，且随着氟离子浓度的增加，去除率呈现递减趋势。

3.2 操作条件对氟离子去除率的影响研究了国产纳滤膜在不同操作条件下对氟离子的去除率。

结果表明，操作温度、压力和流速等均对去除率有一定影响。

较高的温度和压力可提高去除率，而较高的流速则降低了去除率。

3.3 国产纳滤膜的稳定性和选择性研究了国产纳滤膜在长时间运行和多次循环使用后的去除性能变化。

结果显示，国产纳滤膜具有较高的稳定性和选择性，能够长时间稳定地去除氟离子。

4.结论本研究通过实验研究了国产纳滤膜对氟离子的去除性能，并得出以下结论：国产纳滤膜具有良好的去除氟离子的能力，且在不同操作条件下具有较高的稳定性和选择性。

这为国内纳滤膜在水处理中的应用提供了实验数据和理论基础。

然而，还需进一步深入研究国产纳滤膜的制备工艺和改性方法，以提高其去除性能和适用范围。

纳滤复合膜的制备及其在水处理中的研究进展

第６期收稿日期：２０２０－１２－２２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１８０３１５０）作者简介：翟笑影（１９９４—），女，河南人，硕士学历，主要从事纳滤催化膜的制备及性能方面的研究；通信作者：陈熙（１９７７—），教授，主要从事高分子功能膜材料在催化、分离、吸附方面的应用研究。

纳滤复合膜的制备及其在水处理中的研究进展翟笑影１，２，马永迪１，２，王建祖１，２，王帅１，２，史圆圆１，２，史鑫１，２，陈熙１，２（１．天津工业大学材料科学与工程学院，天津　３００３８７；２．天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津　３００３８７）摘要：近年来，工业发展迅速，水污染问题日益严重。

纳滤膜在脱盐和废水处理方面得到了广泛应用，但仍然存在着小分子有机污染物去除能力不强的缺陷。

将膜的纳滤性能与催化耦合可以克服纳滤膜分离的瓶颈，有效提高水处理能力。

本文简要介绍了纳滤膜及其催化纳滤复合膜的制备方法以及应用。

关键词：纳滤；膜分离；催化中图分类号：ＴＱ０２８．８文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０６－００９１－０２ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＮａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄＣａｔａｌｙｔｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭｅｍｂｒａｎｅｓＺｈａｉＸｉａｏｙｉｎｇ１，２，ＭａＹｏｎｇｄｉ１，２，ＷａｎｇＪｉａｎｚｕ１，２，ＷａｎｇＳｈｕａｉ１，２，ＳｈｉＹｕａｎｙｕａｎ１，２，ＳｈｉＸｉｎ１，２，ＣｈｅｎＸｉ１，２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｅｐａｒａｔｉｏｎＭｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄＭｅｍｂｒａｎｅＰｒｏｃｅｓｓｅｓ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙａｎｄｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｅｒｉｏｕｓ．Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｂｕｔｓｔｉｌｌｈａｖｅｔｈｅｄｅｆｅｃｔｔｈａｔｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｓｍａｌｌｍｏｌｅｃｕｌａｒｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｓｎｏｔｓｔｒｏｎｇ．Ｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｗｉｔｈｃａｔａｌｙｓｉｓｃａｎｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｔｈｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｃａｔａｌｙｔｉｃｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｍｅｍｂｒａｎｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃ膜分离是近几十年来出现的一种重要的分离技术。

生活饮用水氯化物处理工艺研究——超滤+纳滤+反渗透技术

生活饮用水氯化物处理工艺研究——超滤+纳滤+反渗透技术周强【期刊名称】《《福建建筑》》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】5页(P96-100)【关键词】饮用水; 氯化物; 超滤; 纳滤; 反渗透【作者】周强【作者单位】福州城建设计研究院有限公司福建福州350001【正文语种】中文【中图分类】TU991.20 引言随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，城市居民对生活饮用水水质标准提升的期望值也不断增加。

因原水中的污染物质成分日益复杂，常规的混凝-沉淀-过滤工艺只能去除水中20%～30%有机物[1]，无法有效解决因离子浓度较高造成水质不达标问题。

如长乐二水厂原先水质受海水倒灌、咸潮等影响，导致出厂水氯化物阶段性超标，后经采用超滤+纳滤+反渗透技术进行提标改造，使出厂水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。

本文基此详细介绍其处理工艺。

1 项目背景长乐区位于福建省东部，闽江口南岸，地处闽江口感潮区。

长乐二水厂原水取自闽江炎山段，位于闽江、乌龙江汇流处，目前最大供水规模为11万m3/d，采用的主要供水工艺流程为：闽江炎山泵站取水+折板絮凝(加矾)+平流沉淀+V型滤池+清水池(液氯消毒)+二泵增压至用户，居民普遍反映饮用水具有咸味，尤其在咸潮期该现象更为明显，且持续时间长达3个月。

根据长乐二水厂2017年10月～12月水质监测结果表明，咸潮期出厂水氯化物含量达250～750mg/L，部分时段氯化物含量高达1000～1500mg/L，厂区内现有水处理构筑物对氯化物并无明显去除效果。

出厂水中氯化物含量已严重超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定的250mg/L限值，居民生活饮用水安全性受到严重威胁。

为进一步提高供水安全性和饮用水水质，使供水系统逐步适应长乐区的经济及社会发展要求，当地政府及水司决定对长乐二水厂采用膜技术进行深度处理，彻底解决因咸潮期日益突出造成的出厂水氯化物含量严重超标的水质问题，保障人民用水需求和水质安全。

纳滤用于饮用水深度处理的研究

第2卷第5期2008年10月供水技术W A TER’I EC H N O LO G YV01．2N o．50c t．2008纳滤用于饮用水深度处理的研究姜红1，王志海2(1．山东省建设建工集团，山东济南250101；2．同济大学环境科学与工程学院，上海200092)摘要：采用纳滤膜对某市自来水进行深度处理试验，研究了纳滤对自来水中有机物及离子等的去除效果。

结果表明，采用一级纳滤工艺，在回收率为70％的情况下，能有效去除自来水中的有机物、离子、内分泌干扰物和细菌等。

对C O D M。

浊度、c，+和阿特拉津的平均去除率分别为81．06％，85．47％，77．20％和83．90％；对总硬度和阴离子的去除率保持在一个适中的水平；出水中未检测出细菌。

关键词：纳滤膜；饮用水；深度处理；回收率；有机物；无机盐中图分类号：TU991．24文献标志码：A文章编号：1673—9353(2008)05—0015—03A dvance d t r eat m ent of dr i nki ng w at e r、耐t hnanof i I t r at i on m em br aneJi a ng H on91，W ang Z hi hai2(1．Shandong C onst r uc t i on E ngi neer i ng G r oup，Ji nan250101，C hi na；2．Scho ol ofE nvi r onm ent a l Sci ence and Engi neer i ng，Tongj i U ni v er s i t y，Shang hai200092，C hi na)A bs t r act：A ki nd of advanc ed t re a t m e nt f or dri nki ng w at er w i t h nanofi hr at i on(N F)m em br ane w a s conduct ed，a nd i ts r em oval ef fi ci e nc y of organic m at t e rs a nd i on，et c．w i t h na nof i l t ra t i on w a s i nves t i gat ed．The r e sul t s s how ed t h at organi c m at t er s，i on，endocr i ne di sr upt or s and ba c t er i a cou l d be r e m ove d ef f ect i vel y w i t h f ir st st age N F under t he w at er r ec ove ry r a t e of70％．T he r em oval r a t es of C O D M。

纳滤去除水中新兴污染物的研究进展

第41卷第1期2021年2月膜科学与技术MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGYVol41No1Feb&2021纳滤去除水中新兴污染物的研究进展赵长伟$，唐文晶，贾文娟，李研，赫东煜，史哲民，宋瑞平(中国农业大学资源与环境学院农田土壤防控与修复北京市重点实验室，北京100193)摘要：纳滤膜技术由于自身优势特O,是水体净化处理的一种行之有效的方法.水中新兴污染物不断被检出，正日益受到广泛关注.本文总结了纳滤膜技术去除水中新兴污染物的相关研究进展，研究表明，纳滤膜可有效去除水中药‘和个人护理‘(PPCPs)、全氟化合物、内分泌干扰物质(EDCs)、微囊藻毒素等典型新兴污染物，去除率一般都在90%以上，在水中新兴污染物去除方面具有很好的效果，并探讨了未来纳滤膜技术应重O开展的研究工作和应用前景.关键词：纳滤膜；新兴污染物；水处理；综述中图分类号：TQ028:X703文献标志码：A文章编号：1007-89?4(?0?1)01-0144-08 doi：1016159/ki.issnl007-89?4.202101019资源匮乏、能源短缺与环境污染问题已经成为制约全球经济可持续发展的三大“瓶颈”，其中解决水资源匮乏、水污染及饮用水安全问题尤为紧迫•如何有效保障水质安全是事关民生的热点问题，这直接关系到人民的身体健康•然而，随着科学技术的发展，水中越来越多的新兴污染物被检测出来'1—3(,主要包括内分泌干扰物质(EDCs)、药品和个人护理品(PPCPs)、全氟化合物、微囊藻毒素和抗生素等.这些污染物在水环境中普遍存在，其质量分数通常保持在mg/L到&g/L的数量级之间，化学结构十分复杂，难于被生物降解，对生物体有慢性累积的毒性，很难通过传统水处理技术得到有效去除⑷•因此，水中新兴污染物的有效去除问题亟待解决•当前对新兴污染物的处理技术主要包括吸附技术、生物处理技术、高级氧化技术、膜分离技术等囚•一些吸附剂经改性后可对水中新兴污染物产生有效去除，例如活性炭、生物炭、碳纳米管、粘土矿物，然而吸附剂的可持续利用仍有待进一步研究;生物修复技术可以有效降解那些易降解的新兴污染物，然而对于那些难降解的新兴污染物，还未有关于生物技术对其实现有效去除的报导;高级氧化技术可有效破坏新兴污染物的结构，然而对于其副产物尚未得到详细阐明#膜分离技术具有分离效率高、去除污染物选择性强、环保、操作简便等突出优势,在水质净化领域起着至关重要的作用，被认为是最有发展潜力的水处理技术之一'"6(.前期文献报导对新兴污染物去除效果较好'7(.本文主要从水中新兴污染物去除的角度，探讨纳滤膜技术在水中新兴污染物净化研究方面的进展情况.1纳滤膜介绍纳滤(Namofiltratiom,NF)作为膜分离技术中的一种，是近些年来发展起来的一项新型的功能膜分离技术，是介于超滤(UF)和反渗透(RO)之间的由压力驱动的膜分离过程'"10(.因其选择分离效率高、通量大、运行压力低等特点，正逐步取代一些污染严重、能耗高、工艺繁琐的传统分离技术•由于大期：2020-07-16#期：2020-09-19基金项目：国家自然科学基金资助项目(21878323)；中国农业大学人才资助项目(2020TC010)第一作者简介：赵长伟(1976-)，女,辽宁人，教授，博导，主要从事纳滤膜技术和水处理技术研究，$通讯作者,E-mail：1804762788@引用本文：赵长伟，唐文晶,贾文娟，等.纳滤去除水中新兴污染物的研究进展[J(.膜科学与技术,2021,41(1):144—151. Citation:Zhao C W,Tang W J,Jia W J,tal.Applied research progress of nanofiltration membrane technology for removing the emerging pollutants in water[J(.Membrane Science and Technology(Chinese),2021,41(1)：144一151.第1期赵长伟等：纳滤去除水中新兴污染物的研究进展•145-部分纳滤膜的膜表面存在带电基团，因此纳滤膜对物质的分离主要是基于电荷效应和筛分效应•筛分效应主要选择性截留不同分子量的物质，可以将不同分子量的物质进行选择性分离.电荷效应是指膜所带电荷与溶液中分布的离子所带电荷之间存在的静电作用•凭借这两种作用机制,纳滤膜技术目前已经被广泛应用在废水处理、脱盐、新兴污染物的去除等领域'1—15（.2研究进展近年来，随着科学技术的发展和进步，水中新兴污染物不断被检出，尽管这类物质浓度很低,但其潜在的生态毒性却不容忽视，且常规的水处理工艺无法对其有效去除，因此，新兴污染物最终可能进入人体，对人体安全造成威胁•对水中新兴污染物如何有效去除已成为水处理领域研究的焦点之一，国内外采用纳滤膜技术在这方面开展了大量研究工作.2.1纳滤去除水中药品和个人护理品的研究药品和个人护理品（PPCPs）是一类“新兴”环境污染物质，不同于持久性有机污染物,PPCPs的极性强、易溶于水、不易挥发，会通过水相传递和食物链扩散.由于其可以在水中稳定存在，致使去除PPCPs的难度比较大，而纳滤膜处理技术被研究发现是去除PPCPs的一种有效的方法,相对于传统去除工艺，纳滤膜处理技术由于电荷效应和筛分效应对相对分子质量在150〜1000的PPCPs截留效果较黄丹等'6（通过实验分别从污染物的纳滤过程、溶液性质以及预接触时间等因素探讨纳滤膜去除典型常见的PPCPs污染物布洛芬（IBU）的性能.纳滤膜对于IBU的去除率受阳离子的电荷数影响比较大，电荷数越多，压缩膜面双电层强度越大，使膜孔变小，一方面使膜通量降低，另一方面使膜更容易截留IBU分子.pH也会影响纳滤膜对于IBU的去除.由于IBU解离后带负电，因此其与膜面负电荷的互斥作用也就更强，从而使得布洛芬溶液的纳滤过程持续保持较高的截留性能，并且布洛芬的水溶液在纳滤过程中的通量随着pH值的增大而增大;加入天然有机物（NOM）后，膜通量明显降低，膜表面对IBU的吸附量降低；预接触时间的增大，对IBU的纳滤过程起始通量影响较大，膜表面对IBU 的累积吸附量变化不大•刘蕊等也以常见的IBU为例，主要考察了纳滤膜的吸附作用和溶液中离子种类、离子强度对纳滤膜去除微量有机污染物IBU 的效果产生的影响，其中水处理过程采用活性氯浸泡聚酰胺纳滤膜法•研究发现,溶液中存在的CaCl2可以提高IBU去除率，其原因可能是加入了CaCl2的IBU溶液，溶液中的电解质浓度增大，聚L胺纳滤膜表面带负电,一部分Ca2+吸附到膜表面，膜的有效孔径减小，筛分作用增强,使膜更适合分离粒径比较小的布洛芬颗粒•此外，ca+易在膜表面发生沉积和吸附，堵塞膜孔,发生浓差极化，造成膜面污染,阻碍了有机物IBU透过膜面•Nghiem等'8（采用NF270膜进行了去除磺胺甲恶＞与卡马西平的研究，用以探究分子极性与脱除率之间的关系•NF270膜的等电点大约在pH=3.5,而当pH低于等电点时，膜带有少量的正电荷.在等电点以上时，膜带负电荷，随着pH的增加,Zeta电位变得更负.由于尺寸（空间）排斥和静电相互的作用，膜表面的两性特性对膜的溶质截留机制具有重要意义•结果表明，在电中性条件下,高偶极矩的磺胺甲恶＞的脱除率明显低于低偶极矩的卡马西平•他们认为极性影响了有机物的去除情况,如果带电的有机物的分子量"有高偶极矩的有机物比另一种脱除率要低.Souza等'9（评估了NF90和NF270两种纳滤膜从水中去除诺氟沙星的效能,探究了pH、浓度和操作压力对诺氟沙星截留量的影响•实验结果表明，两种纳滤膜对诺氟沙星的截留率分别保持在87%和98%以上;pH会影响溶质的解离和膜的活性基团，导致静电相互作用（排斥或吸引）发生变化，并与浓度极化一起降低渗透通量，增加或减少截留率•因此改变pH便改变了纳滤膜对诺氟沙的留，pH65时，纳滤膜均获得最高的诺氟沙星截留率（分别为94%和99%）杨海燕和王鑫淼：20—21（介绍了纳滤膜去除水中PPCPs的优势所在，以及去除过程中的作用机理及影响由纳滤膜有较小的膜孔，对分子直径较大的美托洛尔（MET）分子有较好的筛分作用•作者研究了在浓度、压力、pH、盐离子强度等条件下，纳滤去除水中典型的MET的效果变化.结果表明，在初始浓度从1&g/L增加到30&g/L的范围内,纳滤对MET的去除率均能达到99%以上;当压力从0.1MPa下降到0.04MPa时，去除率从99%下降到90%左右；当pH值为5时，纳滤对MET去除略有增加；当盐离子强度从10mmol/L•146-膜科学与技术第41卷增加到20mmol/L时，纳滤对MET的去除率从98%以上降低至约92%.李娜娜等'2(考察了不同氧化石墨烯(GO)配比的改性聚酰胺复合纳滤膜对目标污染物利血平、诺氟沙星和盐酸四环素的去除效果，相较于薄膜复合膜，用氧化石墨烯(GO)改性聚酰胺复合膜可提高对PPCPs污染物的去除效果，氧化石墨烯(GO)是单一的原子层结构，其带有的含氧官能团，加入到膜材料中，能够增加纳滤膜的亲水性，提高过水通量，同时GO带有的官能团使膜带有负电荷，使膜的荷电负性增强,静电斥力增加，从而提高了膜的分离性能•结果表明，添加GO后的纳滤膜对污染物利血平的去除率从94%上升到95%,对诺氟沙星的去除率从65%上升到72%,对盐酸四环素的去除率从62%上升到72%.Yoon等对比超滤膜和纳滤膜对27种PPCPs的处理效果发现，纳滤膜处理效果较超滤膜更好，对PPCPs截留率在44%〜93%之间，这与膜孔径和加工药物的化学结构有关•此外纳滤膜对不带电荷的痕量有机物的排斥受到空间位阻的影响，而极性的痕量有机物的排斥则可以通过与带电膜的静电相互作用来解释•由于邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二酯、乐果和莠去津的分子量分别为27&34、390.56,229.12和215.68,均在纳滤膜能去除范围内，沈智育等采用纳滤工艺去除这些污染物，结果表明，采用纳滤膜去除邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二酯、乐果和莠去津去除率分别为91%、89%、98%和77%.众所周知,化合物的疏水性和分子大小是影响纳滤膜截留性能的主要因素•另外,Donnan效应是膜去除低电荷药物的重要机制.Ouyang等'5(采用聚多巴胺(PDA)和季R盐壳聚糖(HTCC)对聚MN (PES)超滤膜进行逐层改性，成功制备了一种去除PPCPs的双电荷聚电解质多层纳滤膜•其中效果最佳的膜对阿替洛尔(ATE)、卡马西平(CBZ)和IBU 的截留率分别为76%,87%和89%.此外，调整pH 可使ATE和CBZ的截留率分别提高到81%和92%.王健行等'6(以实际抗生素制药废水的二级生化出水为研究对象,研究了纳滤膜在实际工程应用中对其去除效果,结果表明,经纳滤膜处理后，产水中多价离子盐得到有效去除，剩余部分单价离子盐,这是由于抗生素制药废水中所含的离子成分复杂，纳滤膜对单价离子盐的截留率有限•纳滤产水满足药厂发酵水的水质要求，因此可回用于生产,实现了抗生素制药废水的回收利用.2.2纳滤去除水中全氟化合物(PFCs)的研究PFOS(全氟辛烷磺酸)以及其他全氟表面活性剂是一类持久性的有机污染物质，并具有内分泌干扰作用,PFOS的分子量为498g/mol,在纳滤切割分子量的范围之内，另外PFOS在水溶液中呈负电性.结合纳滤的电荷效应和筛分效应，用纳滤的方法去除PFOS应该可行有效.前期我们开展了纳滤膜处理饮用水中PFOS的试验研究'门，分别采用NF270,NF90和ESNA1,结果表明，由于膜的静电排斥、筛分及吸附作用，这些纳滤膜对PFOS去除率都可达到92%以上.研究考察了在不同的PFOS含量、共存有机物以及共存无机离子条件下，膜对PFOS的截留率•结果表明，截留率随PFOS含量升高而升高;腐殖酸、ca+、Mg+的存在都能明显提高截留率.张祥波'8(制备新型平板型芳香聚酰胺纳滤膜,将其用于饮用水中PFOS的去除•结果表明，当高分子聚合物PMIA作为纳滤膜材料时，在25C,操作压力达到10MPa下，对100ppb PFOS溶液的截留率为80%,通量达到50.57L/(m2.h).这与纳滤膜的截留机理-电荷作用有关,电荷作用是指带电纳滤膜与溶液中带电目标化物间发生的电用.由于纳滤膜表面的电荷为强负电性，而PFOS的磺酸基基团带负电,导致PFOS与纳滤膜表面发生电荷排斥作用•添加纳米粒子的实验结果表明，在PMIA复合纳米膜中添加纳米活性炭，可以有效提高膜对水体中PFOS的截留率•张一等'9(通过研究建立了包括PFOS在内的四种全氟化合物的环境样品前处理以及仪器分析方法•研究发现，在纯水条件下，由于PFOS较之PFBS有更大的相对分子质量,纳滤膜对前者的筛分作用强于后者•李木等'0(研究了致密型纳滤膜(NF90)和疏松型纳滤膜(NFG)对6种典型PFCs的动态截留效果，并分析了pH、钙离子、腐殖酸(HA)对PFOS去除率的影响.结果表明，在NFG膜对PFOS的去除中,静电作用和疏水作用的贡献较高;而在NF90膜对PFOS的去除中,两者贡献均低于10%.另外由于孔径和膜表面电荷分布不同，具有较大孔径的NFG膜吸附效果远大NF90.陈霞明等'口将纳滤技术应用到对新兴有机污染物PFCs,PPCPs的去除中,探讨不同原水中膜分第1期赵长伟等：纳滤去除水中新兴污染物的研究进展•147-离性能及共存有机物对膜分离性能的影响•结果表明:不同原水中的纳滤膜对PFCs去除率均在94%以上•在水中呈解离态的PFCs,影响其分离性能的主要是电荷效应.pH较高的人工模拟污水的PFCs 分离性能也相应的得到提高,影响在水中呈解离态的PFCs分离性能的主要原因是电荷效应,共存有机物对其分离性能无显著性影响.2.3纳滤去除水中内分泌干扰物的研究内分泌干扰物(EDCs)是一种外源性干扰内分泌系统的有类似激素作用的污染物，能干扰人类或动物内分泌系统，从而影响生长发育，扰乱免疫系统.当EDCs进入机体靶细胞后，与体内的激素竞争结合受体复合物，再进入细胞核与DNA结合，引起细胞功能的显著改变，给人类的健康和生存带来了十分严重的潜在危害•因此在饮用水中去除EDCs 成为了备受关注的问题•纳滤膜由于其具有分离效果好、操作压力低、能有效去除有机污染物等优点，是有效去除EDCs的方法.内分泌干扰物-17a-乙烘雌二醇(EE2)的相对分子质量为?95,4,在纳滤膜的去除范围内，曹方圆等'?(发现，聚酰胺类复合纳滤膜对水中的EE?具有很好的去除效果，在纳滤膜筛分的作用下，对EE?的截留率可达到97%,而且原液浓度对EE?的截留效果影响较小.Sadmami等'3研究了天然水中的胶体颗粒和阳离子的存在对纳滤去除水中EDCs的影响，采用聚酰胺纳滤膜对水体中分子量小于300的EDCs分子进行纳滤实验•结果表明，天然水中胶体颗粒的存在影响中性EDCs的去除，而对大多数离子型EDCs 的去除几乎没有影响•出现这种结果的原因可能是天然胶体颗粒影响了膜表面的疏水相互作用，使中性EDCs的去除受到限制，而离子型EDCs的去除仍受化合物表面电荷与膜表面电荷之间的静电排斥控制•该实验研究了纳滤对天然水中EDCs去除效果的影响因素，为天然水的净化提供了理论支撑. Suma等研究了纳滤(NF)膜和反渗透(RO)膜从溶液中去除内分泌干扰化合物双酚A(BPA)的性能.结果表明，除NF270膜外,在其他研究的聚酰胺基NF和RO膜中均未观察到其BPA去除的显著变化.由于筛分作用以及静电排斥使得纳滤膜技术对BPA有较好的去除作用,与孙晓丽等'5(的研究结果大致相同.当反应物和引发剂在膜表面附近的浓度增加时,极化效应就对膜的性能有益，会使得接枝聚合反应的速率显著增强,Adi等'6(采用浓差极化增强表面接枝聚合改性纳滤膜,该膜对EDCs的去除效果较普通纳滤膜更好•除了电荷和尺寸(筛分)排斥外, NF中的排斥机制受到溶质和膜之间亲和力的强烈影响•它与极性、氢键和分子形状等许多其他分子性质以及膜、溶液组成和pH等特性有着复杂的关系.研究结果显示，在低浓度下EDCs的去除率提升较高，但高浓度则几乎没有提高•该工作提供了一种用于各种用途的纳滤膜改性的简便方法.Guo等利用聚多巴胺(PDA)和银纳米颗粒(AgNPs)设计了一种高度选择性的PDA/AgNPs表面涂层，通过加强孔径的筛选作用同时抑制疏水相互作用来实现提高EDCs的纳滤效果，并且其损失的水渗透率较少，范围约在4%〜10%.梁娟等'8(以CNT分散液作为添加剂，通过界面聚合法将其加入到纳滤膜中,改善纳滤膜的渗透和截留性能•将CNT改性复合纳滤膜用于对水溶液中一种EDCs-阿特拉津进行处理，研究其处理效果•结果表明，由于纳滤膜的纳米级孔径，对EDCs-阿特拉津的截留率高达99%. Demg等'9(提出光催化氧化与纳滤工艺相结合的技术,利用纳滤对水体中内分泌干扰物高截留的特点,留的内分扰物光催化用下分解•该工艺是去除内分泌干扰物的一种可靠、实用、有效的方法•Guo等制备了具有一种新型的由绿色单宁酸-铁(TA-Fe3)复合物形成的具有10〜30mm的连续薄截留层的非聚酰胺纳滤膜，其透水率为 5.1L/(m2.h.bar)(1bar=0.1MPa),Na?SO4截留率为89%•同时，由于该膜对内分泌干扰物的截留率(99%)明显高于聚酰胺膜(81%),这归功于该膜具有更强的尺寸筛分效应.张明等'口以章江实际水体为研究对象,采用碳纳米管改性自制膜和商品纳滤膜研究了对邻苯二甲酸酯(PAEs)的去除效果，结果表明,在筛分以及电荷排斥共同作用下，纳滤对PAEs的截留率大于90%&2.4纳滤去除微囊藻毒素的研究微囊藻毒素(MCYST),简称MCs.MCs是一种分子量在800〜1100之间的单环七肽肝毒素，是以肝脏为主要靶器官，具有多种毒性和致癌性的有毒物质'?(•蓝藻的微囊藻(Microcystis)、鱼腥藻(Amabaema)、颤藻(Oscillatoria)及念珠藻(Nostoc)的某些种或品系的微生物是产生微囊藻毒素的主要•148-膜科学与技术第41卷源头'3-44(.MCs易溶于水中,且其耐热性及酸碱稳定性都比较强，这也使得普通的饮用水处理工艺难以完全将其去除•纳滤相对于超滤和反渗透等技术,具有高效去除污染物的优势'5—46(.因此成为去除微囊藻毒素的方法之一.沈阳师范大学任桐欣通过对浑河水体的研究,采用固相萃取-Elisa试剂盒法,分析测定水体环境中的微量微囊藻毒素•分别使用美国Osmonics 公司生产的Desai-DL和Desai-HL两种纳滤膜测试了其对微囊藻毒素的去除效果•研究发现,两种纳滤膜由于具有筛分作用都能有效去除微囊藻毒素,当过滤体积从40mL增加到200mL时,DL对微囊藻毒素的截留率从2%上升到17%,HL对微囊藻毒素的截留率从12%上升到20%,微囊藻毒素的截留率呈上升的趋势.Teixeira等'8(研究了采用气浮过滤加纳滤联合工艺对铜绿微囊藻及其相关微囊藻素的去除进行了研究•纳滤膜采用NFT50型，研究结果表明，在筛分以及电荷排斥的协同作用下，纳滤对微囊藻毒素的去除率接近100%.处理后的水中微囊藻毒素浓度一直在定量限制之下，远低于世界卫生组织指导的饮用水MC-LR1.0&g/L的值•2.5不同切割分子量对新兴污染物截留率的影响在膜领域,广泛用切割分子量来表示膜的截留能力'9(,纳滤膜的切割分子量(MWCO)介于超滤膜和反渗透膜之间,孔径为0.5〜2nm,切割分子量为150〜2000.纳滤膜对分子量为200〜1000之间低分子有机物和多价盐有较好的截留效果'0—5⑵.然而具有不同切割分子量的纳滤膜对新兴污染物的截留效果不同，因此越来越多的学者对其进行了深入究王美莲等'3(探讨了相同材质不同孔径的纳滤膜对磺胺二甲基嚏‘的截留性能，实验采用了3种不同型号的纳滤膜：NF90、NF270和NF290,结果表明，孔径最小的NF90膜对磺胺二甲基嚏‘的去除率为97%,孔径最大的NF290膜对磺胺二甲基嚏‘去除率只有85%,去除率相差119%,可见膜孔径的大小对纳滤膜去除磺胺二甲基嚏‘效果有明显的影响，孔径小的纳滤膜去除磺胺二甲基嚏‘效果要高于孔径较大的纳滤膜•在膜材质相同的情况下,膜孔径越小筛分作用越好,对于小分子溶解性有机物截留效果更好•程喜全'4(采用氨基封端聚乙二醇分子与均苯三甲酰氯通过界面聚合工艺制备了两种聚乙二醇基复合纳滤膜，切割分子量分别为677.8和496.2g/ mol.进行抗生素分离实验后表明，由于膜的筛分作用以及电荷作用，对荷正电抗生素(妥布霉素)具有92%以上的截留率•采用没食子酸和聚乙烯亚胺共涂覆制备的新型疏松复合纳滤膜切割分子量约为950.0g/mol,这种膜对爱奇霉素的截留率高达96%董蕾茜'5(通过实验考察和对比了孔径为(11.7±1.4)nm的NF-0和孔径为(36.6±92) nm的NF-LTL-0膜在操作压力5〜11bar条件下对21PPCPs的留性, 结,5〜9bar 时NF-0膜对PPCPs的平均截留率高于NF-LTL -0膜；9〜11bar时结果相反.由此可知纳滤膜的孔径(切割分子量)越小膜对PPCPs的截留率越高，但超过一定压力会发生变化.2.6膜污染对新兴污染物截留率的影响膜污染是指原液中的胶体悬浮物、无机盐、有机物和微生物等物大量积膜,膜孔减小，堵塞膜孔，导致膜的过滤性能降低'6(,减少使用,增加成的一现,兴物滤过程中，膜污染的出现同时往往也伴随着截留率的变化•传统聚酰胺(PA)复合纳滤膜通量较低，膜的抗污染能力差，因此开发新型纳滤膜材料是解决降低膜污染从而进一步提高对新兴污染物的截留率以及膜通量等问题的重要手段.Mahdavi和Bagherifar：57：通过相转化法制备了醋酸纤维素(CA)/二氧化硅和醋酸纤维素(CA)/改性二氧化硅混合基质膜,并用于从水中去除头抱曲松钠抗生素•为了增加表面电荷从而降低膜污染提高对抗生素的截留率，作者通过聚合反应在二氧化硅的表面接枝了2-丙烯酰基-氨基-2-甲基T-丙烷磺酸(AMPS)单体.与纯醋酸纤维纳滤膜相比，该复合纳滤膜对抗生素的截留率大大增加，在pH为8时,该纳滤膜可实现对头抱曲松钠高达96%的截留率.Jun等'8(通过酸催化水解过程对半芳香聚酰胺纳滤膜进行改性，探究经处理后的纳滤膜对红霉素和万古霉素的去除效果•实验结果发现，改性纳滤膜的水通量和盐通量均显著提高，膜的抗污性能大大提高，改性后的膜的静电斥力增加致使红霉素和万古霉素的去除率明显升高，并且在6天的重复使用过程中对抗生素的截留率保持稳定.Li等'9(所制备的膜是用2〜4的碳化钛纳米片组装而成，在第1期赵长伟等：纳滤去除水中新兴污染物的研究进展•149-纳滤膜分离抗生素的研究中指出T d C z T’膜分离抗生素的机理主要是通过膜与抗生素分子之间的静电相互作用与筛分作用共同影响•膜表面均匀分布的亲水端基，使得在真空过滤过程中更容易形成更好的堆积结构，从而获得更好的分离性能•研究表明，该纳滤膜对抗生素的截留率与其它纳滤膜相似,与此同时，其溶剂渗透量比其它聚合物纳滤膜要高一个数量级，膜的抗污性能显著提高.Karimnezhad 等'0将铁基纳米颗粒固定在聚丙烯［纳滤膜上，在纳滤截留抗生素的同时，芬顿技术也可以有效去除聚丙烯［(PAN)基纳滤膜表面毛孔上积累的各种各样的污垢•这样的组合在有效减少了纳滤膜的污染的同时增加了膜的水通量，但是芬顿技术对膜会产生不可逆转的氧化破坏.Fang等'口将氧化石墨烯(GO)片掺杂到聚丙烯［(PAN)基底中，增强基底的亲水性并构建层状结构，再通过溶剂热法合成具有选择性分子筛性质的错基MOF(UiO-66),然后利用聚多巴胺(PDA)将二者稳定结合.由此制备的复合纳滤膜在筛分作用和静电相互作用的协同影响下对盐酸四环素、土霉素和环丙沙星的截留率均高于94%,并具备较高的抗污性能.Yang等将功能化的多壁碳纳米管(MWCNT)介于氧化石墨烯纳米片(GO)中构成具有三维结构的纳滤膜•所制备的膜可以通过静电相互作用对抗生素分子进行分离.该纳滤膜对四环素的截留率可达到99%.此外，该纳滤膜还具有制备过程快速环保、膜的抗污性能稳定、水渗透速度快等优点.3随着工业化进程的加快，新兴污染物不断出现,水体呈现复合污染以及污染效应复合等特征#纳滤自身的特性及分离特点为发展纳滤净水技术带来了机遇•但在实际应用过程中，如何进一步提高纳滤膜的去除效能，如何减缓膜污染,仍是制约其推广应用和发展的关键问题•因此，未来还应在以下方面做好研究工作：1)新型高通量纳滤膜材料研发•膜材料是决定膜性能的核心，新型膜材料应具有高的通量和高截留率、抗污染、抗氧化、良好的机械稳定性、化学稳定性和物理稳定性.近年来这方面的研究已取得一定进展，如新型二维材料、仿生材料、抑菌材料等新型膜研发断进展.2)如何提高新兴污染物的去除效果•水中新兴污染物越来越普遍，如何基于新兴污染的特性及纳滤膜的分离机理，研究开发对新兴污染物高效截留的纳滤膜材料及其工艺，也是纳滤膜研究的热点之3)如何进行膜污染有效控制•膜污染是膜应用过程中不可避免的问题，由于影响膜污染的因素很多，如进水水质、预处理、膜材料本身性能等,在实际运行过程中，需要结合特定的条件进行行之有效的膜.参考文献：[1(Tan Z,Chen S F,Peng XS,tal.Polyamide membranes with nanoscale Turing structures for water purification [J(.Science,2018,360:518—521[2(Li X,Liu C,Yin W,et al.Design and development of layer-by-layer based low-pressure antifouling nanofiltration membrane used for water reclamation[J(.J Membr Sci2019584：309—323&[3(张润楠，李亚飞,苏延磊，等•氨基化氧化石墨烯界面聚合制备超薄复合纳滤膜'(•化工学报,01869(1)：435—445&[4(徐南平，高从増，金万勤.中国膜科学技术的创新进展中国工程科学,2014,16(12)：4—9.[5(Mi Y F,X u G,Guo Y S e al Development of antifouling nanofiltration membrane with zwitterionic functionalized monomer for efficient dye/salt selective separation [J(&JMembrSci，2020，601%117795&[6(李小晴，李杰,王乃鑫，等.PEC/g-C3N4杂化膜的制备及其渗透汽化性能研究[(•膜科学与技术,020,0(2)：67—74[7(Qin D,Huang G,TeradaD,tal Nanodiamond mediated interfacial polymerization for high performance nanofiltrationmembrane[J(J MembrSci，2020，603：118003[(石紫，王志，王宠，等.染料分离有机纳滤膜制备技术研究进展膜科学与技术,020,0(1)：340—351[9(WangT,ZhaoCW,Li P,t al Fabrication of novel po-ly(/n-phenylene isophthalamide)hollow fiber nanofiltration membrane for effective removal of trace amount perfluorooctane sulfonate from water[J(.J Membr Sci, 2015，477：74—85&[10(王晓琳，张澄洪，赵杰.纳滤膜的分离机理及其在食品和医药行业中的应用[(•膜科学与技术,000,0(1)：29—36&[11(，高，赵&纳滤膜技术化用水的应。

纳滤膜对无机物的截留机理研究

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纳滤膜对无机物的截留机理研究
文 ! 侯立安赵兰刘晓敏6 第二炮兵工程设计研究院北京
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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。