第五章 1 纳滤的简单介绍
纳滤
纳滤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200～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称为纳滤。
由于纳滤膜表面有一层均匀的超薄脱盐层，它比反渗透膜要疏松得多，且其操作压力比反渗透低，因此纳滤又称为疏松型反渗透或低压反渗透。
基于纳滤分离技术一系列优越的特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。
以往对分子量在几百的不同分子的分离，采用反渗透和超滤都难以实施，而纳滤就可从蔗糖（分子量342）与葡萄糖（分子量180）的混合液中分离出葡萄糖。
纳滤的另一个特点是它能截留小分子有机物并可同时透析盐，即集浓缩与透析为一体。
纳滤的第三个特点是膜表面的荷电性，因此纳滤有离子电荷密度上的选择性。
例如在溶液中含有一价离子的Na盐和二价离子的Ca盐时，膜优先截留二价离子的Ca，一价离子的截留率随着二价离子浓度的增加而减少。
纳滤的第四个特点是操作压力低，因为无机盐能通过纳滤膜透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透低，可节省能耗。
由于纳滤的这些特性，因此在制药、生物化工、食品加工、水处理等诸多领域有着广阔的应用前景。
水处理众所周知，用反渗透可生产出纯净水，但反渗透的能耗高，产水量低（相对纳滤来讲），且去掉了几乎所有对人体有益的盐和微量元素。
而纳滤则只脱除掉绝大多数形成水硬度的Ca、Mg离子，而保留了部分盐类和微量元素。
此外，纳滤还可以脱除掉绝大部分因农药、化肥、清洗剂等化工产品对源水或自来水所形成的小分子有机物的污染。
有些小分子有机物直接对人体有危害，而有些小分子有机物会与自来水消毒时所用的氯发生取代反应，生成多种对人体具有三致（致畸、致癌、致突变）作用的卤代烃（THM）物质，如三氯甲烷、四氯化碳等，从而对人的健康产生危害。
美国的佛罗里达州和日本的宫城县等地已有效地采用纳滤脱除掉了水中87％～98％的THM的前驱物。
浓缩乳清及牛奶日本最早将纳滤用于乳清和牛奶的浓缩，前者可使乳糖和乳清蛋白浓缩的同时脱盐。
纳滤操作手册
纳滤操作手册纳滤、反渗透系统操作手册目录1.纳滤、反渗透膜简介纳滤NF：纳滤介于反渗透膜和超滤膜之间，约150～1000道尔顿。
此外，由于其表面分离层由聚电解质所构成，故对不同价态的粒子存在Donnan效应，对无机盐有一定截留率，约40～90%。
纳滤对二价离子的截留率比对一价的高，在渗滤液中优先脱色。
NF的作用:主要是去除超滤单元不能去除的不可降解有机物、部分总氮、色度、二价离子等。
反渗透 RO：反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100 的有机物，但允许水分子透过，脱盐率一般大于98%。
它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程RO的作用:实际运行过程中若原水的C/N比不能满足去除总氮的要求，外加碳源有没有及时供给时，因硝酸盐氮的影响 NF出水总氮就不能达标，这时需要有一最后把关单元，一般采用RO处理单元，RO 单元可保证出水总氮、COD等全部指标达标2. 过滤机理纳滤、反渗透膜具有以下三种特别的机能。
(1)过滤机能：半透膜中有众多的微孔以便水分子通过。
这些微孔的直径为微米，与水分子的直径相当。
最小的细菌和病毒的直径分别是和微米。
杀虫剂666的直径约为微米。
因而，这些污染物和其它生物污染物以及众多的有机污染物均不能通过此半透膜，而与纯水分离。
盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积一般比水分子大10-25倍，因此，除了以上提及的电排斥机能外，膜也可以通过滤机能除去溶解的盐类。
(2)自我清洗机能：一般的滤水器在除去污染物的同时，也将这些污染物留在了滤水器中。
在此后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。
同时，细菌也会在滤水器中繁殖，水产生微生物再污染。
与此不同，半透膜在净水过程中将污染物全部留在被排除的浓水中，以实现自我清洗机能。
因此，所得净水就更加可靠，净水器件的寿命也更长。
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。
天津工业大学——纳滤
因[Na+]1=[Cl-]1 ，[Na+]2=[R-]2+[Cl-]2， 于是 [Na+]1[Cl-]1 =[Cl-]12 ， [Na+]2[Cl-]2 =([R-]2+[Cl-]2)[Cl-]2=[R-]2[C1-]2+[C1-]22 [Cl-]12 =[R-]2[C1-]2+[C1-]22 比较上述关系后可见： 在平衡时，[C1-]1>[C1-]2；[Na+]1<[Na+]2。 也就是说，在平衡时，上述系统中的Na+，C1和R-都是不均匀的。
固定电荷模型（Teorell-Meyer-Sievers
model）
TMS模型假设膜为一个凝胶相，其中电荷分布均 匀、贡献相同。 模型用于表征离子交换膜、荷电型反渗透膜和纳 滤膜内的传递现象，计算膜浓差电位、膜的溶剂 及电解质渗透速率及其截留特性。 可以很好地表征纳滤膜的道南效应
纳滤膜的分离性能
Food industry
BACK
HOME
NEXT
中性溶液和电解质溶液混合体系
Solute：Mixed solute Separation mechanism model: Sieve mechanism (Size effect) Electrostatic effect Electrostatic and Steric-hindrance Model Application: Potable water treatment Food industry
•早期称为“低压反渗透”、“疏松反渗透” 、“反渗透-超滤混合膜”。
•20世纪90年代后期，纳滤膜飞速发展，并产业化，产业化产品有 NTR-729HF、NTR-7400、NTR-7250、NF-45、NF-60、SU-600
纳滤 简介
流程复杂
4、纳滤纯化大豆低聚糖
进料 工艺操作,仪 表显示.
浓缩
开启预压泵,然后开启高 压泵,通过手动调节变频 器和浓缩调节阀进行降 液位操作,将液位降低到 50%左右,投入液位自动 调节
排料
排料调节阀和 浓缩调节阀均 投入自动调节.
清洗 排料泵排料, 预压泵清洗, 仪表显示
参考文献
1、鲍元兴、韩亮，低聚糖的纳滤分离技术，《食品与生 物技术学报》，2002，21（6）：46-47； 2、赵鹤飞、杨瑞金、赵伟等，秸秆低聚木糖溶液纳滤分 离特性和渗滤工艺，《农业工程学报》，2009， 25 （4）：253-259； 3、董艳、高瑞昶、潘勤等，超滤和纳滤分离技术提取纯 化地黄低聚糖的研究，《中草药》， 2008，39（3）： 359-363； 4、王磊、邵诚、王海，大豆低聚糖纳滤连续浓缩过程的 控制，全国膜分离技术在食品工业中应用研讨会， 2006： 79-82； 5、马嫄、阚建全、陈宗道，纳滤技术及其在功能性低聚 糖分离纯化中的应用，《现代食品科技》， 2002， 18 （3）：64-66
纳滤
分离低聚糖
生工151 罗子月 2015306020124
CONTENT
01 02 03 04
纳滤基本知识
纳滤分离纯化低聚异麦芽糖 纳滤分离低聚果糖
纳滤分离大豆低聚糖
1、纳滤 (N a n o i f l t r a t io n,N F )
膜分离过程，工艺简单、 操作方便，不仅可实现小 规模的操作，而且可实现 规模化、集成化生产。
分
纳滤是80年代末期问世的一种新型 膜分离技术 , 其膜截留分子量介于 反 渗透膜 (RO)和超滤膜 (UF)之间 , 约为 100 一 1000 , 微孔结构约 1nm左右。 其以压力差为 推动力 , 用复 合于微孔基 膜 上 , 具有 纳米级孔径 的超薄分离层 对大分子和小 分子物质进行 分离 , 可通过一种操作同时完成渗 析和浓缩的两个工艺过程 , 可通过 膜的筛选和操作条件的选择分离单 糖 、 二糖与三糖 以上高分子的功 能性低聚糖 。
第五章 纳滤讲解
2019/6/12
膜材料与膜过程
5.2.2 对不同价态的离子截留效果不同
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：NO3-、CI-、OH-、SO42-、CO32-； 对阳离子的截留率按下列顺序递增：H+、Na+、K+、Mg2+、 Ca2+、Cu2+。
5.2.3 对离子的截留受离子半径的影响
5.5纳滤膜商品及分类
自20世纪80年代以来，国际上相继开发了各种牌号的纳滤膜及其组件， 其中大部分纳滤膜为荷电或不荷电的薄层复合膜。表5-1是部分牌号的纳 滤膜及其性能。
根据复合纳滤膜超薄复合层的组成，复合纳滤膜可分为以下几类：
2019/ห้องสมุดไป่ตู้/12
膜材料与膜过程
表5-1 国外商品纳滤膜及其性能
2019/6/12
表5-4 NTR-7400纳滤膜性能
2019/6/12
SO2
O
n
SO3H
H2SO4 98%,ClSO3H SO2
25 C,4h
O n
膜材料与膜过程
5.5.4 混合型复合纳滤膜
该类纳滤膜主要有日本日东电工公司的NTR-7250膜，由聚乙烯醇和 聚哌嗪酰胺组成。美国Desalination公司开发的Desal-5膜亦属于此类， 其表面复合层由磺化聚（醚）砜和聚酰胺组成。：
纳滤膜的表层较超滤膜致密，故可以调节制膜工艺条件先制得较小孔 径的超滤膜，然后对该膜进行热处理、荷电化后处理，以使膜表面致密 化，从而得到具有纳米级表层孔的纳滤膜。 （2）反渗透膜转化法
纳滤膜的表层较反渗透膜疏松，可以在充分研究反渗透膜制膜工艺条 件的基础上，调整合适的有利于膜表面疏松化的工艺条件，如铸膜液中 添加剂的选择、各成分的比例及浓度等，使表层疏松化而制得纳滤膜。
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、反渗透操作手册
湖南XX环保科技有限公司废水站操作手册5纳滤、反渗透系统操作手册5.1纳滤反渗透系统简介本工程膜深度系统设计为纳滤和反渗透。
纳滤系统处理量为1400m3/d，三套；反渗透系统处理量为1190m3/d，三套。
纳滤系统和反渗透系统均由产水系统、清洗系统、循环系统、电气控制系统等所组成。
纳滤膜组件采用卷式纳滤膜，由陶氏公司生产，型号为NF270-400，膜长度为1.016m，单支膜面积37.2m2。
反渗透膜组件采用卷式膜，由海德能公司生产，型号为BW30-400，膜长度为1.016m，单支膜面积37.2m2。
系统控制可实现自动、手动控制方式。
在自动控制方式下，系统当中的所有设备动作均由PLC完成；在手动控制方式下，操作人员需在PLC控制面板下完成手动控制。
图1纳滤系统PID图2图2反渗透系统PID图35.2膜系统运行前准备5.2.1单体设备试车（1）各动力设备通电试运行A．原水泵、清洗泵、高压泵、循环泵进行点动。
B．接通各水泵的电源，观察各水泵的运行情况，如叶轮转运方向、噪声、转速等参数，确保水泵运行正常。
（2）各自动开关、在线仪表的试车A．自动开关，如气动阀门的开关是否正常，是否出现卡死现象B．液位开关能否工作正常，低液位是否能自动停泵，停泵次序是否正常等。
5.2.2试压试漏实验（1）纳滤膜系统试压试漏的目的：为查明设备的强度和严密度。
（2）试压前的准备工作：A.设备管道及附件安装并检查合格。
B.试压试漏现场环境打扫干净。
C.参加试压试漏人员经过技术培训合格。
D.准备好试压用水，水压泵和气压泵等设备及试压记录（3）本方案中的纳滤膜系统的试压试漏采用两种方式，气体试压试漏和清水试压试漏。
先进行气体试压试漏，再进行清水试压试漏。
（4）高压气体的试压试漏步骤：A.在应试设备的压力表管上装好校验好的压力表。
B.检查设备法兰、抱箍等连接件部位是否紧密。
C.关闭进出端口的所有阀门。
D.开启空压机系统（约0.7Mpa），观察压力表的变化情况。
纳滤膜的工作原理及特点
纳滤膜的工作原理及特点纳滤膜是一种常见的膜分离技术，广泛应用于水处理、食品和饮料工业、生物医药等领域。
它通过选择性地分离溶质和溶剂，实现物质的分离和浓缩。
本文将详细介绍纳滤膜的工作原理及其特点。
一、纳滤膜的工作原理纳滤膜是一种多孔膜，其孔径通常在1-100纳米之间，能够有效分离溶质和溶剂。
纳滤膜的工作原理主要包括以下几个方面：1. 大份子排除：纳滤膜的孔径较小，可以阻挠大份子通过，只允许小份子、离子和水份子通过。
这样就可以实现对溶液中溶质的分离和浓缩。
2. 电荷排斥：纳滤膜表面通常带有电荷，可以通过电荷排斥效应，排除带有相同电荷的溶质。
这种电荷排斥效应可以增强纳滤膜的分离效果。
3. 空间排斥：纳滤膜的孔径较小，可以通过空间排斥效应，阻挠大份子进入孔道，从而实现对溶质的分离。
4. 渗透浓缩：纳滤膜在一侧施加压力，使溶剂和小份子通过膜孔，而大份子被滞留在膜表面，从而实现对溶液的浓缩。
二、纳滤膜的特点纳滤膜具有以下几个特点，使其在分离和浓缩过程中具有很大的优势：1. 高选择性：纳滤膜能够选择性地分离溶质和溶剂，可以有效去除溶液中的大份子、悬浮物、微生物等杂质，保留溶液中的小份子、离子和水份子。
2. 高通透性：纳滤膜的孔径较小，可以实现高通量的分离效果。
纳滤膜可以根据需要选择不同的孔径大小，以适应不同的分离要求。
3. 可控性强：纳滤膜的分离效果可以通过调节操作参数来控制，例如压力、温度、pH值等。
这样可以实现对溶液的精确分离和浓缩。
4. 长寿命：纳滤膜通常由耐腐蚀材料制成，具有较高的耐久性和稳定性。
合理的操作和维护可以延长纳滤膜的使用寿命。
5. 可再生性：纳滤膜可以通过逆向冲洗、化学清洗等方法进行清洗和再生，减少了膜的更换频率和成本。
6. 应用广泛：纳滤膜广泛应用于水处理、食品和饮料工业、生物医药等领域。
例如，可以用于海水淡化、废水处理、蛋白质分离、果汁澄清等工艺。
总结：纳滤膜是一种常见的膜分离技术，其工作原理包括大份子排除、电荷排斥、空间排斥和渗透浓缩。
纳滤操作手册
纳滤操作手册纳滤、反渗透系统操作手册目录纳滤NF：纳滤介于反渗入渗出膜和超滤膜之间，约150～1000道尔顿。
此外，由于其表面分离层由聚电解质所组成，故对不同价态的粒子存在Donnan效应，对无机盐有一定截留率，约40～90%。
纳滤对二价离子的截留率比对一价的高，在渗滤液中优先脱色。
NF的作用:主要是去除超滤单元不能去除的不可降解有机物、部分总氮、色度、二价离子等。
反渗透RO：反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，脱盐率一般大于98%。
它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程RO的作用:实践运转过程当中若原水的C/N比不能满足去除总氮的请求，外加碳源有无实时供应时，因硝酸盐氮的影响NF出水总氮就不能达标，这时需要有一末了把关单位，普通采用RO处理单位，RO单位可保证出水总氮、COD等全部指标达标2.过滤机理纳滤、反渗透膜具有以下三种特别的机能。
(1)过滤机能：半透膜中有众多的微孔以便水份子通过。
这些微孔的直径为0.0005微米，与水份子的直径相当。
最小的细菌和病毒的直径分别是0.2和0.02微米。
杀虫剂666的直径约为0.0015微米。
因此，这些污染物和其它生物污染物和众多的有机污染物均不能通过此半透膜，而与纯水份离。
盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积普通比水份子大10-25倍，因此，除了以上说起的电排挤机能外，膜也可以通过滤机能撤除消融的盐类。
(2)自我清洗机能：普通的滤水器在撤除污染物的同时，也将这些污染物留在了滤水器中。
在今后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。
同时，细菌也会在滤水器中繁育，水产生微生物再污染。
与此不同，半透膜在净水过程当中将污染物全部留在被排除的浓水中，以实现自我清洗机能。
因此，所得净水就更加可靠，净水器件的寿命也更长。
第五章-纳滤和反渗透概要
不可逆热力学领域的集大成者
反渗透过程传质方程
Onsager 线性唯象方程 n J i Lij X j 流率与热力学力成线性关系， (2-6) j 1
X i k ij J j
j 1 n
(2-7)
其中Ji为流率，Xj为热力学力， Lij为唯象系数。 第i个流Ji与第j个力Xj之间的比 例常数Lij，和第j个流Jj与第i个 力Xi之间的比例常数Lji，相等。
膜法海水淡化
几种分离方法能耗比较
分离方法 能耗 (kWh/m3) 反渗透 3.5 低温多效 >7 多级闪蒸 >10
反渗透淡化厂的能耗及产水成本
国家或地区 设备能力 m3/d 原水含盐量 mg/L 能耗 kwh/m3 产水成本
RMB/m3
沙特 56800 43700 7 4.88
中国 长海 1000 35000 5 6.69
A
半透膜
A、渗透 B、渗透平衡 C、反渗透
则平衡状态下
由非平衡态（PA* PA，稀溶液饱和 纯水由半透膜左侧进入右侧，直至 PA*=PA+。 为溶剂的渗透压。
* A (T , P) * ( T , P ) P 蒸汽压降低）向平衡态过渡(渗透)： A A P A＋
P
反渗透
一般而言，无机盐溶液的渗透压 很高，含1g/l氯化钠的天然水， 渗透压为0.07MPa，含35g/l氯化 钠的海水，渗透压为2.5MPa。 反渗透是以压力差为推动力的分 离操作，其功能是截留离子物质 而仅透过溶剂。 反渗透不是渗透的逆过程，两者 同样是在等温条件下溶剂从高化 学位到低化学位的迁移过程。 反渗透将料液分成两部分：透过 膜的是含溶质很少的溶剂，称为 渗透液；未透过膜的液体，溶质 浓度增高，称为浓缩液。
CSM纳滤
Cd（mg/L） Zn（mg/L） SO42-（mg/L）
总硬度（以CaCO3计） （mg/L）
运行压力（bar）
氯碱工业
氯碱工业的核心：隔膜法电解精制的饱和NaCl溶液
阳极 阴极
Cl2
淡盐水
H2
含高浓度NaOH溶液
阳极室：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极室：2H2O+ 2e- = H2↑+2OH-
高浓度氯化钠中分离磷酸盐
原水水质：
氯化钠含量15-18%
磷酸盐约2000ppm 原水COD大于500ppm
工艺流程：
预处理——保安过滤器——NF40 二段式排列
运行参数
膜型号 产水量 膜数量 回收率 运行压力 磷酸盐截留效果
NE8040-40
20吨/小时
18只
70%
25bar
>98.5%
100 200 1,000 20,000 100,000 500,000
水溶性盐 金属离子 干馏物 糖类 原子半径
炭黑
漆颜料
酵母/酶
毛发
细沙
病毒 胶体硅/粒子 蛋白质 细菌 红细胞 花粉
微滤类型
伤肺尘埃
反渗透
微滤
纳滤 粒子过滤器
分离过程
超滤
CSM纳滤膜产品介绍
型号
NE8040-90
NE8040-70 NE8040-40 NE8040-DRM
盐湖水中回收锂化物
盐湖水水质特点：
高含盐量，电导大于60,000us/cm 主要离子为Ca2+，Al3+， Na+，Li+ 分离水中的一二价离子
目的：
通过纳滤70膜分离原液中的一二价离子 ，从产水中回收一价离子 用树脂分离钠离子和锂离子 把分离后的锂盐浓缩后做锂电池
纳滤
1
纳滤的原理 纳滤在水处理中的应用 一般纳滤设备的结构 影响因素
2
3
4
BEA Confidential. | 2
什么是纳滤？
纳滤膜是荷电膜，能进行电性吸附。在相同的水 质及环境下制水，纳滤膜所需的压力小于反渗透 膜所需的压力。所以从分离原理上讲，纳滤和反 渗透有相似的一面，又有不同的一面。纳滤（NF） 用于将相对分子质量较小的物质，如无机盐或葡 萄糖、蔗糖等小分子有机物从溶剂中分离出来。 纳滤又称为低压反渗透，是膜分离技术的一种新 兴领域，其分离性能介于反渗透和超滤之间，允 许一些无机盐和某些溶剂透过膜，从而达到分离 的效果。
BEA Confidential. | 11
BEA Confidential. Confidential. | 5
纳滤膜过程的主要影响因素
与其它膜过程相似,纳滤过程的污染主要受到操作条件(操作压力 、供料速率及湍流程度)、膜类型(膜材料、膜表面性能和粗糙度 、孔径大小和分布及 膜的结构等)、供料性能(溶质和溶剂的性 质,浓度)和预处理(过滤,氧化等)的影响。在实际操作中纳滤膜 的材料、结构等性能已确定,因此污染的影响因素主要有如下几 种,其中很多因素同样也是超滤、反渗透过程污染的影响因素。
BEA Confidential. | 6
溶质浓度
溶液中的有机溶质(如蛋白质等)常常以胶体的形式存在于溶液 中,它与膜面的相互作用主要依赖于范德华力以及双电层作用, 即使溶液中像蛋白质等大分子物质的浓度很低时,膜面也可形成 足够的吸附,使通量下降.无机溶质的浓度也会对污染造成较大 影响,当进料液为过饱和状态时,溶解性盐如CaCO3等可在膜面 沉积.溶解性盐的异核或同核结 晶会引起膜面上晶体沉积物的 增长从而造成无机垢污染[11].同时,高浓度盐会改变蛋白质等胶 体的构型和分散性,影响膜面对蛋白质类胶体的吸附.
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。
膜过程课件纳滤
料液
-
－＋
带负电荷的膜
透过通量
纳滤膜得一个很大特征就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。
分子量大于膜得截留分子量得物质,将被膜截留,反 之则透过,这就就是膜得筛分效应。
膜得电荷效应又称为Donnan效应,就是指离子与膜所 带电荷得静电相互作用。大多数纳滤膜得表面带有 负电荷,能阻碍多价离子得渗透,这就是纳滤膜在较 低压力下仍具有较高脱盐性能得重要原因。
件→杀菌系统→优质饮用水 预处理系统通过活性炭过滤器等装置,主要去除原水
中得有机污染物、余氯、铁、锰、浊度等。1 μm或5 μm 得精滤可有效降低膜前水得浊度,去除细小颗粒或悬浮物。
纳滤膜采用美国HYDRANAUTICS海德能公司ESNA1— 4040膜或DESAL HL4040F膜,材质均为聚酰铵,设计膜组件 得水回收率为50%。由于各地原水水质得差异,纳滤膜实际 运行压力在0、5～0、9 MPa之间不等。
1. 转化法 转化法又分为超滤膜转化法和反渗透膜转化法。 • 超滤膜转化法
纳滤膜得表层比超滤膜致密,故可以调节 制膜工艺条件先制得较小孔径得超滤膜,然 后对该膜进行热处理、荷电化后处理,使膜 表面致密化,从而得到具有纳米级表层孔得 纳滤膜。(相转化) • 反渗透膜转化法
纳滤膜得表层较反渗透膜疏松,可以在反 渗透膜制备工艺得基础上,调整合适得工艺 条件制备疏松化得反渗透膜。(界面聚合)
纳滤膜得分类
• 基于不同得出发点,纳滤膜得分类有许多方法。 • (1) 按膜得材料分 纳滤膜有醋酸纤维素及其衍
生物膜、芳香族聚酰胺膜、磺化聚砜(SPS)、磺 化聚醚砜(SPES)等。 • (2)按膜得结构特点分 纳滤膜有一体化得非对称 膜和复合膜,如溶液相转化得CA膜属非对称膜之 列,其表皮层致密,皮下层比较疏松。通用得复合 膜大多就是用聚砜多孔支撑膜制成,而表层致密 得芳香族聚酰胺薄层就是以界面聚合法形成得。
纳滤
1995年 开发
低压高截留率RO膜
NaCl截留率 ≥99%
NF膜(疏松型RO膜))
NaCl截留率 ≤99%
1996年 开发
超低压 RO膜
纳滤膜的发展过程
Nanofiltration membranes
Nanofiltration membranes
3
微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF） 反渗透（RO）
O N N C O C
n
3、磺化聚（醚）砜类复合NF膜 如Nitto Denko(日东电工，日本 )公司的NTR-7400 系列NF膜。
8
Nanofiltration membranes
Nanofiltration membranes
Nanofiltration membranes
9
1
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。 如果不受外力作用，则体系的熵增加，而自由能减少。表 示自由能减少速率的耗散函数，可用膜渗透过程中流率与 共轭力来表达，因此建立于非平衡热力学基础上的传递模 型研究应用于膜分离过程较令人关注。
醋酸纤维素
-RO膜的开发
RO复合膜的开发 （1972年NS-100）
纳滤膜的工作原理及特点
纳滤膜的工作原理及特点纳滤膜是一种常用的分离技术，广泛应用于水处理、食品加工、制药、化工等领域。
本文将详细介绍纳滤膜的工作原理及其特点。
一、纳滤膜的工作原理纳滤膜是一种多孔性膜，其工作原理基于份子的大小和形状。
当液体通过纳滤膜时，大份子、胶体颗粒和悬浮物等无法穿过纳滤膜的孔隙，而溶质、溶解物和溶剂份子则可以通过纳滤膜的孔隙，从而实现分离的目的。
纳滤膜的分离效果主要依赖于两种机制：筛分效应和扩散效应。
1. 筛分效应：纳滤膜的孔隙大小可以根据需要进行调整，通常在0.1-10纳米之间。
通过控制孔隙大小，可以实现对不同大小份子的筛分。
较大的份子无法通过纳滤膜的孔隙，从而被滞留在膜表面，而较小的份子可以穿过孔隙，通过膜的另一侧。
2. 扩散效应：溶质、溶解物和溶剂份子在纳滤膜上的扩散速率不同。
较小的份子由于其较小的体积和较低的份子质量，扩散速率较快，而较大的份子由于其较大的体积和较高的份子质量，扩散速率较慢。
通过利用扩散效应，可以实现对不同份子的分离。
二、纳滤膜的特点1. 高效分离：纳滤膜可以实现对不同份子的高效分离，可以有效去除溶质、颗粒和悬浮物等杂质，从而提高产品的纯度和质量。
2. 选择性分离：通过调整纳滤膜的孔隙大小，可以实现对不同大小份子的选择性分离。
这种选择性分离可以根据需要进行调整，以满足不同应用领域的需求。
3. 操作简便：纳滤膜的操作相对简单，只需将待处理液体通过纳滤膜，即可实现分离。
同时，纳滤膜可以进行反冲洗和再生，延长使用寿命，减少维护成本。
4. 低能耗：相比其他分离技术，纳滤膜的能耗较低。
纳滤膜可以在常温下进行操作，无需加热或者冷却，从而降低能源消耗。
5. 可控性强：纳滤膜的孔隙大小可以通过调整工艺参数进行控制，以满足不同应用领域的需求。
同时，纳滤膜可以与其他分离技术相结合，实现更高效的分离效果。
三、纳滤膜的应用领域纳滤膜广泛应用于水处理、食品加工、制药、化工等领域。
1. 水处理：纳滤膜可以去除水中的悬浮物、胶体颗粒、溶解有机物等，从而提高水的质量和纯度。
超滤、微滤、纳滤、反渗透解析
超滤、微滤、纳滤、反渗透2010-05-10 19:40:03| 分类:设备与仪器资料| 标签:|字号大中小订阅微滤(M F:又称为微孔过滤,它属于精密过滤,其基本原理是筛分过程,在静压差作用下滤除0.1-10μm的微粒,操作压力为0.7-7bar, 原料液在压差作用下,其中水(溶剂透过膜上的微孔流到膜的低压侧,为透过液,大于膜孔的微粒被截留,从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离。
微滤过程对微粒的截留机理是筛分作用,决定膜的分离效果是膜的物理结构,孔的形状和大小。
能截留0.1-1微米之间的颗粒。
微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐等通过,但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。
微滤膜的运行压力一般为0.7-7bar。
超滤(UF:是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。
超滤同反渗透技术类似,是以压力为推动力的膜分离技术。
在从反渗透到电微滤的分离范围的谱图中,居于纳滤(NF与微滤(MF之间,截留分子量范围为50-500000道尔顿,相应膜孔径大小的近似值为50—1000A。
能截留0.002-0.1 微米之间的大分子物质和蛋白质。
超滤膜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。
超滤膜的运行压力一般1-7bar。
纳滤(NF:纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷,这是它在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质量为数百的物质,也可脱除无机盐的重要原因。
目前纳滤膜多为薄层复合膜和不对称合金膜,纳滤膜有如下特点:1、NF膜主要去除直径为1nm左右的溶质粒子,故被命名为“纳滤膜”,截留物相对分子质量为200-1000;2、NF膜对二价或高价离子,特别是阴离子的截留率比较高,可大于98%,而对一价离子的截留率一般低于90%;3、NF膜的操作压力低,一般为0.7Mpa,最低为0.3Mpa;4、NF膜多数为荷电膜,因此,其截留特性不仅取决于膜孔大小,而且还有膜静电作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氨基酸的分离
NF膜一般带有荷电荷，因此PH值会影响其分离。 氨基酸是两性的，在一定的PH值下达到等电点。 不同分子量的氨基酸达到等电点时，其PH值不同。 可以通过控制PH值的不同，利用NF进行分离和纯化 氨基酸。
5.3纳滤在处理工业废水中的应用
含有机溶剂废水的处理
一般采用RO和相分离来联合处理含溶剂废水，但经RO浓缩后，往往达不到相分 离点或相分离点不稳定，导致相分离失败或不完善。可在RO之前加一NF过程。
4.纳滤膜的分离机理
对于非极性溶质，主要取决于位阻效应。 对于极性（或荷电溶质），其通过纳滤膜时 的截留率由静电作用与位阻效应共同决定。
另外还有溶解扩散作用。
5.纳滤的应用 纳滤在食品工业中的应用； 纳滤在制药工业和生物化学中的应用； 纳滤在处理工业废水中的应用； 纳滤在染料工业中的应用； 纳滤在石油化工行业中的应用。
5.5纳滤在石油化工行业中的应用
溶液中溶解催化剂的回收
同源催化剂—分子量在160-1000之间的溶解态的有机金属络合物， 分子量处于NF膜的分离范围，利用NF回收利用。现在凯能公司 生产的耐有机溶剂NF-1050和NF-1060膜大量应用于此回收。
催化剂生产用溶剂的回收
催化剂生产中消耗大量溶剂，通常分离催化剂后将溶剂扔掉， 污染环境浪费资源。可用NF进行回收。此法应用在烯烃加氢甲 酰化的Co、P复合催化剂的生产中应用。
纳滤的简单介绍 Simple Introduction to Nanofiltration
1.纳滤的基本特点
NF处于UF和RO之间,其膜的表层孔径处于纳米级范 围。 截留分子量在100-1000之间，对二价及多价离子有 很高的截留率。 其操作压力在0.4-1.5MPa之间，低于RO膜，纳滤膜 通常称为低压反渗透膜（LPRO）。 纳滤膜表面一般带有荷电荷，因而有较好的抗压密 性、抗酸碱性及较强的抗污染能力。 可取代传统处理过程中的多个步骤，所以比较经济。
5.1纳滤在食品工业中的应用
乳清脱盐—已工业化且效果很好
NF膜截留住分子量较大的物质，允许盐通过，从而降低乳清的 盐度。举例，凯能公司生产的管式NF膜，对乳清中的乳糖截留 率达99.8%，将乳糖从4.2%浓缩到29.5%；对盐分和灰分的脱除 达60%-90%。
植物油加工
可将20%固含量，2%自由脂肪酸的大豆油浓缩到45%，同时将 溶剂正己烷回收并将部分酸脱除，此法较正己烷直接
蒸发法节能50%。 还可利用NF和UF结合进行对果汁的浓缩
如桔子汁和洋李酸；对于洋李酸浸液，脱盐率达54.5%，有机酸 脱除达80%，自身浓缩到10倍以上。
5.2 纳滤在制药工业和生物化学中的应用
抗生素的浓缩与回收
抗生素原液中含有4%的生物残渣，一定盐分和0.1%-0.2%的抗生素。多 数抗生素的相对分子量在300-1000，正好处于NF膜的截留范围。传统 方法：对发酵液进行澄清和溶剂萃取，然后对萃取液进行真空蒸馏得抗 生素。利用NF膜可有两种途径： 萃取 NF 发酵液 溶剂回收利用
2.纳滤膜的制备方法
转 化 法：超滤膜转化法、反渗透膜转化法。 共 混 法：将两种或两种以上的高聚物进行 液相共混。（CA-CTA纳滤膜）。 复 合 法：在微孔基膜上复合一层具有纳米 级孔径的超薄皮层。此法应用广泛、有效。 荷电化法：提高膜的抗压密性、抗酸碱性、 抗污染能力、膜的疏松性、亲水性及水通量。 荷膜分为两种：表层荷电膜和整体荷电膜。
去离子水 NF （脱盐） 废盐水 NF （浓缩） 稀废盐水 染料浓缩液
第一步为渗滤，脱去盐分，使盐含量一般低于0.2%； 第二步为浓缩，浓缩2-3倍，达到20%-25%的浓度，喷雾 干燥得干品。 举例，一种管式聚砜膜可将分子量为781的染料脱色，对 染料的截留率为97%-99%，水通量可达0.6-0.8m3/m2.d
脱沥青原油中轻质油的提取
先加入溶剂，将脱沥青原油破乳，然后用孔径为10-100A的聚砜 或磺化聚砜膜，在25-100º C，0.34-6.89MPa下，将溶于溶剂的轻 质油提取。
节约80%的成本
浓缩的抗生素 发酵液 NF 透过液 萃取
提高萃取设备的生 产能力，减少溶剂 用量
凯能公司的NF-1014S型卷式膜可将0.37%的6-APA浓缩到5%，对 6-APA的截留率为95%，回收率为90%，并将盐分等除去。
多肽的浓缩与纯化
重要的医药产品，由蛋白质水解或氨基酸合成。 一般方法：由色谱柱或层析从有机或水溶液中纯化多 肽，然后蒸发浓缩。 现在：用NF代替蒸发，低温高效，操作简单，且在 浓缩的同时进行纯化。
3.影响纳滤膜分离的因素
膜材料的性质及制膜工艺 操作条件： 操 作 压力 水通量和脱盐率 料 液 流 速 水通量和脱盐率 操 作 时 间 水通量和脱盐率– 料液回收率 水通量和脱盐率
物料性质：待处理液中中性物质的分子量、离子浓度、 半径、电价及溶液的PH值。
组件构型的影响
含铬废水的处理
制革工艺中，用硫酸铬进行鞣制，但只有70%可以利用。因此用NF进行回收， 节省铬盐，保护环境。
净水工艺中THM前驱物质的去除
传统的净水方法不能除去低分子量有机物质，会与杀菌的氯气生成THM物质— 严重致癌物。采用NF将其除去。
5.4纳滤在染料工业中的应用
活性染料经NF膜渗滤和脱水达到纯化和浓 缩的目的
化学工业废水的处理
常用方法：经浓缩后进行焚烧或曝气。 蒸发或RO浓缩不可取：除不去废液中的盐分，造成高浓盐度的废液，对焚烧炉 或曝气装置有很大腐蚀。（Mw>100）。
制糖工业废水的处理
主要用NF来处理含有高浓度氯化纳和带色有机物的离子交换树脂再生液，不仅 可除去有色物质，还可使80%以上的盐和90%以上的水循环使用。降低生产成本 和减少排放量。