纳滤和反渗透

纳滤的应用：对Na+和Cl- 等单价离子的截留 率较低，但对Ca2+、Mg2+、SO42-等二价离子 及除草剂、农药、色素、染料、抗生素、多 肽和氨基酸等小分子量（200-1000）物质的 截留率很高，而且水在纳滤膜中的渗透速率 远大于反渗透膜，所以当需要对低浓度的二 价离子和分子量在500到数千的溶质进行截留 时，选择纳滤比使用反渗透经济。
连续加水
在重过滤中 保持体积不变
• •••
••• ••意图
9.2.2 超滤
多级连续错流操作配置示意图
渗透液 料液
料液槽 料液泵
循环泵
循环泵
循环泵
浓缩液
超滤应用：超滤在需将尺寸较大的分子和微 粒与低分子物质或溶剂分离的领域得到了广 泛地应用，超滤装置可单独运行，也可与其 它处理设备结合应用于各种分离过程中。目 前超滤膜除了用于工业废水处理、城市污水 处理、饮用水的生产、高纯水的制备、生物 制剂的提纯以及在食品和医药工业外，正在 向非水体系的应用发展，无机超滤膜在这一 领域有良好的前景。
水资源的日趋紧张及社会生活水平的提高， 饮用水生产和城市污水处理成为微滤过程的 两个潜在的大市场。其最新的应用领域是生 物技术和生物医学技术领域。
应用领域
水处理 电子工业 食品工业 石化工业 制药工业 实验分析
实验分析中的应用
液相色谱用滤膜 生物分析分离
医药工业中的应用
空气除菌系统 药品原液及其制剂的除菌除杂 中药提取物的过滤澄清分离
9.2.3 微滤
机械截留
吸附截留 架桥截留
(a)
(b)
微滤膜各种截留作用的示意图 （a）膜的表面层截留；(b)膜内部的网络中截留
微滤
平均孔径0.1-10μm，广泛应用于水处理、石 化、生物制药、食品、气体净化等领域
MF membrane
UF membrane
Flat sheet
Hollow fiber
Tube
死端过滤和错流过滤示意图 (a) 死端过滤； (b) 错流过滤
料液
料液
截留物
渗透液 (a)
渗透液 (b)
微滤膜应用: 微滤是所有膜过程中应用最普 遍、销售额最大的一项技术，其年销售额大 于其它所有膜过程销售额的总和。工业上， 微滤主要用于将大于0.1m的粒子与溶液分开 的场合。它的最大市场是制药行业的除菌过 滤和电子工业用高纯水的制备，在食品工业 的许多领域得到了成功的运用，在各种与生 物、生理有关的分析中细胞的捕获、各种颗 粒的富集等方面也得到了广泛应用。随着
RO膜的用途
河水 海水 地表水
地下水 废水
产水回收 浓水回收
超纯水
半导体、液晶产业用水
纯水
锅炉用水 各种工业过程工艺用水
饮用水
海水淡化、苦咸淡化 食品、饮料行业纯净水
水的精制
软化 去除农药等有机物
废水回用
循环冷却用水 工业及市政废水回用
浓缩分离
各种有用物质的分离、 回收、精制、浓缩等
9.2.2 超滤
石化工业中的应用
催化剂生产和分离 油水分离 低渗透油田注水
电子工业中的应用
各种气体过滤分离防电子元件氧化 电子设备用超纯高纯化学试剂的制备
食品工业中的应用
酒类的除菌和澄清 果汁、明胶、糖汁的澄清过滤 鲜奶的过滤澄清 植物油的过滤
水处理中的应用
超纯水制备预处理 污水回用（工业用水、市政用水、灌溉用水 等） 特种污水处理（印染、洗毛、化纤、造纸等） 膜生物反应器（MBR）
四种膜组件用于反渗透和 纳滤时的性能及操作条件
比较项目 填充密度 (m2/m3)
膜清洗
膜更换难易
原水预处 理成本 相对价格
管式 20
板框式 卷式 150 250
中空纤维式 1800
内压式易 易 外压式难
内压式难 一般 外压式易
低
中等
难
难
（内压中空纤维超滤易）
易
易
高
高
高
高
低
低
反渗透的应用：主要用于水的纯化，如海水和 苦咸水脱盐制饮用水，以及制备半导体工业、 医药、化学工业中所需的超纯水。反渗透也用 于浓缩过程，包括：食品工业中果汁、糖、咖 啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶 品工业中生产干酪前牛奶的浓缩。
9.2 微滤、超滤、纳滤和反渗透 9.2.1 反渗透和纳滤
渗 透 过 程 示 意 溶剂 图 稀相2 浓相1
P
稀相2 浓相1
溶剂 稀相2 浓相1
膜
膜
膜
(a)
(b)
(c)
反渗透原理：当用一个半透性膜分离两种不 同浓度的溶液时，膜仅允许溶剂分子通过。 由于浓溶液中溶剂的化学位低于它在稀溶液 中的化学位，稀溶液中的溶剂分子会自发地 透过半透膜向浓溶液中迁移。