纳米膜过滤技术

纳米膜过滤技术

纳米膜过滤技术

⏹介于反渗透与超滤膜之间，能截留有机小分子

而使大部分无机盐通过；

⏹特点：

⏹在过滤分离过程中，能截留小分子有机物，并可以

同时透析除盐，集浓缩与透析为一体；

⏹操作压力低

0.11.0

10100100010000反渗透

超滤微滤

氢离子无机离子

低分子

有机物高分子胶体病毒细菌悬浊物

微细油珠

（纳米）高聚物膜

微滤超滤纳滤反渗透

悬浮颗粒

大分子有机物

糖类等小分子有机物，二价盐或多价盐

单价盐

水

各种膜的分离特性

⏹20世纪80年代初期，美国科学家研究了一种薄层复合膜，它能使90%的NaCl透析，而99%的蔗糖被截留。

⏹显然这种膜即不能称之为反渗透膜（因为不能截留无机盐），也不属于超滤膜的范畴（因为不能透析低相对分子质量的有机物）。

⏹由于这种膜在渗透过程中截留率大于95%的最小分子约为1纳米，因而它被命名为“纳米过滤”。

纳米过滤的特点

①在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物

并可同时透析出盐，即集浓缩与透析为一体；

②操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透

析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，这样，在保证一定的膜通量的前提下,纳米过滤过程所需的外加压力就比反渗透低得多，具有节约动力的优点。

纳米滤膜的性质、特点及分离机理

⏹大多数的纳米滤膜是由多层聚合物薄膜组成，活性层通

常含有荷负电的化学基团。

⏹一般认为纳米滤膜是多孔性的，其平均孔径为2nm，通

常相对分子质量截留范围为100~200，见图6.3。

⏹纳米滤膜同样要求具有良好的热稳定性，pH值稳定性和

对有机溶剂的稳定性。

A. SelRO系列纳滤膜的性质与特点

B. SelRO纳滤膜的构型与组件卷式

管式

C. 纳米过滤的分离机理

()

π∆-∆=p A J w c

B J S ∆=式中J W 、J S 分别为溶剂与溶质的膜通量；A 、B 为与膜的材料及性质有关的常数；Δp 、Δπ和Δc 分别为膜内外两侧的压力差，渗透压及溶质的浓度差。

纳滤的应用

行业处理对象行业处理对象

制药工业母液中有效成分的回收

抗菌素的分离纯化

维生素的分离纯化

氨基酸的脱盐与纯化化工行业酸碱纯化、回收

电镀液中铜的回收

食品工业乳清脱盐与浓缩

苛性碱回收纯水制备

超高纯水

水的脱盐地下水的净化

染料工业活性染料的脱盐与回收废水处理印染厂废水脱色

造纸厂废水净化

在抗生素的回收与精制上的应用

在抗生素的生产过程中，常用溶剂萃取法进行分离提取，其中抗生素如红霉素、青霉素常被萃取到有机溶剂中，如被乙酸乙酯或乙酸丁酯所萃取，后续工序常用真空蒸馏或共沸蒸馏进行浓缩，若用膜过滤法进行浓缩，则要求用于分离的膜必须具有良好的耐有机溶剂的性能，同时还应具有良好的疏水性能，以便排斥抗生素，提高其选择性。

在各类肽的纯化与浓缩中的应用

在制药工业中，常用色谱柱从混合有机物或水溶液中纯化肽和多肽化合物并接着进行洗脱液的浓缩，其中浓缩通常采用蒸发过程来完成，现可用亲溶剂并稳定的膜MPF-42来进行肽与多肽的浓缩。

在含溶剂废水处理中应用

在纳米过滤技术这一新领域中，同样可用膜来完成含水溶剂中水的分离。MPW公司已经开发

了特殊的膜来处理这种废水，此膜在有机溶剂

中显示出极好的稳定性，其中包括烃类、醇类、

醛类、烷基酮类、烷基腈类、醚类和它们与水

在一起的各种比例的混合物。

在处理化工合成废液中的应用

⏹用纳米过滤可以很好地处理化工合成废液。因为利用它既可以脱盐又可以浓缩有价值的有机物质。

⏹此外，有机化工合成过程也会产生大量的酸性废液，这些酸性废液中含有有机物和盐，有时还含有多种难处理的溶剂，这些低相对分子质量的有机物质往往是不能生物降解的，而纳米过滤膜可以用于回收这些有机物质。

在处理酸液和碱液中的应用

⏹MPW公司生产的MPT-30系列的纳米过滤膜具有很好的耐热

性（80℃）和耐酸性能（pH值可在0~14范围内），因此可用于回收废液中的无机酸和碱，这些废液中通常有重金属、低相对分子质量的有机物质和其他一些杂质。

⏹用MPW公司生产的膜来处理这些废液有如下三个优点：

①回收的酸或碱可以抵消操作费用；

②可以减少最终处理液的体积；

③由于无需进行中和，所以节省了费用。

工业上这类应用的具体例子很多

①从反应介质中提纯磷酸；

②从反应介质中回收硫酸；

③从金属酸洗液中回收无机酸；

④从湿法冶金的废液中回收酸；

⑤从造纸、纺织和食品工业废液中回收碱等。

⏹在从金属涂料生产的废油漆泥中回收聚合物粘合剂的应用

⏹用于硫化氢洗液的脱盐

⏹水的脱盐

金属精炼厂废水回用

3-段單循環NF 系统回收率: 75%

NF 濃縮液

進水泵保安過濾5 儲槽

保安過滤

5 傳送泵進水泵混凝劑抑垢劑

鹼RO 透过液

送工業用水RO 濃縮水進水從排放槽(300 PSI)RO

NF 透過液去RO

回收率: 90 to 95%多介質過滤空氣反冲(300 PSI )(50 PSI)循環泵NF 循環泵NF 循環泵NF