膜过程课件纳滤(NF)

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1、纳滤（NF）1、纳滤的发展2、纳滤的特点3、纳滤膜的分类4、纳滤膜的制备5、纳滤膜分离原理6、纳滤膜的应用纳滤随着膜技术的发展，反渗透膜技术趋于成熟。但反渗透膜对离子的截留没有选择性，使得膜的操作压力较高，膜通量受到限制。而超滤膜截流的有机物相对分子量较大纳滤是始于20世纪80年代末，介于反渗透和超滤之间的新型分离技术；膜的截留率大于90%的最小分子约为１nm,故称之为纳滤膜。（1）截留分子质量在200-2000的有机小分子；（2）截留能透过超滤膜的小分子有机物，透过被反渗透所截留的无机盐；纳滤技术是反渗透膜过程为适应工业软化水的需求

2、及降低成本的经济性而不断发展的新膜品种，以适应在较低操作压力下运行，进而实现降低成本演变发展而来的。膜组器于80年代中期商品化。纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来。纳滤的发展纳滤和反渗透的截留特性比较溶质RONF单价离子(Na+，K+，Cl-，NO3-)>98％<50％二价离子(Ca2+，Mg2+，SO42-，CO32-)>99％>90％细菌、病毒>99％>99％微溶质(Mw>100)>90％>50％微溶质(Mw<100)0~90％0~50％纳滤的特点与电渗析、离子交换和蒸发相比，它可以同时脱盐兼浓缩，在无机物与有机物混合液的分离方面具有无

3、可比拟的优点。具有离子选择性，能透过一价无机盐，有效截留二价及高价离子，渗透压远比反渗透低，故操作压力很低。达到同样的渗透通量所必需施加的压差比用RO膜低0.5～1MPa，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤膜对无机盐有一定的截留率，因为它的表面分离层是由聚电解质所构成，膜表面带有一定电荷，对离子有静电相互作用。超低压大通量，即在超低压下（0.1Mpa）仍能工作，并有较大的通量。纳滤的特点纳滤膜的一个很大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

4、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。大多数纳滤膜的表面带有负电荷，能阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。Donnan平衡理论将带荷电基团的膜置于含盐溶剂中时，溶液中的反离子（所带电荷与膜内固定电荷相反的离子）在膜内浓度大于其在主体溶液中的浓度，而同名离子在膜内的浓度则低于其在主体溶液中的浓度。这种行为阻止了同名离子从主体溶液向膜内的扩散，为了保持电中性，反离子也被膜截留。大多数荷电反渗透膜中荷电基团为带负电子的磺酸根及羧酸

5、根。高价态的离子截留率明显高于一价离子，对于阴离子的截留率由大到小的顺序为：碳酸根＞硫酸根＞氢氧根＞氯离子＞硝酸根；阳离子的同样顺序为：铜离子＞钙离子＞镁离子＞钾离子＞钠离子＞氢离子膜对离子的截留效应受离子半径的影响。从结构上看纳滤膜大多是复合膜，即膜的表面分离层和它的支撑层的化学组成不同。其表面分离层由聚电解质构成，支撑层是微孔超滤膜。纳滤膜与电解质离子间的静电作用是膜截流盐的主要影响因素，而膜对中性不带电物质的分离则是膜微孔的分子筛网效应。由于纳滤膜这种独特的分离性能，确定了它在水质软化处理中的地位。此外，纳滤膜能有效去除许多中等

6、分子量溶质，例如某些色素、残留农药、消毒副产物等。纳滤膜的分类基于不同的出发点，纳滤膜的分类有许多方法。(1)按膜的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)按膜的结构特点分纳滤膜有一体化的非对称膜和复合膜，如溶液相转化的CA膜属非对称膜之列，其表皮层致密，皮下层比较疏松。通用的复合膜大多是用聚砜多孔支撑膜制成，而表层致密的芳香族聚酰胺薄层是以界面聚合法形成的。(3)按膜的传递机理分膜可分为活性膜和被动膜。活性膜是在透过膜的过程中透过组分的化学性质可改变；被动膜是指透过膜

7、前、后的组分没有发生化学变化。目前所有的纳滤膜都属于被动膜。(4)按制膜工艺分纳滤膜有溶液相转化膜、熔融热相变膜、复合膜和动力形成膜等，如CA膜为溶液相转化膜，CTA中空纤维为熔融热相变膜。目前卷式普遍用的为芳香族聚酰胺复合膜。(5)按膜的功能和作用分纳滤膜属渗透膜范畴，渗透压在膜的传递过程中起重大作用。(6)按膜的使用和用途分膜可分为低压膜、超低压膜等，纳滤膜属于低压膜。(7)按膜的外形分纳滤膜可制成膜片、管状膜和中空纤维膜形状。商用的纳滤膜组件多为卷式，另外还有管式和中空纤维式。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

8、膜转化法纳滤膜的表层比超滤膜致密，故可以调节制膜工艺条件先制得较小孔径的超滤膜，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的纳滤膜。（相转化）反渗透膜转化法纳滤膜的表层较反渗透膜疏松，可