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1、纳滤膜的应用研究黄芽（淮海工学院化学工程学院江苏连云港050612114）摘要：纳滤膜出现在上世纪八十年代，1993年，高从堦院士在国内首次提出纳滤膜概念，近年来，纳滤技术已经成为膜分离领域的研究热点，并在制药、生物化工、食品、石油化工、污水处理等诸多领域广泛应用。关键词：纳滤膜特性应用研究食品工业石化行业0引言膜分离技术是近些年迅速崛起的一项高效分离技术，已发展成为许多行业高效节能分离过程的单元操作。常见的有超滤(UF)、微滤(MF)、渗析(Dialysis)、电渗析(ED)、渗透气化(PV)、反渗透(RO)等。介于正超滤和反渗透之间的
2、纳滤(NF)是80年代后期发展起来的一种新型膜分离技术，截留相对分子量在200～2000之间,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”。具有成本低，可除去水中有机杂质和大部分无机盐，化学药品需要量少等优点。1纳滤膜简介1.1纳滤膜基本概念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
3、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。1.2纳滤膜的特性1.2.1纳滤膜的荷电性纳滤膜的荷电性（用Donnan效应衡量）是纳滤膜最重要特征之一，这种影响即Donnan效应（1911年被发现并首先用于解释离子交换膜的原理）。荷电性与膜材料以及制造工艺等相关联，荷电与否、荷电种类、材料及荷电的强度对膜性能影响较大，荷电对纳滤膜抗污染性能也有一定的影响。新型纳滤膜大多具有一定的电荷（往往带负电），导致纳滤膜的截留机理不同于传统的软化纳滤膜的机械筛分机理，其加入了膜与无机物阳离子，膜与
4、有机物的电性作用。它的荷电性可用Donnan效应和Nerest-Planck方程进行分析和解释。1.2.2纳滤膜对无机物的分离特性纳滤膜对无机离子的去除介于反渗透膜和超滤膜之间，它对不同的无机离子有不同的分离特性，如它对Mg2+,Ca2+,SO22-的去除率远远高于对Na+,Cl-等的去除率，这是纳滤膜与反渗透膜分离性能的主要差别。L/J型纳滤膜对水中具体离子的去除率为：SO22->Mg2+>Ca2+>SiO2>HCO3->Na+>Cl->K+>NH4+>F->NO3-Kristian等指出NaCl的截留率与溶液的浓度有很大关系，当溶液浓
5、度由0.05mol/L增至1mol/L时，NaCl的截留率由45%降至7%。在用纳滤膜处理含大量金属离子的溶液时发现Cd,Zn等离子的截留率大于90%，而K,Na等离子的截留率则小于10%。1.2.3纳滤膜对有机物的分离特性纳滤膜一般对分子量在200以上的有机物具有较好的分离效果，去除率大于90%，基于此提出纳滤膜截留分子量（MWCO）为200-500，但有些文献认为纳滤膜截留分子量的范围可为-200-1000，甚至200-2000。在同样的操作条件下，纳滤膜对憎水性的有机物去除效果最好（97.5%以上），而亲水性的有机物一般为小分子有机
6、物，可以较顺利地与水分子一起透过纳滤膜，从而说明纳滤膜对有机物去除的选择性。2纳滤膜的应用2.1纳米膜在食品加工行业中的应用在食品加工业中,纳滤膜用于食品废水的脱水浓缩和除盐。在这些应用中,纳滤膜技术有许多优于传统技术的特点:1)能耗低、成本低;2)加工温度低、热损小;3)系统设计简单。许多食品加工过程中,产品(例如糖、蛋白质等)在冲洗、漂白、去皮等操作中大量损失,进入废水中。回收废水中的产品(涉及增收的产品和增加的处理费用)具有很大的吸引力。2.1.1 奶酪加工采用纳滤渗滤技术可以对含盐乳清进行脱盐和浓缩。可溶性盐透过纳滤膜,可以再利用
7、或排放,截留的浓缩物则返回重新利用。在运行操作中,浓缩液不断返回贮槽,同时加入无离子清洗水,直到乳清中的盐度降到预定的水平。实践中一般是除去90%的盐,乳清浓缩4倍。2.1.2 酵母生产酵母通常是用糖类在嗜氧条件下发酵产生的。发酵液通过离心分离进行酵母富集,水洗,然后干燥制得酵母产品。生产过程中产生含糖类、深色素、较高生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)的废水。这些废水通常采用先蒸发浓缩,然后通过生物处理来解决。新工艺改用微孔膜代替离心或传统过滤法富集酵母,经渗透脱水后制得干燥酵母。脱水产生的废水再用纳滤膜浓缩富集水中的糖类和蛋白质
8、,干燥后作为牲畜的饲料。纳滤也利于发酵溶液中有机酸的回收利用。发酵溶液在适当的PH范围内可以采用纳滤膜除去发酵液中的有机酸,截留的酵母菌、未发酵的糖和其他有用组分返回发酵罐中重新利用。这样不仅
