超滤纳滤总结

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1、超滤简介超滤(UF)是在压差推动力作用下利用膜的透过性能，达到分离水中离子、分子以及某种微粒为目的的膜分离技术。它介于微滤和纳滤之间，超滤膜孔径范围为1nm~0.1μm。超滤是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离水中颗粒。超滤膜的孔径大约在0.002—0.1μm范围内（MWCO约为1000-500000）。溶解物质和比膜孔径小的物质能作为透过液透过滤膜，不能透过滤膜的物质将被截留下来浓缩于排放液中。运行压力一般为1-7bar。原理超滤是一个错流和切向流的过程，要过滤的液体沿膜表面流动。这样在中空纤维的内壁上形成流体剪切的条件，而使得污染物较难在膜表面形成

2、。要过滤的水经由超滤给水泵加压后输入膜组件中。由于面膜内外的压力差，一部分水渗过滤膜，而水中的杂质则截留在剩余部分水中被过滤除去。下图是膜过滤的基本原理特点（1）能完全去除微生物和微粒。（2）过滤效果不受原水水质影响。（3）能去除耐氯的病菌。（4）超滤的浓缩液中只含有原来水中含有的那些物质。（5）比起其他的传统方式，超滤中沉淀物的量明显较少。（6）支架的紧凑结构提高了空间利用率，节省费用，也可在现有的厂房中，可以高度灵活的增加装置配备。（7）超滤可以实现全自动化工业连续生产。（8）由于超滤几乎能完全滤去形成覆盖层的物质，所以可以在后续的膜净化步骤中增加面积负荷，因而减小后续净

3、化装置的规模分类超滤膜按结构分主要有四种：板式膜，卷式膜，管式膜，中空纤维膜。超滤膜可分为对称膜和非对称膜。对称膜，又称各向同性膜，指各向均质的致密或多孔膜，物质在膜中各处的渗透速率相同。非对称膜，又称各向异性膜，是由一个极薄的致密皮层(决定分离效果和传递速率)和一个多孔支撑层(主要起支撑作用)组成。不对称膜又分为两类：一类为整体不对称膜(膜的皮层和支撑层为同一种材料)；另一类为复合膜(膜的皮层和支撑层为不同种材料)。纳滤简介纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种压力驱动膜分离技术，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

4、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。原理纳滤膜处于超滤和反渗透两者之间，且大部分为荷电膜，其对无机盐的分离行为不仅由化学势梯度控制，同时也受电势梯度的影响，即纳滤膜的行为与其荷电性能，以及溶质荷电状态相互作用都有关系。其传质机理根据分离对象的不同，主要有以下两种类型。1、纳滤膜分离非电解溶液时的传质模型其传质机理与反渗透类似，传质模型主要有溶解－扩散模型、空间位阻—孔道模型等。(1)溶解－扩散模型溶解-扩散模型是由Lonsdale等人提出的，其过程可概括为3步：①溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解；②溶质和

5、溶剂之间没有相互作用，它们在各自化学位差的推动下仅以分子扩散方式(不存在溶质和溶剂的对流传递)通过渗透膜的活性层；③溶质和溶剂在膜的透过侧表面解吸。（2）空间位阻－孔道模型。纳滤膜分离电解质溶液时的传质模型2、分离电解质溶液时的传质模型（1）Donnan平衡模型将荷电基团的膜置于含盐溶剂中时，溶液中的反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。由此形成的Donnan位差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。（2）空间电荷模型(SC模型)它是表征膜对电解质及离子的截留性能的理想模型，模型假设膜由孔

6、径均一而且其壁面上电荷均匀分布的微孔组成。该模型的基本方程有描述体积透过通量的Navier-Stokes方程、描述离子传递的Nernst-Plank方程及描述离子浓度和电位关系的Poisson-Boltzmann方程等。（3）固定电荷模型(TMS模型)该模型假设膜是均质无孔的，膜中固定电荷的分布是均匀的，不考虑孔径等结构参数，认为离子浓度和电势能在传质方向具有一定的梯度。固定电荷模型其实是空间电荷模型的简化形式。（4）杂化模型该模型认为膜质相同且无孔，但离子在极细微的膜孔隙中的扩散和对流传递会受到立体阻碍作用的影响。该模型建立在扩展的Nernst-Plank方程上，用于表征两

7、组分和三组分的电解质溶液的传递现象。特点（1）具有纳米级孔径。（2）纳滤膜对无机盐有一定的脱除率，大多数纳滤膜是复合膜，其表皮层由聚电解质构成，膜的分离性能与原料液的pH值之间有较强的依赖关系；（3）对疏水型胶体、油、蛋白质和其它有机物有较强的抗污染性，相比于RO，NF具有操作压力低、水通量大的特点,纳滤膜的操作压力一般低于1MPa，故有“低压反渗透”之称，操作压力低使得分离过程动力消耗低，对于降低设备的投资费用和运行费用是有利的。常见的纳滤膜(1)芳香聚酰胺类复合纳滤膜(2)聚哌嗪酰胺类复合纳滤膜(3