纳滤膜传质过程的研究.pdf

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1、化学世界纳滤膜传质过程的研究韩永萍，林强。李亚秋(北京联合大学生物化学工程学院，北京100023)摘要：作为一种新型膜分离技术，描述纳滤膜传质过程的数学模型有：不可逆热力学模型、电荷模型、细孔模型以及道南一立体细孔模型和静电位阻模型等。针对这些典型数学模型的建立和应用发展情况进行了重点介绍。并在此基础上，讨论了各种溶质对纳滤膜传质过程的影响。关键词：纳滤；传质机理；模型中图分类号：TB43文献标志码：A文章编号：0367—6358(20l1)12—0760—05ResearchontheMassTransferMechanismofN

2、ano{iltrationHANYong—ping，LINQiang，LIYa—qiu(Biv-chemicalEngineeringCollegeofBeijingUnionU~niversity，Beijing100203，China)Abstract：Asanewmembraneseparationtechnology，themasstransferprocessofnanofihration(NF)membranescanbeexplainedwithsomemodels，suchasthenon—equilibriumthe

3、rmodynamicmodel，thechargemodel，theporemodel，theDonnan—sterichindrance—poremodel，theelectrostaticandsteric—hindrancemodelandSOon．Theestablishing，applicationanddevelopmentofthosetypicalmodelswerechieflyintroduced．Onthisbasis，theinfluencesofvarioussolutesonnanofiltrationme

4、mbranemasstransferprocesswerediscussed．Keywords：nanofiltration；masstransfermechanism；models纳滤(NF)膜最早出现于20世纪70代末，介于和污废水处理及染料、氨基酸、多糖等化工原料的脱超滤(uF)膜和反渗透(RO)膜之间的压力驱动膜，盐纯化方面_2]。为了更准确地预测纳滤膜的性能和是近年来国际上发展较快的新型膜分离技术。其显指导实际生产应用，研究纳滤膜的传质过程、l『解其著特点表现为：(1)操作压力低，也被称为低压反渗分离机理、建立相应的数学模型

5、，一直是当前膜科学透膜和疏松反渗透膜。(2)NF膜适用于相对分子领域的研究热点。纳滤传质机理一直沿用反渗透的质量在2002000I)a以上的中性分子截留分离，由部分成果，由于纳滤膜的孔径分布要宽于反渗透膜，此推测其拥有lnm左右的微孔结构。(3)NF膜表这使得其性能表征及传质过程模拟更加复杂。在实面分离层由聚电解质构成，电荷效应造成其对单价际操作过程中各种溶质之间的相互干扰及不可避免和多价离子的截留性能存在巨大差异。通常，NF的浓差极化和膜污染更加增大了跨膜传质过程的预对单价离子具有相当大的渗透性，而对二价及多价测难度。本文拟对纳滤膜

6、的传质过程数学模型建盐离子的截留率均在90以上_】]。此外，还具有操立、应用和发展及溶质对纳滤传质过程的影响进行作无相变，能耗低，处理系统集成化、操作方便等膜综述。分离技术的通用优势，目前已经被广泛应用于给水1纳滤膜的传质机理研究收稿日期：2011—04—25；修回日期：2011一O8一O9基金项目：北京市教委科技计划项目(KM201011417007)作者简介：韩永萍(1971-)，女，副教授，博士。E—mail：hypyyt@163．com第12期化学世界．NF分离过程属于压力驱动不可逆的膜过程。电荷模型。Wijrilans等[3

7、]认为，对于传质通道的位置和大小不sC模型[5假设NF膜表面拥有孔径均一且膜会发生改变的永久性孔膜，其传质表现为孔流特性；孔壁电荷分布均匀的理想分离层。模型包括：描述而对于膜中传质通道为非固定的暂时孔，表现为溶微孔内径向电势和离子浓度分布的Poisson—解一扩散特性。永久孔和暂时孔的过渡态的孔径为Bohzmann(P—B)方程，描述轴向离子传递过程的0．5～10nm，也就是纳滤膜的孔径范围。据此推理Nernst-Planck方程和描述溶液体积流动的Navier-纳滤传质机理是处于孔流机理和溶解一扩散之间的Stokes方程。可见，运用

8、SC模型，不仅可以描述诸过渡态。然而，纳滤膜的荷电性使其对带电介质的如膜的浓差电位、流动电位、表面Zeta电位和膜内分离行为不仅受化学势控制，还受到电势梯度的影离子电导率、电气粘度等动电现象，还可以表示荷电响，即NF膜行