荷电纳滤膜
时间:2011-01-11 11:36:22 科威达环保器材信息网点击:38 次
导读：早期的膜分离过程，是基于一种物理筛分的原理，即膜允许比其孔径小的组分透过而截留比其孔径大或相近的组分。在应用过程中，若待分离组分介质粒径很小，所用膜的孔径也须相应减小，这势必会造成通量下降、操作费用升高等问题。为了避免上述缺陷，近几年来荷电膜得到了迅速的发展，尤其是荷电纳滤膜，由于其独特的分离
荷电纳滤膜主题关键词：滤膜
早期的膜分离过程，是基于一种物理筛分的原理，即膜允许比其孔径小的组分透过而截留比其孔径大或相近的组分。在应用过程中，若待分离组分介质粒径很小，所用膜的孔径也须相应减小，这势必会造成通量下降、操作费用升高等问题。为了避免上述缺陷，近几年来荷电膜得到了迅速的发展，尤其是荷电纳滤膜，由于其独特的分离特性而受到重视。荷电纳滤膜是含有固定电荷的膜, 其分离原理，除了中性膜的基于孔径大小的物理筛分之外，还有着独特的静电吸附和排斥作用。荷电纳滤膜中引入了荷电基团，膜的亲水性得到加强，透水量增加，适于低压操作，抗污染以及选择透过性方面都具有优势，可以用大孔径膜吸附分离直径较小的物质；分离相对分子质量相近而荷电性能不同的组分。根据膜中固定电荷电性的不同,可将荷电纳滤膜分为荷正电纳滤膜和荷负电纳滤膜。根据荷电位置不同，可分为表层荷电膜和整体荷电膜。目前已工业化的多为表层荷负电膜。本文介绍了国内外近年来荷电纳滤膜的研究进展,包括荷电纳滤膜制备方法、表征技术、传递机理及其在各方面的应用等;分析了存在的问题，讨论了可能
的解决方法，对以后的研究提出了一些建议。
1 荷电纳滤膜的制备
复合膜是当前发展最快、研究最多的膜,一般指在多孔的支撑膜(基膜)上复合一层很薄的、致密的、有特种功能的另一种材料。与一体化膜比较,复合膜的表面致密层厚度很薄, 从而使膜同时具有高的溶质分离率和透过速度。
1.1 荷负电纳滤膜
目前常用的纳滤膜有: 聚芳香酰胺类、聚呱嗪酰胺类、磺化聚砜类、聚乙烯醇类等。芳香聚酰胺类、聚呱嗪酰胺类是采用界面聚合方法制备荷电表层；磺化聚砜类、聚乙烯醇类则是采用涂敷法制备荷电表层。
1.1.1 界面聚合法界面聚合是利用两种反应活性很高的单体(或预聚物)在两个不互溶的溶剂界面处发生聚合反应，从而在多孔支撑体上形成一薄层。例如，首先将支撑膜浸在含有呱嗪的水溶液中，然后再将膜浸入含有均苯三甲酰氯的有机溶液中，通过界面聚合反应可制备聚呱嗪酰胺复合纳滤膜。由于呱嗪与均苯三甲酰氯的反应中有氯化氢生成，为了使反应能够顺利进行，常需加入酸接受剂中和氯化氢；为了使两种界面聚合单体能有效的接触，常需加入表面活性剂。界面聚合方法制备了大量的工业用纳滤膜，属于聚呱嗪酰胺类的有：Film Tec 公司的NF40
和NF40HF；日本东丽公司的UTC-20HF 和UTC-60；美国A TM 公司的ATF-30 和ATF-50 等。属于聚芳香酰胺类的主要为NF 系列：NF200 和NF270 的特点为有中等的透盐度，钙的透过率为50%～65%，有机物的脱除率(TOC)很高，适用于地表水和地下水脱除有机物和部分软化，能维持满足口感和管网输送所需的最低硬度，可在低压(0.5MPa)下操作。相比之下，NF90 膜盐的透过能力较低，用于需要高度脱除盐分的场合。
酸接受剂和表面活性剂的种类和浓度对聚合结果都有很重要的影响，表面活性剂一般应采用阴离子表面活性剂。因为界面聚合过程中酰基容易发生部分水解，从而使得聚哌嗪酰胺纳滤膜在一定程度上呈现荷负电性质，酰基的水解与多元酰氯的浓度和预水解情况有关。显然，
水解程度越高，膜的流率越大，截留率会越低。
芳香胺与呱嗪有不同的特点，芳香胺与酰氯的聚合反应速率大，反应进行得较快，若采用芳香胺与呱嗪的混合物作为原料，那么呱嗪基本上不起作用；在聚合反应中不加入或少加入酸接受剂和表面活性剂，实际上酸接受剂会降低盐的截流率，表面活性剂也损害膜的性能，尤其是阳离子表面活性剂易引起膜的污染使流率降低。
近期的研究热点是在聚合溶液中加入不同的添加剂，改善膜的选择性和提高渗透通量，或者是降低膜的操作压强。国内在利用界面聚合方法制备复合纳滤膜方面也进行了一些研究工作，但离实现工业化还有很大的差距。
1.1.2 涂敷法涂敷法是指将铸膜液直接刮到基膜上，利用相转化法形成复合层。磺化聚砜类复合膜是将磺化聚砜溶解在水或水与乙醇的混合物中形成高分子溶液，将此溶液涂覆在基膜上，加热到100～140℃使磺化聚砜固化形成。适当加入多酚作为交联剂，可以提高盐的截留率。典型的磺化聚砜类复合膜商业膜为NTR-7410 和NTR-7450 膜。另外，美国Desalination 公司开发的Desal-5 膜，其结构是在磺化聚砜层上复合了超薄的聚哌嗪酰胺层。聚乙烯醇(PV A)具有良好的水溶性和很好的成膜性能, 表层能形成光滑、非常强韧和耐撕裂的膜,还有非常好的耐溶剂性能和良好的耐污染性。由于铁的沉积会促进氯对聚酰胺膜的腐蚀，加入聚乙烯醇可能可以改善膜对氯的耐腐蚀性。日本日东电力公司的NTR-7250 膜，属于聚呱嗪酰胺类膜，制备时在水相中加入了聚乙烯醇，界面聚合反应后在110℃下加热，并通过辐射使其交联，以取得协同效应。NTR-739HF 反渗透膜是芳香聚酰胺与聚乙烯醇的协同效应。张等是在界面聚合反应后将聚乙烯醇沉积在膜的表面上。最近，施柳青等将聚乙烯醇水凝胶(加入交联剂)涂敷于多孔基膜上,在室温下干燥,然后浸入水中洗掉膜表面没有反应的物质, 制备了复合纳滤膜。
1.2 荷正电纳滤膜
由于荷正电膜的荷电特性, 它可用于吸附分离广泛存在于各种水源中的带负电的胶体微粒、细菌内毒素等;另一方面, 由于它对相同电性粒子有排斥作用, 还可用于荷正电的氨基酸、蛋白质的分离和阴极电泳漆涂装过程的清洁化生产。
1.2.1 壳聚糖改性聚丙烯腈复合膜
谭绍早等以聚丙烯腈(PAN)膜为基膜，二苯甲酮为光敏剂，壳聚糖为改性剂，戊二醛作为交联剂，采用紫外辐射法制备了一种新型荷正电纳滤膜。该膜用于处理造纸废水，浓缩比为20，可以满足碱回收工段的要求。
1.2.2 改性溴代甲基聚苯醚复合膜以改性2,6 二甲基聚苯醚(PPO)为原料，经过溴(氯)甲基化和胺化处理，制得荷正电的聚合物，经涂敷法可制备复合膜。该膜可用于分离一价和多价离子，例如NaCl 和MgCl。
1.2.3 表面光接枝技术将聚合物基膜用紫外光进行辐照后浸入单体浴中，使单体扩散到膜内，自由基引发单体与膜表面的聚合反应形成接枝聚合物。接入的单体主要为苯乙烯、氯甲基苯乙烯或N-乙烯基吡啶之类的碱性不饱和有机物质，基膜材料有聚乙烯、聚四氟乙烯和聚砜等。
由于紫外光的穿透力较弱，反应基本上只在膜表面进行，而且，紫外光源及反应设备成本低，且易于实现连续化操作，故这种方法特别适用于膜材料的表面改性。
2 荷电纳滤膜表征
膜是膜技术的核心，膜材料的化学性质、膜的化学结构及其形态结构对膜的分离性能起着决定性的作用。
2.1 物理形态结构表征
膜的物理形态结构，如孔径及其分布、孔隙率、表面粗糙度及断面结构以及膜材料的结晶态等,对膜的选择性、透过性和膜污染都有重大影响。扫描电镜(SEM)可用来表征膜选择层有无
缺陷及监测膜的厚度，并观察膜的表层结构和断面结构；透射电镜(TEM)可以较清晰观察并计算出非对称膜和复合膜的皮层结构；原子力显微镜(AFM)无需对膜进行任何可能破坏表面结构的预处理，就能生成高清晰度的膜表面图象，进行膜表面形态、结构以及与颗粒间的相互作用力的测定。但是，应注意的是原子力显微镜并不能用于表征纳滤膜的孔径和孔径分布。
2.2 荷电性能表征
膜的荷电性能可用不同形式的参数进行表征，如离子交换容量(I.E.C)、膜电位、流动电位以及膜电阻等。离子交换容量(I.E.C)一般用化学滴定法测定，可用于区别荷电基团的性质。膜电位是膜对离子迁移数和选择性透过的量度，也用于评价膜中荷电量的绝对值。膜电位越高，离子迁移数越大，膜的选择性越好。荷电膜由于界面双电层的存在产生流动电位,它的大小反映了膜表面外部的荷电离子种类及密度。流动电位的正负可以判断膜所带电荷的正负。而且对于用同一材料制成的膜,可据电压渗析系数绝对值的大小来判断不同制膜工艺下孔径的大小变化。
电压渗析系数越大,孔径越小。Schaep对三种方法进行了比较，认为膜电位用于估计膜的荷电性能较好。
3 荷电纳滤膜传递机理
电中性溶质在膜中的传递取决于膜的筛分效应；离子的传递是膜的筛分效应和Donnan 效应共同作用的结果。
3.1 Donnan 平衡模型
将荷电纳滤膜置于电解质溶液中，溶液中的反离子(所带电荷与膜中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。在不考虑扩散和对流的影响时，可以用Donnan 平衡模型估计盐的截流率。Donnan平衡模型已用于复杂体系的处理，例如，Patricio将Donnan 平衡模型推广用于含有离子药物的多元体系。
3.2 传递机理模型
纳滤膜分离过程中，离子传递的推动力来源于压差、浓度梯度、对流和电位差。理论上，流体的速度分布可以用连续性方程和运动方程来描述；离子的浓度分布可用Nernst-Plank 方程进行描述，电位分布可用Poisson-Boltzmann 方程进行描述。在此基础上，经过简化，已发展了许多荷电纳滤膜传递机理模型，如空间电荷模型(固定电荷模型)，静电排斥和立体位阻模型等，数学计算的复杂性限制了该模型在实际中的应用。Bowen 等认为非电解质的截留率取决于膜的孔径及其分布；电解质的截留率取决于膜的孔径及其分布和膜的荷电特性，与膜的厚度无关。Andriy 等则认为，膜材料与分离物之间具有不同的介电常数，在固定电荷与极化的作用下，会产生介电排斥(dielectric exclusion)。最近，Bandini 等综合考虑了膜材料与分离物的介电排斥作用、Donnan 效应和空间位阻的交互作用，提出了Donnan steric pore model and dielectric exclusion (DSPM and DE)以描述电解质和中性溶质的传递规律。
4 荷电纳滤膜的应用
荷电纳滤膜可以有效的脱除水中的氰化物、胺化物、高价金属离子等，广泛用于生产和生活用水的净化、污水处理,例如,国家海洋局杭州水处理中心将纳滤及反渗透技术集成处理电镀镍废水取得了创新成果。荷电纳滤膜应用在实际工业中非常广泛，国内外文献报道也很多，例如，杨刚等研究了NT 染料溶液的脱盐过程；王晓琳等研究了苯丙氨酸和天冬氨酸水溶液的分离；郑炳云综述了纳滤膜在食品和制药中的应用，包括低聚糖的分离和精制、果汁的高浓度
浓缩、多肽和氨基酸的分离、牛奶及乳清蛋白的浓缩等。
5 结论与展望
膜技术产业为21 世纪新型高科技产业之一，国家计委组织实施的膜技术及其应用产业化专项，把加快纳滤膜的研究与开发作为重点工作之一。国内众多科研院所、大专院校参与了荷电纳滤膜分离技术的研究工作，随着具有自主知识产权的制膜技术的形成，必然会促进荷电纳滤膜分离技术的发展。下面针对荷电纳滤膜发展中存在的问题，提出以下几点建议。
5.1 加强基础研究，积极发展荷正电纳滤膜
目前已实现工业化的荷电纳滤膜属于荷负电的复合纳滤膜，相比之下荷正电纳滤膜有较大的发展空间。在膜的制备中，有许多深层次的理论问题还都不清楚，例如，界面聚合反应中膜厚度和孔径的变化规律，高聚物在膜层中的扩散规律等，而这些因素显然制约着膜的性能。针对这些问题，需要加强膜材料选择与合成的研究，探求新的荷电剂，发展新的制备方法；加强制膜过程所涉及的热力学理论，包括溶解平衡理论、相转化理论、高聚物在各相中分配系数等的研究；加强制膜过程所涉及的动力学，包括界面聚合反应速率，相转化制膜的扩散速率等研究。
5.2 完善膜结构参数表征技术，探索新的表征方法
膜性能表征技术的不完善也制约荷电纳滤膜的发展。例如，复合层的孔径与孔径分布是关系到膜性能的重要参数，但目前并没有很好的方法进行直接的表征。通过细孔模型可以计算平均孔径，而孔径分布则是模型难以计算的。就膜的荷电性能的测试而言，不同的研究者采用不同的分析方法，统一标准对膜性能的评价是好处的，能够促进膜技术的发展。为此目标，开发规范化的膜电位和流动电位的测试仪器是十分必要的。
5.3 加强混合物分离机理模型的研究，强化工业应用
近十几年来，荷电纳滤膜传递机理的研究得到了迅速的发展，对荷电纳滤膜的研制和应用起到了良好的促进作用。尽管荷电纳滤膜传递机理的研究报道很多，但并没有得出统一的认识。另外，研究基本上是针对离子传递进行的，而实际用于混合物分离的机理模型还有待于研究和发展。
在荷电纳滤膜应用方面，水处理仍然是最重要的领域。在未来的几年中，荷电纳滤膜在饮用水净化、改造传统产业和推进清洁生产等方面都将发挥更大的作用。另外，荷电纳滤膜在有机物与无机物分离、溶液中一价盐与高价盐的分离、不同分子量的有机物分离中都有良好的应用前景。
5.4 综合运用系统工程原理，防止和控制膜污染
防止膜污染与劣化，要从膜的制备着手，做好包括膜材料的选择与合成，制膜方法和操作条件的选择、控制膜的结构等方面的工作；在膜组件设计、运行中流体力学条件控制方面要采取措施减少膜污染的影响；实际使用中要及时进行有效的清洗。
5.5 建立纳滤膜生产基地，为纳滤膜技术推广提供平台
与国外相比，国内的研究水平相对落后。造成这种状况的原因很多，但缺少中试基地，使众多研究成果停留在实验室成果阶段是重要的原因之一。2004 年4 月，膜技术国家工程研究中心在大连通过验收，这是一个令人鼓舞的消息，也必然会极大的促进国内纳滤技术的进步。
[54]发明名称 醋酸纤维素纳滤膜的制备方法 [57]摘要 本发明公开了一种醋酸纤维素纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：1）将醋酸纤维素放入溶剂中搅拌，然后再加入非溶剂添加剂搅拌，最后静置，得铸膜液；2）将上述铸膜液刮制成250u m厚度的湿膜，然后静置在空气中；3）将上述步骤处理后的湿膜浸入蒸馏水中进行凝胶浴处理，得到不对称膜；4)将上述不对称膜依次经乙醇水溶液交换和纯环己 烷交换处理后，得醋酸纤维素纳滤膜。利用本发明方法所制得的纳滤膜通量大、分离效果明显。 权利要求书 第1／1页 1、一种醋酸纤维素纳滤膜的制备方法，其特征是包括以下步骤： 1)、将醋酸纤维素放入溶剂中搅拌22～26小时，然后再加入非溶剂添加剂搅拌2～5小时，最后静置65～75小时，得铸膜液； 2)、于10～30℃温度和50～75%相对湿度条件下，将上述铸膜液刮在洁净玻璃板或无纺布上制成250ltm厚度的湿膜，再使湿膜静置在空气中进行溶剂的挥发，静置时间为1～30分钟； 3)、将上述挥发处理后的湿膜浸入5～25℃蒸馏水中进行凝胶浴处理，直至湿膜充分凝胶；得到不对称膜； 4)、将上述不对称膜依次经体积浓度为30 --70%乙醇水溶液交换和纯环己烷交换处理后，得醋酸纤维素纳滤膜。 2、根据权利要求1所述的醋酸纤维素纳滤膜的制备方法，其特征是：所述步骤1）中溶剂与醋酸纤维素的用量比为100 ml：8～20g，溶剂与非溶剂添加剂的体积比为4～25:1。 3、根据权利要求2所述的醋酸纤维素纳滤膜的制备方法，其特征是：所述步骤1）中的溶剂为丙酮、1，4一二氧六环、四氢呋喃或氯仿。 4、根据权利要求3所述的醋酸纤维素纳滤膜的制备方法，其特征是：所述步骤1）中的非溶剂添加剂为水、甲醇或乙醇。 说明书 醋酸纤维素纳滤膜的制备方法 技术领域 本发明涉及一种醋酸纤维素纳滤膜的制备方法。 背景技术 膜分离技术是一项新兴的物质分离提纯和浓缩工艺，可在常温下连续操作，无相变；大规模生产中有节能、环保的优势；尤其适宜加热易变性的热敏性物质，因而在食品、医药、水处理等领域发展迅猛。膜技术在中药领域的应用主要是从中药中提取活性物质。中药中活
技术协议 ****污水处理有限公司污水处理及中水回用工程 超滤及纳滤设备 供货与安装 买方： 卖方： 2009年12月28日
综合污水处理厂及中水回用工程 超滤、纳滤设备技术规格书 买方： 卖方： 一、工程概述 本工程是将回用水中的一部分（2万吨/天）水进入膜过滤系统进一步处理，使出水水质达到文化纸的用水标准的中水回用水处理系统。根据综合污水处理厂提供的原水水质及产水要求，结合我公司多年的中水处理经验，制定本方案。 二、设计依据 1）进水水质、水量 本中水回用标段的进水水质为： PH：7~8，COD≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，色度≤50倍，SS≤10mg/L，电导率≤7000μs/cm，Cl－≤1200mg/L，Na≤800mg/L，硅酸根≤19.0mg/L，磷酸根≤11.9 mg/L，硬度≤20mmol/L， 碱度≤9.6mmol/L。 进水水量为：20000m3/d。 2）出水水质 本中水回用标段需要达到的水质标准为： PH：7~8，COD≤30mg/L，BOD5≤10mg/L，色度≤2倍，SS≤5mg/L，电导率≤2000μs/cm，Cl－≤300mg/L，硬度≤1mmol/L，碱度≤5mmol/L，3）回收率
本中水回用的回收率不低于60％。 三、工艺流程及主要设备功能阐述 3.1工艺流程描述 工艺流程框架图 综合污水处理厂的废水经过处理后一部分达标排放，其余部分自流进入UF进水池。废水通过UF进水泵提升进入自清洗过滤器，经过自清洗过滤器去除较大尺寸悬浮固体后进入UF装置。UF 装置可以去除水中的细小悬浮固体、胶体、细菌、少量大分子有机物等，保证后续NF装置的正常运行。UF出水进入中间水箱。中间水箱的水通过提升泵泵入保安过滤器，保安过滤器作为NF装置的保护措施。保安过滤器出水经过高压泵增压后进入NF组件，能够去除水中的大部分有机物、无机盐、色度等，出水完全可以达到水质标准。 由于原水的硬度较高，进过纳滤浓缩后，容易在纳滤膜表面结垢，故在系统中设有酸及阻垢剂添加系统，以确保纳滤系统的有效安全运行。纳滤产水的PH降低，采用添加氢氧化钠进行调节。 3.2设备主要功能
纳滤设备介绍： 八十年代初期，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，这种膜既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（因为不能透析低分子量的有机物）。由于这种膜在渗透过程中截留率大于95%的分子约为1纳米，因而它被命名为“纳滤膜（Nanofiltration）”。在上世纪90年代以来，才有了商品纳滤膜的生产，并且其应用范围日益广泛。 纳滤设备简介 纳滤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1纳米(0.001微米)而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200—400左右，截留溶解性盐的能为20—98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20-80%，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90—98%。纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性盐，浓缩食品以及分离药品中的有用物质等，纳滤膜两侧运行压差一般为3.5-16bar。纳滤纯水设备系统的优点 核心的膜元件采用进口有机膜，结合公司的技术要求和用户的特定需求的不同配置的电影形式，保证不同的系统组件，内膜保留性能的膜通量和膜系统的稳定性和可靠性。奥地利特纳膜系统可在较低的操作压力，同步实现材料的脱盐和浓度，生产周期短，海水淡化是完整的，所得产品纯度高，质量稳定。可根据客户的具体需求，可以通过纳滤膜透过液回收，和膜元件通过专业清洗可以恢复到膜元件的最佳性能，全面实现该膜设备经济。过程始终处于常温，无相变材料，
对有效成分无任何不良影响，特别适用于有mosensitive材料加工，产品有效成分含量高，根据工艺要求可继续到下一节或直接干燥。系统采用全封闭操作，卫生级不锈钢生产，劳动安全卫生，能满足要求的鸟苷酸或美国标准化生产的要求。由于系统加工过程无相变，总是在室温下，能耗低，运行成本低。 纳滤设备应用范围： ▲香精的脱色、浓缩 ▲植物、天然产物提取液脱色、浓缩 ▲及各类水溶性目标产物的脱色、脱盐。 ▲废水处理与回收 ▲抗生素低温脱盐、浓缩 ▲染料脱盐、浓缩 ▲有机酸、氨基酸的分离纯化 ▲单糖与多糖分离精制 ▲生物农药的净化 ▲果汁的高浓度浓缩 ▲细化工产品的脱盐、浓缩 纳滤设备的应用 (1)软化水处理 (2)饮用水中有害物质的脱除 传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂滤和加氯消毒来去除水中的悬浊物和细菌，而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。随着水源的环境污染加剧和各国饮水标准的提高，可脱除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理”日益受到人们的重视。
纳滤膜厂家生产方法及流程 2016/10/12 16:47:57 来源：中国建材网浏览量：157 纳滤膜的表层较反渗透膜疏松得多，较超滤膜的表层又要致密得多。因此，纳滤膜制膜关键是合理调节表层的疏松程度，以形成大量具有纳米级（10-9m）的表层孔。目前，主要有以下四种制备方法。 一、转化法 转化法又分为超滤膜转化法和反渗透膜转化法两种。 1.超滤膜转化法 纳滤膜的表层较超滤膜致密，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，而得到具有纳米级表层孔的纳滤膜。 利用此法，高田耕一等人先制得小孔径的聚β-氯苯乙炔（PPCA）超滤膜，再对该膜热处理，最后用发烟硫酸磺化，制得PPCA纳滤膜。该膜在0.4MPa压力下，对聚乙烯醇-1000的截留率高达94%，水通量为1.3m3/（m2·d）。 2.反渗透膜转化法 纳滤膜的表层较反渗透膜疏松，可以在充分研究反渗透膜制膜工艺条件的基础上，调整合适的有利于膜表面疏松化的工艺条件，如铸膜液中添加剂的选择，各成分的比例及浓度等，使表层疏松化而制得纳滤膜。LP-300低压膜就是在PA-300反渗透膜的基础上制备成功的，低压NS-300膜也是在此思路下制备成功的。 二、共混法 将两种或两种以上的高聚物进行液相共混，在相转化成膜时，由于它们之间以及它们在铸膜液中溶剂与添加剂的相容性差异，影响膜表面网络孔、胶束聚集体孔及相分离孔的孔径大小及分布，通过合理调节铸膜液中各组分的相容性差异及研究工艺条件对相容性的影响，制备具有纳米级表层孔径的合金纳滤膜。例如将来源广，价格低，成膜性能好，但化学、热稳定性差，易降解，压密性较差的醋酸纤维素（CA）与在乙酰化程度及分子链排列的规整性方面与CA有一定差异，但具有较好的机械强度，同时具有优异的生物降解性，热稳定性的三醋酸纤维素（CTA）共混，可制得性能优良的醋酸-三醋酸纤维素（CA-CTA）纳滤膜。 三、复合法 复合法是目前用得最多也是最有效的制备纳滤膜的方法，也是生产商品化纳滤膜品种最多，产量最大的方法。该方法就是在微孔基膜上复合上一层具有纳米级孔径的超薄表层。它包括微孔基膜的制备，超薄表层的制备和复合。 1.微孔基膜的制备 微孔基膜主要有两种制备方法。一种是烧结法，可由陶土或金属氧化物（如Al2O3，Fe2O3）高温烧结而成，也可由高聚物粉末（如PVC粉）热熔而成。另一种是L-S相转化法，可由单一高聚物形成均相膜，如聚砜超滤膜，也可由两种或两种以上的高聚物经液相共混形成合金基膜，如含酞基聚芳醚酮与聚砜（PEKC-PSF）合金膜。 2.超薄表层制备及复合 超薄表层的制备及复合方法有涂敷法、界面聚合法、化学蒸气沉积法、动力形成法、水力铸膜法、等离子体法、旋转法等。后三者正处于研究中，现主要介绍四种。 （1）涂敷法涂敷法是将铸膜液直接刮到基膜上，可借助外力将铸膜液轻轻压入基膜的大孔中，再利用相转化法成膜。
特种分离设备是以纳滤膜为主要部件 特种分离设备是以纳滤膜为主要组件，略宽松的结构类似于DOW膜型号反渗透膜水处理设备.纳滤膜被可以进行电吸附、高F离子的电性部分处理等。同时纳滤孔径、大分子不能通过，而自由水分子部分、氯化钠部分以及钙、镁离子能通过。并且包含多水处理器的优势，避免二次污染可以构建一个健康的饮水方式。 纳滤膜可以在低压力下(反渗透)，可对自来水进行软化和适度脱盐，还可去除各种无机物质(特别是致癌物质)、微生物和溶解有机物，可以被称为“多面手”，越来越受到青睐。 陶氏纳滤膜在饮用水制备中的作用: (1)、以地表水为水源的自来水，经纳滤机后，可除去水中、色度、异味、三氯甲烷前体物(加氯消毒时的副产物，为致癌物质)，农药，化肥和总有机炭， (2)、以地下水为水源的自来水，经纳滤机后，可除去水中硬度成份，硫化物，硫酸盐，硝酸盐，氟化物，硼化物，砷化物等有害物质。 (3)、自来水深度处理，经纳滤机后，可除去水中盐份，细菌、病毒和热源。 陶氏纳滤膜元件水处理设备的主要应用范围: (1)、咸水除盐沿海地区的自来水往往带有咸味。如：上海市南汇区就是如此。其盐分不高，约几百～2千mg/l，但常饮此水易患高血压，冠心病，此水泡茶不香，烹调无味。需进行深度处理。 (2)、井水脱硬许多地区的自来水，以深井水为水源，故水的硬度较高。烧开水时壶面、壶低常有白，灰等色结垢或沉淀。人们常饮此水易得心脏病，脑血管合肾结石等疾病。好茶叶品不出美味，变得淡而苦涩。有时井水还出现有毒金属汞、镉、砷等，自来水厂工艺亦无法解决，需进行深度处理。 (3)、除微生物在河水中有许多病菌、隐球菌属孢子，氯气消毒不能完全杀死。在美国为此曾发生事故造成40万人感染痢疾病，所以美国以此事故为契机，开始采用过滤陶氏膜技术。 (4)、提高水质我国自来水厂的水源，常常受工业废水，生活污水和农药、化肥污染，水厂出水水质不能保证，需进行深度处理。 水环境污染日益恶化和改善国家饮用水标准有了明显的提高，可去除各种有机物和有害化学物质“饮用水深度处理”是越来越被人们关注。深度处理方法目前主要有：活性炭吸附、臭氧氧化、膜分离。
纳滤反渗透膜分离实 验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
三、实验装置 本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表1-1 膜组件膜材料膜面积/m2最大工作压力/Mpa 纳滤（NF）芳香聚纤胺0.4 0.7 反渗透(RO) 芳香聚纤胺0.4 0.7 表1-1膜分离装置主要工艺参数 反渗透可分离分子量为100级别的离子，学生实验常取0.5％浓度的硫酸钠水溶液为料液，浓度分析采用电导率仪，即分别取各样品测取电导率值，然后比较相对数值即可（也可根据实验前做得的浓度－电导率值标准曲线获取浓度值）。 图1-1膜分离流程示意图 1－料液灌；2－低压泵；3－高压泵；4－预过滤器；5－预过滤液灌；6－配液灌；7－清液灌； 8－浓液灌；9－清液流量计；10－浓液流量计；11－膜组件；12－压力表；13－排水阀
图1 电导率与溶液浓度关系曲线 电导率与溶液浓度模型：C= 0.6253k - 0.0195 式中k为电导率，单位ms/cm；C为溶液浓度，单位×10-3g/cm3。 ① 原料液浓度C0=0.6253*6.07-0.0195=3.776071*10-3（g/cm3）=0.026584561 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.13-0.0195=0.061789*10-3（g/cm3）=0.000435011 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*6.99-0.0195= 4.351347*10-3（g/cm3）= 0.030634659 kmol/m3 ② 原料液浓度C0=0.6253*5.95-0.0195= 3.701035*10-3（g/cm3） =0.026056287 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.07-0.0195=0.024271*10-3（g/cm3） =0.000170874 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*7.26-0.0195= 4.520178*10-3（g/cm3） =0.031823275 kmol/m3 (2)膜组件性能表征： 利用公式：
纳滤膜的离子选择性研究 2010-02-11 来源: 印染在线点击次数：555 关键字：纳滤膜荷电膜离子选择性 王薇，李国东，杜启云 纳滤(nanofiltration，简称NF)膜是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，因能截留物质的大小约为1纳米而得名。纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，通常纳滤分离需要的跨膜压差为0．5～2．0MPa，比反渗透达到同样的渗透通量所需施加的压差低0．5～3．0MPa。对溶质的电荷选择性是纳滤膜最主要的性能之一，这一特性使纳滤膜在水的软化、净化和食品、染料、药物脱盐等领域的应用越来越广泛。商品纳滤膜大多数荷负电，相关的研究较多；荷正电的纳滤膜较少，故其相关的研究也鲜见报道’、为考查荷正电膜的电荷选择特点，本文用自制的荷正电纳滤膜对不同种类的无机盐溶液进行截留实验，研究荷正电纳滤膜对阴、阳离子的选择特点，对研究纳滤膜分离机理、开发荷正电膜的适用领域具有一定意义。 1实验部分 1．1实验材料与设备 实验所用材料有：聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDM)/聚砜(PSF)中空纤维内压纳滤膜，实验室自制；无机盐，分析纯． 实验仪器有：电导率仪，MC226型，瑞士梅特勒一托利多仪器公司产品；纳滤膜评价仪，自制，见图1。 1．2实验步骤 1．2．1无机盐电导率一浓度的标准曲线绘制 将无机盐在110oC下干燥24h去除所含的水分和结晶水，准确称量无机盐2．000g溶于1000mL容量瓶中．分别吸取75、50、25和10mL溶液置于100mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，配制成质量浓度为1．5、1．0．0．5和0．2g/L的无机盐标准溶液。分别取标准溶液3mL置于干净的试管中，用MC226型电导率仪读取电导率值，绘制各无机盐
纳滤膜的发展概况
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第四章纳滤 第一节概述 一、纳滤膜的发展概况 纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术，早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在２00-2000之间，膜孔径约为1nm左右,适宜分离大小约为ｌｎm的溶解组分,故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应,不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分于量和低分子量有机物的分离,且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。 近年来,纳滤膜的研究与发展非常迅猛。从美国专利看：最早有关纳滤技术的专利出现于20世纪80年代末,到１9９0年,只有9项专利,而在以后的５年中（1991～199５),出现了69项专利,到目前为止,有关纳滤膜及其应用的专利已超过330项,其应用涉及石油化工、海洋化工、水处理、生物、生化、制药、制糖、食品、环保、冶金等众多领域。 我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制，在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜,S-ＰＥS涂层纳滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜,并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究,取得了一些初步的成果。但与国外相比,我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。 二、纳滤膜的特点 由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理（如复合化、荷电化），使其具有较特殊的分离性能。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。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应即筛分效应,利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离;而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应，纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成,膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜的表面带有负电荷，它们通过静电相互作用,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。 图4-１纳滤膜的分离特性 纳滤膜的特点如下: 1.对不同价态的离子截留效果不同，对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留率按下列顺序递增:NO3-，Cl-，OH－，SO42-,CＯ３2－;对阳离子的截留率按下列顺序递增：Ｈ＋,Na＋,K＋，Ｍｇ2+，Ca２＋,Cｕ2+。 ２．对离子截留受离子半径的影响。在分离同种离子时,离子价数相等，离子半径越小，膜对该离子的截留率越小;离子价数越大,膜对该离子的截留率越高。 3.截留分子量在200~１000之间，适用于分子大小为1nm的溶解组分的分离。 对疏水型胶体油、蛋白质和其它有机物具有较强的抗污染性,与反渗透膜相比，纳滤膜具有操作压力低、水通量大的特点;与微滤膜相比,纳滤膜又具有截留低分子量物质能力强的特点，对许多中等分子量的
我国纳滤膜研制及应用技术进展 发表时间：2009-05-25T12:59:11.140Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年4月上旬刊供稿作者：刘映 [导读] 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、水处理等诸多领域广泛应用。 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[1]，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、水处理等诸多领域广泛应用。 关键词：纳滤膜膜技术水处理 0 引言 纳滤技术介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术, 其截留分子量在200～1000范围，孔径为几纳米，其分离对象的粒径为约1nm。纳滤膜有着很多显著的优点，例如操作压力低，通量高，对离子形式的盐和一些有机分子的高效去除能力，而设备投资和运行保养的费用却很低。正是因为这些优点，纳滤技术在世界范围内的各个领域被越来越多的应用。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[1]，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、水处理等诸多领域广泛应用。 1 纳滤膜的研制 1.1 醋酸纤维素类纳滤膜周金盛等人[2]应用相转化法制备了醋酸纤维素(CA)-三醋酸纤维素(CTA)不对称纳滤膜。针对CA/CTA比，混合溶剂比例，添加剂和制膜条件等因素对膜性能的影响进行了研究。所制得的膜在操作压力1MPa和进水温度5～25℃条件下，对1000mg/L的NaCl水溶液脱盐率达到了15～60%，而对1000mg/Na2SO4水溶液脱盐率为85～98%。刘玉荣等人[3]对醋酸纤维纳滤膜连续成膜工艺进行了研究，确定了连续制备醋酸纤维纳滤膜的工艺条件。在机制膜制备中，材料的毛疵点可能导致膜面的疵点和缺陷。而材料表面的微细的软毛，则有利于铸膜液与增强材料的结合，使膜不宜从增强材料上剥离。醋酸纤维类纳滤膜是早期在膜市场投入生产的产品，但使纳滤膜大量应用于生产实践当中并迅速发展的，是复合型纳滤膜的出现。 1.2 复合纳滤膜 1993年，高从堦在国内首先采用界面缩聚法制备芳香族聚酰胺复合纳滤膜(PA类纳滤膜)的是，并指出该膜对MgSO4的脱盐率优于NaCl，可用于水质的软化。岑美柱和章勤等人[4]采用高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混为膜材料，丙酮、二氧六环混合溶剂，以有机醇为主、加入适量其他添加剂为致孔剂，通过冰水凝胶浴干湿法纺丝，制得性能良好的中空纤维纳滤膜，该膜在给水质量浓度1800mg/L、操作压力为0.6MPa、水温25℃条件下，对二价盐CaCl2、一价盐NaCl的水溶液的脱盐率分别大于90%和小于60%，水通量均大于3.5mL/(cm2·h)。于品早[5]以聚偏氟乙酸（PVDF）为第二组分聚合物与三醋酸纤维素（CTA）共混，通过冻胶法纺丝工艺制备成中空纤维纳滤膜。研究了固含量，纺丝工艺和后处理条件对膜性能的影响，并测试了不同操作条件下的模性能，取得了满意的结果。 1.3 荷电纳滤膜 1.3.1 荷负电纳滤膜鲁学仁[6]以丙烯酸-丙烯腈共聚物为荷电材料，以聚砜酰胺(PSA)为基膜研制了荷负电的纳滤膜。对共聚物的合成，荷电剂浓度，反应温度和反应时间等制膜条件进行了系统试验。同时还研究了荷电膜离子交换容量与膜性能的关系。制得的膜在0.6MPa下，对自来水脱盐率为40～50%，水通量为5～10mL/(cm 2·h)，IEC为6.0×10-4～8.0×10-4meq/cm2。 苗晶等人[7]采用均相合成的方法制备了一种典型的两性聚电解质-壳聚糖硫酸酯(SCS)。以SCS的水溶液为复合纳滤膜活性层铸膜液，戊二醛为交联剂，聚砜超滤膜为基膜，采用涂敷与交联的方法制备了壳聚糖硫酸酯/聚砜(SCS/PSF)复合纳滤膜，采用环境扫描电镜(ESEM)对其表面和断面结构进行了表征，并研究了活性层铸膜液的组成及制备条件对复合膜截留性能的影响。所制得的复合NF膜在13~15℃、 0.30MPa下，对1000mg·L-1Na2SO4和NaCl溶液的截留率分别为91.2%、48.5%，通量分别为3.2、6.7kg·m-2·h-1。SCS/PSF系列复合膜对无机盐的截留顺序为：Na2SO4>NaCl> MgSO4>MgCl2。实验结果表明SCS/PSF复合膜表面活性层因吸附电解质溶液中的阴离子而荷负电，并由此决定其对无机盐的截留性能。 1.3.2 荷正电纳滤膜杨艳红和方文骥[8]以聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体，采用界面聚合法制备了一种荷正电纳滤膜。通过均匀实验设计，得出的优化条件为：PEI浓度为1.75%，十二烷基硫酸钠(SDS)浓度为0.1%，酸接受剂(Na2CO3：NaOH=2∶1)浓度为0.3%(均为质量浓度)，界面聚合反应时间(IPT)为2min，膜对一价盐的截留率均在30%左右，对二价盐的截留率接近70%，对低分子有机染料的截留率达90%以上。 2 水处理当中的应用 2.1 自来水深度处理崔崇威等人[9]依据大庆水源水质特点确定优质桶装水的生产工艺为:自来水—多介质过滤—臭氧化—生物活性碳过滤—精密过滤—纳滤—臭氧紫外双重消毒—自动化灌装。纳滤浓水水质分析表明优于原水，提出将其回用于工艺中，结果表明:纳滤浓水的回用可以使桶装饮用水保留一部分人体所需的矿物质，同时提高水的硬度，达到优质桶装水的要求。组合工艺对有机污染物去除效率较高，出水高锰酸盐指数小于110mg/L，效果稳定。纳滤膜操作压力低，可使原水部分脱盐，阴离子截留率按NO3-、Cl-、F-、SO42-顺序递增；尤其对该地区水中含量较高的F-有良好的去除效果；阳离子截留率按Na+、K+、Mg2+、Ca2+顺序递增，对高价离子的去除率大于其对一价离子的去除率，对水中无机和有机污染物都具有独特的分离特性。 朱安娜等人[10]针对磁场应用于自来水纳滤软化过程的初步研究表明:与同样条件下的对照实验相比，磁场的存在可以减缓纳滤膜通量衰减的速度。对膜面结垢的电镜分析发现，磁场引入纳滤膜过程可导致膜面结晶形态的改变。不加磁场的纳滤过程中，膜面上主要生成颗粒状的方解石；加磁场的纳滤过程中，膜面上针形文石的含量增高，且大多形成团簇结构。纳滤膜面上针形导磁极后在膜面上以S-N的结合次序形成链状结晶。 2.2 地表水处理地表水的成分与其中的化学物质往往随着季节的变化或是雨后地表冲积物而变化，虽然在处理地表水的过程中我们主要去除的是有机物而不是硬度，纳滤膜仍然是很可靠的选择之一。李灵芝和王占生[11]以分别以太湖水和淮河水为水源的两地水厂出厂水为研究对象，研究纳滤膜组合工艺对饮用水中可同化有机碳和致突变物的去除效果。研究表明，纳滤膜对可同化有机碳的去除率为80%，能确保饮用水的生物稳定性，对致突变物的去除率大于90%，使Ames实验结果由阳性转为阴性，对两地不同原水均能生产出安全优质的饮用水。 2.3 废水处理纳滤技术作为一种高效经济的处理手段，已经被应用于很多废水处理工艺当中。王昕彤和孙余凭[12]采用TFC-S型纳滤膜对含镍废水进行回收处理。在试验中研究了试验温度、操作压力、进料流率和溶液中Ni2+的质量浓度对Ni2+的质量截留率和透过流率的影响。
纳滤膜的定义及应用 资料来源：https://www.doczj.com/doc/f25419050.html,2012-4-13 纳滤( NF ) 膜早期称为松散反渗透( Loose RO ) 膜，是80年代初继典型的反渗透( RO ) 复合膜之后开发出来的。其准确定义到目前为止，学术界还没有一个统一的解释，这里暂表达为： NF膜介于RO与UF膜之间，对NaCL的脱除率在90%以下，RO膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但NF膜只对特定的溶质具有高脱除率；NF膜主要去除直径为1个纳米( nm ) 左右的溶质粒子，截留分子量为100～1000，在饮用水领域主要用于脱除三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机物，Ca、Mg等硬度成分及蒸发残留物质。 纳滤膜的应用 1、软化水处理 对苦咸水进行软化、脱盐是纳滤膜应用的最大市场。在美国目前已有超过40万吨/日规模的纳滤膜装置在运转，大型装置多数分布在佛罗里达半岛，其中最大的两套装置规模分别为3.8万吨/日( 1989年) 和3.6万吨/日( 1992年)。 2、饮用水中有害物质的脱除 传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂滤和加氯消毒来去除水中的悬浮物和细菌，而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。随着水源的环境污染加剧和各国饮水标准的提高，可脱除各种有机物和有害化学物质的"饮用水深度处理"日益受到人们的重视。目前的深度处理方法主要有活性碳吸附、臭氧处理和膜分离。膜分离中的微滤(NF)和超滤(UF)因不能脱除各种低分子物质，故单独使用时不能称之深度处理。纳滤膜由于本身的性能特点，故十分适用于此用途的应用。美国食品与医药局曾用大型装置证实了纳滤膜脱除有机物、合成化学物的实际效果。日本也曾于1991～1996年组织国家攻关项目"MAC21"(Membrane Aqua Century21)开发膜法水净化系统。该项目的前三年侧重于微滤/超滤膜的固液分离，后三年重点开发以纳滤膜为核心，以脱除砂滤法不能脱除的溶解性微量有机污染物为目的的饮水深度净化系统。大量工业装置的运行实践表明，纳滤膜可用于脱除河水及地下水中含有三卤甲烷中间体THM(加氯消毒时的副产物为致癌物质)、低分子有机物、农药、异味物质、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质。 3、中水、废水处理 中水一般指将大型建筑物(宾馆、写字楼、商场等)中排出的生活污水处理后用于厕所冲洗等非饮用再利用水，在中水领域的膜利用，日本作了很多的工作。纳滤膜在各种工业废水的应用也很多实例，如造纸漂白废水处理等。生活废水中，纳滤膜与生物处理(活性污泥)相结合也已进入实用阶段。 4、食品、饮料、制药行业
纳滤膜的发展概况Last revision on 21 December 2020
第四章纳滤 第一节概述 一、纳滤膜的发展概况 纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术，早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200-2000之间，膜孔径约为1nm左右，适宜分离大小约为l nm的溶解组分，故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分于量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。 近年来，纳滤膜的研究与发展非常迅猛。从美国专利看：最早有关纳滤技术的专利出现于20世纪80年代末，到1990年，只有9项专利，而在以后的5年中（1991～1995），出现了69项专利，到目前为止，有关纳滤膜及其应用的专利已超过330项，其应用涉及石油化工、海洋化工、水处理、生物、生化、制药、制糖、食品、环保、冶金等众多领域。 我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制，在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜，S-PES涂层纳滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜，并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究，取得了一些初步的成果。但与国外相比，我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。 二、纳滤膜的特点 由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理（如复合化、荷电化），使其具有较特殊的分离性能。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。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应即筛分效应，利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离；而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应，纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜的表面带有负电荷，它们通过静电相互作用，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。 图4-1 纳滤膜的分离特性 纳滤膜的特点如下： 1.对不同价态的离子截留效果不同，对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留率按下列顺序递增：NO3－，Cl－，OH－，SO42－，CO32－；对阳离子的截留率按下列顺序递增：H+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Cu2+。 2. 对离子截留受离子半径的影响。在分离同种离子时，离子价数相等，离子半径越小，膜对该离子的截留率越小；离子价数越大，膜对该离子的截留率越高。 3.截留分子量在200～1000之间，适用于分子大小为1nm的溶解组分的分离。 对疏水型胶体油、蛋白质和其它有机物具有较强的抗污染性，与反渗透膜相
纳滤膜的结构控制与制备 摘要摘要: :通过分析纳滤膜结构、性能与制备过程，本文初步概括纳滤膜的制备过程中的结构控制的制备过程中的结构控制，，初步设想出聚砜与初步设想出聚砜与聚丙烯腈聚丙烯腈聚丙烯腈复合纳滤膜的复合纳滤膜的制备。 1、引言 1.11.1纳滤膜概况： 纳滤膜概况：膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质透过，其它物质被截留来完成分离。 纳滤(NF)是介于RO 和UF 之间的一种压力驱动型膜分离技术。主要是芳香族聚酰胺复合纳滤膜、醋酸纤维素不对称纳滤膜、聚哌嗪酰胺类复合纳滤膜和磺化聚醚砜类复合纳滤膜。其截留分子量在100～1000的范围内，孔径为几纳米，通常截留率范围在60～90%。 纳滤基本原理：对盐的截留性能：主要依靠离子与膜之间的静电作用。价态不同，截留程度不同。大致分离规律为： （1）对于阴离子，截留率按下列顺序递增； NO 3-,Cl -,OH -,SO 42-,CO 3 2- （2）对于阳离子，截留率递增顺序为： H +,Na +,K +,Ca 2+,Mg 2+,Cu 2+（3）一价离子渗透，多价阴离子滞留（高截留率） 1.21.2纳滤膜分离特点及机理： 纳滤膜分离特点及机理：1.2.1纳滤膜大部分为荷电膜，包括荷正电膜、荷负电膜和双极
膜等。分离行为不仅受化学势控制，同时也受电势梯度的影响，传质机理比较复杂。纳滤膜的分离同时具有两个特性：筛分效应和电荷效应。分子量大于纳滤膜孔径的物质，被膜所截留，称为膜的筛分效应；而溶液中的高价离子与纳滤膜上所载电荷间有静电相互作用，被膜所截留，称为膜的电荷效应，又称为Donnaa效应。 1.2.2纳滤膜主要的分离特点可以总结如下： （1）具有纳米级孔径，分离对象主要为粒径1nm左右的物质，特别适于分子量为数百至2000的物质分离，相当于分子尺寸为1衄左右的溶解； （2）操作压力低，一般低于1MPa，远小于反渗透所需操作压力（几个到几十个MPa)，也被称为低压或疏松型反渗透。较低操作压力意味着对分离系统的动力设备要求降低，因而设备投资和运转成本都比反渗透低。 （3）功能多样化，例如水的软化，一次性就将钙镁以及有机物去除，对不同价态离子的截留效果不同，对离子的截留受离子的价电荷数和离子半径的影响，对单价离子的截留率低，对二价和高价离子的截留率高。如离子的价电荷数相同，则离子半径越大，膜对该离子的截留率越大。 （4）较好的耐压密性和较强的抗污染能力。由于钠滤膜多为复合膜和荷电膜，因而耐压密性和抗污染能力较强，具有高效节能的特点。 1.2.3目前常用来解释纳滤传质过程的模型有非平衡热力学模
文章编号:１００１-９７３１(２０１４)２４-２４０５０-０５ 正电型PVC/PEI复合纳滤膜的制备及其盐/染料分离性能? 崔月,许云秋,姚之侃,杜世媛,赵斌,朱宝库,朱利平 (浙江大学高分子科学与工程学系,膜与水处理技术教育部工程研究中心, 高分子合成与功能构造教育部重点实验室,杭州３１００２７) 摘要:在聚氯乙烯(PVC)超滤膜表面通过沉积形成与之共价结合的聚乙烯亚胺(PEI)层,先后用戊二醛和２,３-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)令PEI交联和季铵化,制备了荷正电PVC/PEI复合纳滤膜;考察PEI分子量和EPTAC浓度对膜结构及性能的影响.结果表明,当分子量分别为５万和７万的两种PEI按质量比１?１混合使用时,可以得到皮层致密均一的复合膜,EPTAC季铵化后PVC/PEI复合纳滤膜荷正电,有良好的亲水性,０．３MPa操作压力下水通量达５８．７L/m２四h,对NaCl不截留,对刚果红染料的截留率达９８．９％,在染料和无机盐分离领域具有重要意义.关键词:聚氯乙烯;聚乙烯亚胺;荷正电;纳滤膜 中图分类号: TQ０２８．８文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１４．２４．０１０ １引言 纳滤(nanofiltration,NF)介于超滤和反渗透,截留分子量在２００~２０００之间,主要用于纳米尺度组分的分离,故而得名[１].与反渗透相比,纳滤可在低压下(小于１MPa)运行,设备要求低,在食品工业[２]二废水处理[３-４]二石油开采二制药[５]等领域有广阔的应用前景.商业化纳滤膜有两种制备方法:一是由二胺与二酰氯界面聚合形成聚酰胺纳滤层[６];二是在超滤膜表面由磺化芳香族聚合物(主要是磺化聚醚砜)构建纳滤皮层[７].前者过程简单,但分离选择性低二耐余氯氧化性差;后者荷负电,对荷负电物质的分离性好,但适用的磺化聚合物种类很少.因此,制备具有荷正电特征的新型纳滤膜具有重要意义. 聚氯乙烯是产量仅次于聚乙烯的第二大合成树脂,价格低廉,具有优异的机械强度,化学稳定性好,耐腐蚀.本文研究团队１０多年前以其为膜材料开发出的聚氯乙烯超滤膜,已实现大规模的工业化生产和应用[８-９].虽然先后有PVC超滤改性微滤[１０]二超滤[１１-１２]的研究报道,但除了本课题组外,迄今还未见有关PVC基纳滤膜研究的报道. 聚合过程的链转移[１３]等反应,使得PVC链中存在部分高活性的C－Cl键(如叔碳-氯二氯烯丙基等),其活泼的氯原子可与胺类化合物进行烷基化反应[１４],是本研究提出在PVC超滤膜表面构筑聚乙烯亚胺(PEI)层的理论根据.在PVC膜表面PEI经热处理实现与之共价结合,继而戊二醛令氨基交联二EPTAC 与氨基反应形成季铵盐,期望由此开发一种新型的荷正电的PVC/PEI复合纳滤膜的制备方法. ２实验 ２．１主要原料与试剂 聚氯乙烯(PVC-１３００),华尔沃试剂公司.聚乙烯亚胺PEI-７w(M w＝７００００)和PEI-２w(２００００)二戊二醛二刚果红二维多利亚蓝B二氨基黑１０B,阿拉丁试剂公司.２,３-环氧丙基三甲基氯化铵,东营国丰精细. CaCl２二NaCl国药集团. ２．２荷正电PVC/PEI复合纳滤膜的制备 采用浸没沉淀相转化法制备PVC超滤底膜(M０).表１为PEI水溶液配方. 表１ PEI水溶液配方 Table１The com p ositions of PEI filtration solution 膜编号PEI-２w/wt％PEI-７w/wt％ M１０１００ M２３０７０ M３５０５０ M４７０３０ M５１０００ 将事先配制如表１所示一定浓度的PEI水溶液倾于其上;待水滤去之后,则PEI在PVC超滤表面自然沉积,形成薄层;经７０?热处理,PVC-PEI间形成共价结合;去离子水冲洗;继将膜浸泡在１％戊二醛水溶液中１０min,再经６０?热处理１h,令醛基与氨基反应实现PEI层的交联(M１-M５);最后将膜在不同浓度(５％,１０％和１５％(质量分数))二６０?的EPTAC溶液中浸泡１h,取出,用去离子水清洗,得到荷正电的PVC纳滤膜(以M３为例,分别命名为M３-５％二M３-１０％和M３-１５％).制备过程中PEI层化学组成的变化如图１所示. ０５０４ ２２０１４年第２４期(４５)卷 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(２０９７４０９４);国家高技术研究发展计划(８６３计划)资助项目(２０１２AA０３A６０２) 收到初稿日期:２０１４-０７-１７收到修改稿日期:２０１４-０９-１８通讯作者:朱宝库,E-mail:zhubk＠z j u．edu．cn 作者简介:崔月(１９８９－),女,河北石家庄人,硕士,师承朱宝库教授,从事分离膜材料研究.
纳滤膜及其应用 摘要：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。纳滤介于反渗透和超滤之间由于其截留的颗粒比超滤小些，其透过率比反渗透大些操作压力也不太高近十几年来发展迅速是当前膜分离技术与开发的热门研究课题之一。本文综述了纳滤膜的特性、分离机理、研究现状及其在各方面的应用。 关键词：纳滤；纳滤膜；分离机理；制备方法；应用 1、纳滤及纳滤膜的概述 纳滤（NF）是20世纪80年代中期发展起来的介于超滤和反渗透之间的、同属于压力驱动的新型膜分离技术，适宜于分离相对分子质量在200 Da以上、分子大小约为1 nm的溶解组分，一般认为其截留相对分子质量在200～1 000之间，对NaCl的截留率一般为40%～90%，对二价或高价离子的截留率高达99%。由于操作压力一般小于1.5 MPa，也被称为低压反渗透膜或疏松的反渗透膜。纳滤膜的孔径通常为1～10 nm，同时它是带电荷的，荷电纳滤膜可通过静电斥力排斥溶液中与膜上所带电荷相同的离子，通过静电引力吸附与所带电荷相反的离子。因此，荷电膜对物质的分离性能主要是基于电荷效应和膜的纳米级微孔的筛分效应。它的过滤范围介于反渗透和超滤之间，推动了膜技术及相关应用领域的发展，并已在石化、生化和医药、食品、造纸、纺织印染等领域及水处理过程中得到广泛应用[1]。 纳滤膜的一个很大特征是膜上或者膜中存在带电基团，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Do nnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜带有负电荷。它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在很低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。纳滤膜的特点主要体现在以下几方面[6]： (1) 对不同价态离子截留效果不同，对单价离子的截留率低，对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留率按下列顺序递增: NO-3，Cl-，O H-，SO2-4 ，CO2 -3。对阳离子的截留率按下序递增: H+，Na+，K+，Mg2 +，Ca2 +，Cu2 +。 (2) 对离子截留受离子半径影响，在分离同种离子时，离子价态相等，离子半径越小，膜对该离子的截留率越小；离子价数越大，膜对该离子的截留率越高。(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，能有效去除许多
实验室膜分离设备专为高校、科研机构及企业研发中心设计，可帮助客户通过实验得到关键工艺参数以及相应清洗方案，为科研及工业应用提供参考，同时也可作为小型生产设备从事小批量生产。 本公司实验室膜分离设备已经在中国及亚太地区的众多院校、科研机构、国家重点实验室以及企业研发中心得到应用，具有广泛知名度和良好的市场口碑。 一、实验室膜分离设备的分类： 1.按膜结构可分为：卷式膜设备、平板膜设备、纤维膜设备、陶瓷膜设备等 2.按截留分离量可分为：微滤膜设备、超滤膜设备、纳滤膜设备以及RO膜设备； 二、实验室膜分离设备的组成： 1.实验室膜分离设备是由膜元件、品牌供料泵、不锈钢循环桶、耐震压力表、压力调节阀、插管接头、卫生级硅胶管、变频（可选）等部件组成。 2.实验室膜分离设备可以根据自己所需截留的分子量要求换装相同结构的膜元件。 三、实验室膜分离设备的技术参数： 技术参数单位数值备注 设备尺寸600×300×600mm基本数据设备功率0-1.5Kw220V/380v50Hz 最小循环体积0.5-1.5L基本数据处理能力1-20L/H基本数据 允许最大温度范围10-50℃陶瓷膜可达90℃
允许最大PH值范围2-12-基本数据允许最大安全压力15Bar基本数据(本公司可提供小试、中试以及工业化膜分离设备，以满足不同客户的不同需求) 四、实验室膜分离设备的优势： 1.膜分离精度高，种类多，可选择的不同分子量的膜元件进行高精度的物料分离与浓缩; 2.膜元件为标准膜，通用性强，可实现“一机多膜”，灵活多变； 2.动力泵可选进口与国产泵，选择性强，压力高，稳定性强； 3.设备设计及凑，操作简单，最小循环体积仅为500ml，可满足实验室物料少的要求； 4.设备全不锈钢设计，安全卫生； 五、实验室卷式膜分离设备的应用 实验室膜分离设备广泛应用于生物、制药、食品、化工、环保等领域，应用于各种料液的浓缩、分离、提纯、澄清、除菌等工艺实验。 介绍了关于实验室纳滤膜设备的相关知识，下面我们就一起来了解一家成都专业从事于膜分离技术及膜过滤技术的研发与应用的高科技工程公司，成都和诚过滤技术有限公司。该公司是一家专业从事于膜分离技术及膜过滤技术的研发与应用的高科技工程公司。专注于解决酒水饮料/果酒果醋/食醋酱油/植物提取/动物提取/中药制剂/茶饮及茶叶深加工/发酵液/纯化水/化工废水等生产过程中的相关过滤、澄清、除杂、精制、浓缩等难题，同时为客户提供专业的技术解答、过滤设计。