三醋酸纤维素膜与聚酰胺膜对比

对比几种去除水中硝酸盐的方法热点专题：水处理07热点分析08商机预测【摘要】本文简要介绍了去除水中硝酸盐的几种方法，包括化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。

在此基础上，重点论述了离子交换技术去除水中硝酸盐的原理、方法及应用现状，并与其他方法进行了比较。

关键词：硝酸盐水处理离子交换脱氮工业生产过程中排放的含氮废水，农业上施用的氮肥随雨水冲刷入江河、湖泊，生活污水排入受纳水体等对坏境造成的污染越来越严重，已引起人们的普遍关注。

这是因为NO3■危害人类健康。

NO3・进入人体后被还原为NO2・,NO2・有致癌作用。

此外，婴幼儿体内吸入的NO3■进入血液后与血红蛋白作用，将Fe(II)氧化成Fe(III)而导致形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合，引起高铁血红蛋白症。

世界卫生组织(WHO)颁布的饮用水质标准规定NO3-N 的最大允许浓度为10mg/L,而我国部分省市的地下水中NO3-N含量高达20〜50mg/Lo 硝酸盐在水中溶解度高，稳定性好，难于形成共沉淀或吸附。

因此，传统的简单的水处理技术，如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。

目前，从水中去除硝酸盐的方法有：化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。

本文将在简要介绍这些方法当pH值为9.1〜9.3时，由于上述反应导致的铝的损失量小于2%o实验结果表明，还原1g硝酸盐需要1.16g铝。

［・2反渗透常用的反渗透膜有：醋酸纤维素膜、聚酰胺膜和复合膜。

压力范围为2070〜10350kPao这些膜通常没有选择性。

Guter［3］利用醋酸纤维素膜反渗透体系除去硝酸盐，当进水硝酸盐浓度为18〜25mg/L,连续运行1000h,硝酸盐去除率达65%。

Clifford等［4］研究了反渗透系统除硝酸盐，反渗透膜为聚酰胺膜和三醋酸纤维素膜。

在进水中加入硫酸和六甲基磷酸钠可以防止膜结垢。

结果表明：聚酰胺膜比三醋酸纤维素膜更有效。

高分子膜概述一、高分子膜的分类根据孔径尺寸，分离膜可分为微滤（Microfiltration，MF）膜、超滤（Ultrafiltration，UF）膜、纳滤（Nanofiltration，NF）膜和反渗透（Reverse osmosis，RO）膜。

MF膜的孔径尺寸大于50nm，可用于去除悬浮固体、原生动物和细菌等。

UF膜的孔径尺寸为2～50nm，主要用于去除病毒和胶体。

具有纳米孔的NF膜和RO膜可去除溶解的盐离子，是主流的脱盐膜。

RO膜的结构最为致密，其孔径尺寸为0.3～0.6nm，具有很高的NaCl脱盐率（>98％），而NF膜结构更为疏松，孔径尺寸小于等于2nm，通常被称为“低压RO膜”，对NaCl脱盐率较），同时具有更高低（20％～80％），主要用于脱除高价离子（Ca2+、Mg2+和SO2-4的水通量。

二、高分子膜的结构和制备MF/UF多孔高分子膜可独立用于废水处理或作为NF膜和RO膜脱盐过程的预处理。

高分子MF膜和UF膜是应用最广泛的，其主要的制备成膜工艺是相转化法。

MF膜的截面孔分布可以是对称的或是非对称的，对称的MF膜截面孔径变化不明显，膜的厚度是影响其过滤分离性能的主要因素。

非对称的MF膜是由孔径小的表面分离层和孔径大的支撑层组成的，分离层的孔结构和厚度决定了膜整体的过滤分离性能。

UF膜的结构通常是非对称的，如图2-1所示，由开孔的底部支撑层和相对致密的表层构成，支撑层和表层属于同一种材料。

表层起到主要的分离作用，支撑层可使水溶液无阻碍地跨膜传输。

图2-1 聚砜UF膜的SEM照片平板MF/UF膜主要通过相转化法制备，以无纺布作为基底，提高膜的力学强度。

相转化法是指将含有聚合物和溶剂的均相聚合物溶液浸入非溶剂凝固浴中，并在可混溶的溶剂和非溶剂交换过程中发生聚合物固化。

此方法制备的膜的特性可通过改变浇铸条件、聚合物种类、聚合物浓度，溶剂/非溶剂体系和添加剂以及凝固浴条件实现调控。

目前MF/UF高分子膜材料主要包括醋酸纤维素（Cellulose Acetate，CA）、聚砜（Polysulfone，PSF）、聚醚砜（Polyethersulfone，PES）、聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）和聚偏二氟乙烯（Polyvinylidine Fluoride，PVDF）等。

RO膜技术标准主要包括以下内容：
1. 膜材料：RO膜的材料主要有醋酸纤维素、聚酰胺、芳香聚酰胺等。

不同的材料有不同的性能和适用范围。

2. 膜孔径：RO膜的孔径一般在0.0001-0.001微米之间，这个孔径可以有效过滤掉水中的细菌、病毒、重金属离子等有害物质。

3. 膜厚度：RO膜的厚度一般在0.1-1.5毫米之间，厚度越大，膜的强度越高，但同时也会增加过滤阻力。

4. 反渗透膜标准：包括《中空纤维反渗透膜测试方法》(HY/T049—1999)、《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件》(HY/T054.1—2001)、《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件测试方法》(HY/T054.2—2001)、《卷式反渗透膜组件测试方法》(HY/T107—2008)等。

希望以上信息对您有帮助。

工业水处理使用的膜有哪些类型？工业水处理采用的膜分离技术主要有反渗透（RO）、超滤（UF）和电渗析（ED）三种，以反渗透的应用最为广泛。

但近年来，纳滤（NF）和微滤（MF）技术也开始应用于水处理的各个领域。

反渗透膜主要有纤维素和非纤维素两类。

其中纤维素膜有醋酸纤维素膜、三醋酸纤维素膜等；非纤维素膜主要是芳香族聚酰胺膜。

反渗透使用的都为半透膜，只对水具有选择性的高度渗透性，而对水中大部分溶质的渗透性很低。

反渗透膜在使用时要制成组件式装置，其型式有涡卷式、管式、板框式、中空纤维式和条束式等。

膜厚为几个微米至0.1mm左右。

超滤膜与反渗透膜都是不具备离子交换性质的中性膜，属于压力推动的滤膜。

两膜基本相似，主要有醋酸纤维素和非纤维素聚合物膜，组件装置可以做成涡卷式、管式和板式等.超滤膜和反渗透膜中的纤维素膜有：①超薄式膜，为非对称性构造的醋酸纤维素膜，如0.06～0.3um的二乙酰纤维素膜：②复合膜，如硝酸纤维素和醋酸纤维素复合为0.1μm的三乙酰纤维素膜；③混合膜，将二乙酰和三乙酰纤维素混合制膜；④中空纤维膜，做成内径24～30μm，外径45～65μm的中空纤维管式。

超滤膜和反渗透膜中的非纤维素膜有：①芳香族聚酰胺中空纤维膜（最初是使用尼龙66，后改为芳香族聚酰胺）；②带电膜，如磺化2，6-二甲基次苯基醚离子膜；③聚咪唑并吡喃酮膜；④聚间二氮茚膜；⑤玻璃膜，如Na2O.B2O3.SiO2制成中空纤维膜；⑥动态膜。

电渗析膜是离子交换膜，为电力推动式滤膜。

主要有异相膜、均相膜和半均相膜三种类型。

电渗析的组件装置有压滤式和水槽式两类。

其中压滤式又有垂直型和水平型两种。

纳滤膜介于反渗透膜和超滤膜之间，是近十多年发展较快的膜品种，在水的软化、不同价阴离子分离等方面有独特优点而广泛应用。

微滤又称为精过滤，其基本原理属于筛网状过滤，在静压差作用下，小于膜孔的粒子通过滤膜，大于膜孔的粒子则被截留在膜面上，使大小不同的组分得以分离。

醋酸纤维素膜环境与资源学院环境工程三班作者：孙健穆嘉陶怡侯顺一．引言摘要：由醋酸纤维素制成的膜具有高效、抗污染、应用广泛等特性。

国外最早的研究工作始于60年代，随着膜科学技术的迅速发展，各种不同类型的醋酸纤维素反渗透膜、超滤膜和微滤膜获得了广泛的应用。

本文通过查找醋酸纤维素膜的资料，对醋酸纤维素膜从历史，制备，特性，应用等几个方面进行全面的介绍。

通过各个方面的研究，论述，全面介绍醋酸纤维素膜，并通过小组讨论学习，得到以下结论。

关键词：醋酸纤维素膜；历史；制备；特性；应用；二．正文2.1 醋酸纤维膜的历史1960年LoeB和Sourirajan研制成功醋酸纤维素不对称膜，一直以来膜科学工作者对其他膜材料做了大量的工作，至今醋酸纤维素在膜材料中仍占有重要的位置。

主要原因是：它与其它膜材料相比虽然有其局限性，但是资源丰富，并且具有无毒、耐氯、价格便宜、制作工艺简单、便于工业化生产等优点。

此外，制作的膜用途广，水渗透通量高，截留率好。

其缺点是抗氧化性能差，易水解，易压密，抗微生物侵蚀作用较弱等。

1960年洛布（LoeB）和索里拉金（Sourirajan）发明醋酸纤维膜的制膜方法，包括调制铸膜液、铸膜液的刮平、溶剂蒸发、水浸渍和热处理等工序。

铸膜液的组成包括醋酸纤维、丙酮、高氯酸镁和水,，在铸膜液中丙酮是为醋酸纤维素提供适当黏度的溶剂。

如果丙酮与醋酸纤维素比率太低，会导致铸膜液太黏，就很难浇铸出均匀的膜。

如果这种比率太高，铸膜液就会变得太稀，成为胶冻而浸入水中，调整添加剂高氯酸镁含量能改变膜的产水量。

后来发展了乙酰化制膜法。

把纤维素乙酰化后，可以得到各种黏度等级的用于制备分离膜的醋酸纤维素膜材料，醋酸纤维素分离膜具有较好的分离性能，合理的耐氯性，而且成本低，所以至今仍用来制备反渗透膜、超滤膜、微孔滤膜和电泳膜等。

但是由于醋酸纤维素反渗透膜脱盐率低于芳香聚酰胺类复合膜，使用压力也高，易被微生物水解，耐酸碱性差，不耐压，不耐温等缺点，因而单醋酸纤维素膜和二醋酸纤维素膜已较少使用。

聚酰胺膜的发展方向——低压、超薄、抗污染、抗氯反渗透膜根据膜材料分类的不同可分为聚酰胺膜、醋酸纤维素膜、聚酰亚胺膜、磺化聚砜膜、磺化聚砜醚膜等，目前主要应用的是聚酰胺膜。

聚酰胺膜主要有3层结构：无纺布支撑层、聚砜层、脱盐层。

无纺布支持层是经砑光机砑光后的聚酯无纺织物，其表面无松散纤维并且坚硬光滑，由于其非常不规则并且太疏松，不适合直接作为脱盐层的底层。

聚砜层是将微孔工程塑料聚砜浇注在无纺织物表面上，聚砜层表面的孔径大约为15nm，厚度约为40μm。

脱盐层是高交联度聚酰胺，由苯三酰氯和苯二胺聚合而成，厚度大约在0.2um。

超薄脱盐层的致密度决定了脱盐率，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。

一、聚酰胺膜面临的问题是耗电高、表面污染、活性氯侵袭因为高压的施加，聚酰胺膜面临的主要问题是耗电高。

其次，水中的污染物(如胶体、无机固体、有机物、细菌等)很容易沉积在膜的表面形成堵塞和污染层，降低膜通量，降低膜的盐离子截留率，降低膜寿命。

第三，聚酰胺膜海水淡化工程中往往需要使用活性氯对进水进行消毒处理，但是聚酰胺的酰胺键是不耐活性氯的，因此在活性氯的攻击下酰胺键会分解，从而导致聚酰胺膜的破坏影响其分离性能｡第三，聚酰胺膜还面临能耗高的问题，二、聚酰胺膜朝着低压、超薄、抗污染、抗氯等方向发展目前，预处理与膜清洗是解决聚酰胺膜面临问题的主要方法，但是清洗剂或是杀菌剂本身对膜性能也有影响，因而从根本上改变聚酰胺膜的性能是业界研发的一个方向。

如低压、超薄、抗污染、抗氯等。

（一）低压聚酰胺膜低压的本质就是提高通量，这是聚酰胺膜是近年来研究的一个热点｡如纳米纤维膜支撑聚酰胺膜和掺杂无机纳米颗粒的聚酰胺膜等。

如特殊的无机纳米颗粒NaA型分子，其孔径尺寸介于水分子和水合Na+尺寸之间，因而能够优先允许水分子通过而有效截留Na+｡因此，无机纳米颗粒的掺杂可以在保持盐离子截留率的前提下有效地提高膜的通量，从而使膜在低压环境下运营，从而降低膜的能耗成本｡（二）超薄聚酰胺膜聚酰胺膜超薄脱盐层能够渗透较快，易获得高的水通量，从而降低能耗。

注射剂生产中常见问题及解决方法注射剂热原产生的原因及控制热原是微生物的代谢产物，大多数细菌都能产生，致热能力最强的是革兰氏阴性杆菌所产生的热原。

真菌甚至病毒也能产生热原。

含有热原的输液注入人体，大约半小时后，就使人体产生发冷、寒战、体温升高、身痛、出汗、恶心、呕吐等不良反应，有时体温可升至40℃，严重者出现昏迷、虚脱、甚至有生命危险。

热原的性质：1、耐热性：一般说来，热原在60℃加热1小时不受影响，100 ℃也不会发生热解，在180 ℃3～4小时，250 ℃30～45分钟或650 ℃1分钟可使热原彻底破坏。

2、滤过性：热原体积小，约在1～5nm之间，故一般滤器均可通过，即时微孔滤膜也不能截留，但活性炭可以吸附热原。

3、水溶性：热原能溶于水。

4、不挥发性：热原本身不挥发，但在蒸馏时，往往可随水蒸汽雾滴带入蒸馏水，故应设法防止。

5、热原能被强酸、强碱所破坏，也能被强氧化剂如：高锰酸钾或过氧化氢所钝化，超声波也能破坏热原。

污染热原的途径1、从溶剂中带入：这是注射剂出现热原的主要原因。

注射用水贮藏时间过长都会污染热原，故应使用新鲜注射用水2、从原料中带入：容易滋长微生物的药物，如：葡萄糖因贮存年久包装损坏常致污染热原。

3、从容器、用具、管道和装置等带入：因此在生产中对这些容器用具等物要认真处理，合格后方能使用4、制备过程中的污染：制备过程中，由于室内卫生条件差，操作时间长，装置不密闭，均增加污染细菌的机会，而可能产生热原5、从输液器带入：有时输液本身不含热原，但仍发生热原反应，这往往是由于输液器具（如：输液瓶、胶皮管）污染热原所致。

注射剂制备过程中的污染包括环境洁净度不够、操作人员未严格遵守无菌操作规程等为注射剂污染热原最常见的问题，应予以重视。

生产过程中除去热原的方法1、高温法：将针头、针筒或其它玻璃器具，洗净后置250℃30分钟以上条件下破坏热原。

2、酸碱法：玻璃器皿、配料管道可用稀氢氧化钠溶液处理，可将热原破坏。

膜材基础知识膜材是指膜结构工程中所使用的材料，由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。

以下是由店铺整理关于膜材知识的内容，希望大家喜欢!膜材材料组成1.醋酸纤维素: 醋酸纤维素(CA)膜是由二醋酸纤维素和三醋酸纤维素的铸膜液及二者混合物浇铸而成。

随着乙酰基含量的增加，盐截留率与化学稳定性增加而水通量下降。

Loeb-Sourirajan 不对称结构是使用一“医用刮刀”(“doctor blade”)把CA、乙醇或乙醚溶液浇铸在一多孔基片(如帆布)上，表面经空气干燥产生一薄皮层而形成。

在较大孔层之上的致密表皮是由约0.2μm厚的薄层组成，膜的总厚度约100μm.该技术也可用于管状的和中空纤维状膜的浇铸。

CA膜的化学稳定性差,在运转期间会发生水解, 其水解速度与温度及pH条件有关。

醋酸纤维素膜可在温度0～30℃及pH值4.0～6.5下连续操作。

这些东丽膜产品也会被生物侵蚀, 但由于它们具有可连续暴露在低含氯量环境下的能力,故可以消除生物侵蚀。

膜稳定性差的结果导致膜截留率随操作时间增长而下降。

然而, 这些材料的普及是由于它们具备广泛的来源和低廉的价格。

2.芳香聚酰胺：不对称芳香聚酰胺(Aramid)膜(Richter和Hoehn 1971)以中空纤维形式为所首创。

这些纤维是由溶液纺丝而成。

由控制纺丝液溶剂的蒸发在纤维外表面形成约0.1～1.0μm的致密表皮层。

余下的纤维结构是约26μm厚的一层多孔支撑结构。

盐的截流作用发生在致密层。

为了进一步提高截留性能，当中空纤维膜用于苦咸水脱盐时，对膜采用聚乙烯基甲基醚(PT-A)进行后处理，用于海水脱盐则用PT-A与鞣酸(PT-A)作后处理。

与纤维素膜相比，芳香聚酰胺膜的特点是具有优良的化学稳定性。

它们能在温度0～30℃ pH4～11件连续操作，且不会被生物侵蚀。

然而芳香聚酰胺膜若连续暴露在含氯环境中，则易受氯侵蚀，因此，对他们处理的进料液进行脱氯是重要的。