纳滤膜在地下水除氟中对Cl -/F -的选择性分离
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对于纳滤膜分离技术的探讨摘要:本文主要介绍了纳滤膜分离技术的原理,特点。
阐述了当前纳滤在国内外的发展情况以及介绍了有关纳滤膜的具体应用并对今后纳滤技术发展进行了展望。
关键词:纳滤膜;反渗透;纳滤分离;纳滤技术;应用前景正文:纳滤膜的研究始于20世纪70年代,是由反透膜发展起来的,早期称为“疏松的反渗透膜”,将介于反渗透和超滤之间的膜分离技术称为“杂化过滤”。
直到20世纪90年代,才统一称为纳滤。
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1 nm左右,适宜分离大小约为1 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,实现高分子量和低分子量有机物的分离,且其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。
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。
纳滤的原理:纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术,它可以除去直径为1 nm 左右的颗粒,截留相对分子质量界限为200~1000,对一价盐的脱除率低于90%,对二价盐的脱除率高于90%由此可认为纳滤膜的孔径接近于反渗透膜,可称为无孔膜。
纳滤膜大多为荷电膜,纳滤的原理为溶解—扩散模式,对溶质的分离由化学势梯度和电势梯度共同控制。
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、荷电化等) ,使其具有较特殊的分离性能。
纳滤膜对水中典型全氟化合物的去除特性和机理研究纳滤膜对水中典型全氟化合物的去除特性和机理研究近年来,全氟化合物(Per- and polyfluoroalkyl substances,简称PFASs)被广泛应用于工业和民用领域,如防水材料、防油剂、抗油剂和消防泡沫等。
然而,由于PFASs具有高稳定性、低生化性和难以降解的特性,它们在环境中具有长期存在的能力,并对生态系统和人类健康产生潜在风险。
因此,研究高效、经济的方法去除水中的PFASs变得至关重要。
纳滤膜作为一种有效的分离技术,具有孔径可控和高截留能力的特点,已被广泛应用于水处理领域。
由于PFASs的分子尺寸较小,传统的纳滤膜在去除PFASs方面效果有限。
因此,近年来,研究人员通过改进纳滤膜材料、优化操作条件和控制膜孔径等手段,提高了纳滤膜对PFASs的去除效率。
首先,研究人员发现,表面改性的纳滤膜对PFASs的去除效果较好。
一种常用的表面改性方法是聚合物修饰。
例如,使用聚合物修饰的纳滤膜可以通过吸附、扩散和筛分等机制,有效地去除水中的PFASs。
同时,研究人员还发现,通过控制聚合物修饰的密度和物理化学性质,可以进一步提高纳滤膜的去除效率。
此外,利用介孔材料修饰纳滤膜也是一种有效的方法,因为介孔材料具有较大的表面积和孔隙结构,可以增加纳滤膜的截留能力。
其次,研究人员对纳滤膜的操作条件进行了优化。
例如,通过调节操作压力、通量和饱和率等参数,可以有效控制纳滤膜对PFASs的去除效率。
实验表明,较高的操作压力和较低的通量可以提高纳滤膜的截留能力,并增强PFASs在纳滤膜上的吸附作用。
此外,调整饱和率也可以影响纳滤膜的去除效果。
过高的饱和率会导致滤膜的堵塞,降低去除效率,因此需要定期清洗或更换纳滤膜。
最后,研究人员发现,纳滤膜对PFASs的去除机理主要包括吸附和切割两个过程。
纳滤膜的表面具有一定的亲油性,能够吸附PFASs,使其在纳滤膜表面积聚,并通过扩散进一步进入纳滤膜孔隙。