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纳滤膜分离技术及其应用1.1 概述膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。
膜分离技术(Membrane Separation Technology)以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。
膜分离技术以其低能耗、高效率被认为是理想的分离技术之一。
由于其兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜是具有选择性分离功能的材料。
利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。
有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
膜分离优点：常温下进行：有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩无相态变化：保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8无化学变化：典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染选择性好：可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能适应性强：处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化1.2 主要的膜技术分类当前，国际上对膜分离技术的研究较多，这是因为其具有节能、高效、操作方便等特点，所以越来越受到科研工作者的重视。
纳滤技术简介及水处理中的应用纳滤技术简介及水处理中的应用一、纳滤技术简介纳滤（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。
纳滤膜的截留相对分子质量为200～1000，膜孔径约为1nm，适宜分离大小约为1nm 的溶解组分，故称为"纳滤"。
纳滤的操作压力通常为0.5～1.0 MPa，一般比反渗透低0.5～3 MPa，并且由于其对料液中无机盐的分离性能，因此纳滤又被称为"疏松反渗透"或"低压反渗透"。
纳滤技术是为了适应工业软化水及降低成本的需要而发展起来的一种新型的压力驱动膜过滤。
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，能有效地截留二价及高价离子和相对分于质量高于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，且成本比传统工艺低，因而被广泛应用于超纯水的制备、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。
纳滤膜的一个显著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。
纳滤与超滤、反渗透一样，均是以压力差为驱动力的膜过程，但其传质机理有所不同。
一般认为，超滤膜由于孔径较大，传质过程主要为筛分效应; 反渗透膜属于无孔膜，其传质过程为溶解—扩散过程（静电效应）;纳滤膜存在纳米级微孔，且大部分荷负电，对无机盐的分离行为不仅受化学势控制，同时也受电势梯度的影响。
对于纯电解质溶液，同性离子会被带电的膜活性层所排斥，而如果同性离子为多价，则截留率会更高。
第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍2.1. ESPA系列超低压反渗透膜自1995年5月美国海德能公司率先推出第一代超低压反渗透膜元件ESPA1以来，其优越的节能特性受到了广大用户的极大关注，超低压反渗透膜在世界日益普及。
随着节约能源的要求越来越高，人们对反渗透膜的运行压力不断提出更高的要求。
美国海德能公司为了满足在更低运行压力下的不同产水水质要求，不断充实和完善了超低压反渗透膜ESPA系列。
目前，ESPA系列的8英寸膜元件已经发展到6个型号：ESPA1（标准超低压反渗透膜）、ESPA2（高脱盐率超低压反渗透膜）、ESPA3（超高产水量超低压反渗透膜）、ESPA4（高产水量超低压反渗透膜）、ESPA2+（大面积高脱盐率超低压反渗透膜）和ESPAB （高脱硼超低压反渗透膜），4英寸膜元件也发展到4个型号：ESPA1-4040、ESPA2-4040、ESPA3-4040和ESPA4-4040。
迄今为止，美国海德能公司的ESPA超低压系列反渗透膜是世界上产水量最高、运行压力最低、且具有高脱盐率的膜元件。
在进水含盐量（TDS）低于1000 mg/L时，ESPA系列膜元件具有不可替代的优势。
1 性能说明(1) ESPA系列超低压反渗透膜元件特点由于反渗透膜在工作时需要克服渗透压，因此能耗较高一直是反渗透工艺的弱点。
若能够在较低的压力下制备出符合要求的去离子水，就意味着节约反渗透膜系统的设备投资（水泵、阀门、管路以及压力容器）和运行费用（电能消耗及维护费）。
表-1列出了ESPA系列超低压反渗透膜元件的性能特点，以及与CPA系列低压反渗透膜元件的比较。
表中的特性产水量表示膜元件在单位压力下，单位面积单位时间的产水量，这个参数使得不同的膜元件可以在同一条件下进行比较。
从表-1中可以看出：a. ESPA系列比CPA系列具有更高的特性产水量，其中ESPA4达到7.27 LMH/bar，是目前特性产水量最高的反渗透膜元件；b. ESPA2+的膜面积增加了10 %，达到了440 ft2。
