第五章 1 纳滤的简单介绍

纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在200～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称为纳滤。

由于纳滤膜表面有一层均匀的超薄脱盐层，它比反渗透膜要疏松得多，且其操作压力比反渗透低，因此纳滤又称为疏松型反渗透或低压反渗透。

基于纳滤分离技术一系列优越的特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。

以往对分子量在几百的不同分子的分离，采用反渗透和超滤都难以实施，而纳滤就可从蔗糖（分子量342）与葡萄糖（分子量180）的混合液中分离出葡萄糖。

纳滤的另一个特点是它能截留小分子有机物并可同时透析盐，即集浓缩与透析为一体。

纳滤的第三个特点是膜表面的荷电性，因此纳滤有离子电荷密度上的选择性。

例如在溶液中含有一价离子的Na盐和二价离子的Ca盐时，膜优先截留二价离子的Ca，一价离子的截留率随着二价离子浓度的增加而减少。

纳滤的第四个特点是操作压力低，因为无机盐能通过纳滤膜透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透低，可节省能耗。

由于纳滤的这些特性，因此在制药、生物化工、食品加工、水处理等诸多领域有着广阔的应用前景。

水处理众所周知，用反渗透可生产出纯净水，但反渗透的能耗高，产水量低（相对纳滤来讲），且去掉了几乎所有对人体有益的盐和微量元素。

而纳滤则只脱除掉绝大多数形成水硬度的Ca、Mg离子，而保留了部分盐类和微量元素。

此外，纳滤还可以脱除掉绝大部分因农药、化肥、清洗剂等化工产品对源水或自来水所形成的小分子有机物的污染。

有些小分子有机物直接对人体有危害，而有些小分子有机物会与自来水消毒时所用的氯发生取代反应，生成多种对人体具有三致（致畸、致癌、致突变）作用的卤代烃（THM）物质，如三氯甲烷、四氯化碳等，从而对人的健康产生危害。

美国的佛罗里达州和日本的宫城县等地已有效地采用纳滤脱除掉了水中87％～98％的THM的前驱物。

浓缩乳清及牛奶日本最早将纳滤用于乳清和牛奶的浓缩，前者可使乳糖和乳清蛋白浓缩的同时脱盐。

纳滤操作手册纳滤、反渗透系统操作手册目录1.纳滤、反渗透膜简介纳滤NF：纳滤介于反渗透膜和超滤膜之间，约150～1000道尔顿。

此外，由于其表面分离层由聚电解质所构成，故对不同价态的粒子存在Donnan效应，对无机盐有一定截留率，约40～90%。

纳滤对二价离子的截留率比对一价的高，在渗滤液中优先脱色。

NF的作用:主要是去除超滤单元不能去除的不可降解有机物、部分总氮、色度、二价离子等。

反渗透 RO：反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100 的有机物，但允许水分子透过，脱盐率一般大于98%。

它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程RO的作用:实际运行过程中若原水的C/N比不能满足去除总氮的要求，外加碳源有没有及时供给时，因硝酸盐氮的影响 NF出水总氮就不能达标，这时需要有一最后把关单元，一般采用RO处理单元，RO 单元可保证出水总氮、COD等全部指标达标2. 过滤机理纳滤、反渗透膜具有以下三种特别的机能。

(1)过滤机能：半透膜中有众多的微孔以便水分子通过。

这些微孔的直径为微米，与水分子的直径相当。

最小的细菌和病毒的直径分别是和微米。

杀虫剂666的直径约为微米。

因而，这些污染物和其它生物污染物以及众多的有机污染物均不能通过此半透膜，而与纯水分离。

盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积一般比水分子大10-25倍，因此，除了以上提及的电排斥机能外，膜也可以通过滤机能除去溶解的盐类。

(2)自我清洗机能：一般的滤水器在除去污染物的同时，也将这些污染物留在了滤水器中。

在此后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。

同时，细菌也会在滤水器中繁殖，水产生微生物再污染。

与此不同，半透膜在净水过程中将污染物全部留在被排除的浓水中，以实现自我清洗机能。

因此，所得净水就更加可靠，净水器件的寿命也更长。

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。

1.1 反渗透和纳滤技术发展历史自从上世纪五十年代未六十年代初期，反渗透（RO）和纳滤（NF）技术产品商品化投放市场，尤其是陶氏化学公司全资子公司发明的超薄聚酰胺复合膜进入实用阶段，使得RO和NF成为实用化的化工分离单元，它们的应用领域得到不断地扩展。

起初，反渗透主要用于海水和苦咸水脱盐，由于工业领域对保护水源、减少能耗、控制污染以及从废水中回收有价值物质的需求日益增加，反渗透和纳滤的新用途变得更有经济价值。

此外，伴随着膜分离技术的发展，促进了生物技术和制药行业的技术进步，相对于传统蒸馏法，膜法分离浓缩技术更加节省能量消耗，同时也不会引起产品热分解变质。

1963年在美国明尼苏达州明尼亚波里斯市开展的膜基础研究，成为成立FilmTec公司和著名的FILMTECtmFT30 膜化学的技术基础。

自从那时起，原有产品得到不断地改进，并不断地推出了新产品，提高了膜元件地产水水质，降低了水处理总成本。

现在反渗透膜能够在显著地降低运行压力的条件下，实现更高的脱盐率和产水量，纳滤膜也可在相对低的操作压力下提供对某些盐类或化合物的更高的分离选择性。

1977年成立FilmTec公司之后，于1981年至1984年间复合膜技术和产品以及公司本身发生了长足的发展。

1985年8月，FilmTec 公司成为陶氏化学公司全资子公司。

为了满足快速增长的反渗透和纳滤膜市场对FILMTEC产品的需求，以全球最大的化工行业高科技公司为依托，将陶氏公司的巨大资源提升和扩充了其全资子公司FilmTec公司的研发、制造和生产能力，使其成为膜工业界公认的膜技术的领导者，实现了陶氏膜产品的世界最高长期稳定性、可靠性和综合性能，保证了FILMTEC产品及其用户在市场上的成功。

1.2 反渗透和纳滤技术发展历史陶氏FILMTEC反渗透和纳滤膜技术被广泛认为最有效和经济的分离过程之一，用于小型到特大型规模到处理苦咸水和海水，其产水满足目前的饮用水标准。

湖南XX环保科技有限公司废水站操作手册5纳滤、反渗透系统操作手册5.1纳滤反渗透系统简介本工程膜深度系统设计为纳滤和反渗透。

纳滤系统处理量为1400m3/d，三套；反渗透系统处理量为1190m3/d，三套。

纳滤系统和反渗透系统均由产水系统、清洗系统、循环系统、电气控制系统等所组成。

纳滤膜组件采用卷式纳滤膜，由陶氏公司生产，型号为NF270-400，膜长度为1.016m，单支膜面积37.2m2。

反渗透膜组件采用卷式膜，由海德能公司生产，型号为BW30-400，膜长度为1.016m，单支膜面积37.2m2。

系统控制可实现自动、手动控制方式。

在自动控制方式下，系统当中的所有设备动作均由PLC完成；在手动控制方式下，操作人员需在PLC控制面板下完成手动控制。

图1纳滤系统PID图2图2反渗透系统PID图35.2膜系统运行前准备5.2.1单体设备试车（1）各动力设备通电试运行A．原水泵、清洗泵、高压泵、循环泵进行点动。

B．接通各水泵的电源，观察各水泵的运行情况，如叶轮转运方向、噪声、转速等参数，确保水泵运行正常。

（2）各自动开关、在线仪表的试车A．自动开关，如气动阀门的开关是否正常，是否出现卡死现象B．液位开关能否工作正常，低液位是否能自动停泵，停泵次序是否正常等。

5.2.2试压试漏实验（1）纳滤膜系统试压试漏的目的：为查明设备的强度和严密度。

（2）试压前的准备工作：A.设备管道及附件安装并检查合格。

B.试压试漏现场环境打扫干净。

C.参加试压试漏人员经过技术培训合格。

D.准备好试压用水，水压泵和气压泵等设备及试压记录（3）本方案中的纳滤膜系统的试压试漏采用两种方式，气体试压试漏和清水试压试漏。

先进行气体试压试漏，再进行清水试压试漏。

（4）高压气体的试压试漏步骤：A.在应试设备的压力表管上装好校验好的压力表。

B.检查设备法兰、抱箍等连接件部位是否紧密。

C.关闭进出端口的所有阀门。

D.开启空压机系统（约0.7Mpa），观察压力表的变化情况。

纳滤膜的工作原理及特点纳滤膜是一种常见的膜分离技术，广泛应用于水处理、食品和饮料工业、生物医药等领域。

它通过选择性地分离溶质和溶剂，实现物质的分离和浓缩。

本文将详细介绍纳滤膜的工作原理及其特点。

一、纳滤膜的工作原理纳滤膜是一种多孔膜，其孔径通常在1-100纳米之间，能够有效分离溶质和溶剂。

纳滤膜的工作原理主要包括以下几个方面：1. 大份子排除：纳滤膜的孔径较小，可以阻挠大份子通过，只允许小份子、离子和水份子通过。

这样就可以实现对溶液中溶质的分离和浓缩。

2. 电荷排斥：纳滤膜表面通常带有电荷，可以通过电荷排斥效应，排除带有相同电荷的溶质。

这种电荷排斥效应可以增强纳滤膜的分离效果。

3. 空间排斥：纳滤膜的孔径较小，可以通过空间排斥效应，阻挠大份子进入孔道，从而实现对溶质的分离。

4. 渗透浓缩：纳滤膜在一侧施加压力，使溶剂和小份子通过膜孔，而大份子被滞留在膜表面，从而实现对溶液的浓缩。

二、纳滤膜的特点纳滤膜具有以下几个特点，使其在分离和浓缩过程中具有很大的优势：1. 高选择性：纳滤膜能够选择性地分离溶质和溶剂，可以有效去除溶液中的大份子、悬浮物、微生物等杂质，保留溶液中的小份子、离子和水份子。

2. 高通透性：纳滤膜的孔径较小，可以实现高通量的分离效果。

纳滤膜可以根据需要选择不同的孔径大小，以适应不同的分离要求。

3. 可控性强：纳滤膜的分离效果可以通过调节操作参数来控制，例如压力、温度、pH值等。

这样可以实现对溶液的精确分离和浓缩。

4. 长寿命：纳滤膜通常由耐腐蚀材料制成，具有较高的耐久性和稳定性。

合理的操作和维护可以延长纳滤膜的使用寿命。

5. 可再生性：纳滤膜可以通过逆向冲洗、化学清洗等方法进行清洗和再生，减少了膜的更换频率和成本。

6. 应用广泛：纳滤膜广泛应用于水处理、食品和饮料工业、生物医药等领域。

例如，可以用于海水淡化、废水处理、蛋白质分离、果汁澄清等工艺。

总结：纳滤膜是一种常见的膜分离技术，其工作原理包括大份子排除、电荷排斥、空间排斥和渗透浓缩。

纳滤操作手册纳滤、反渗透系统操作手册目录纳滤NF：纳滤介于反渗入渗出膜和超滤膜之间，约150～1000道尔顿。

此外，由于其表面分离层由聚电解质所组成，故对不同价态的粒子存在Donnan效应，对无机盐有一定截留率，约40～90%。

纳滤对二价离子的截留率比对一价的高，在渗滤液中优先脱色。

NF的作用:主要是去除超滤单元不能去除的不可降解有机物、部分总氮、色度、二价离子等。

反渗透RO：反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，脱盐率一般大于98%。

它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程RO的作用:实践运转过程当中若原水的C/N比不能满足去除总氮的请求，外加碳源有无实时供应时，因硝酸盐氮的影响NF出水总氮就不能达标，这时需要有一末了把关单位，普通采用RO处理单位，RO单位可保证出水总氮、COD等全部指标达标2.过滤机理纳滤、反渗透膜具有以下三种特别的机能。

(1)过滤机能：半透膜中有众多的微孔以便水份子通过。

这些微孔的直径为0.0005微米，与水份子的直径相当。

最小的细菌和病毒的直径分别是0.2和0.02微米。

杀虫剂666的直径约为0.0015微米。

因此，这些污染物和其它生物污染物和众多的有机污染物均不能通过此半透膜，而与纯水份离。

盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积普通比水份子大10-25倍，因此，除了以上说起的电排挤机能外，膜也可以通过滤机能撤除消融的盐类。

(2)自我清洗机能：普通的滤水器在撤除污染物的同时，也将这些污染物留在了滤水器中。

在今后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。

同时，细菌也会在滤水器中繁育，水产生微生物再污染。

与此不同，半透膜在净水过程当中将污染物全部留在被排除的浓水中，以实现自我清洗机能。

因此，所得净水就更加可靠，净水器件的寿命也更长。

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。

纳滤膜的工作原理及特点纳滤膜是一种常用的分离技术，广泛应用于水处理、食品加工、制药、化工等领域。

本文将详细介绍纳滤膜的工作原理及其特点。

一、纳滤膜的工作原理纳滤膜是一种多孔性膜，其工作原理基于份子的大小和形状。

当液体通过纳滤膜时，大份子、胶体颗粒和悬浮物等无法穿过纳滤膜的孔隙，而溶质、溶解物和溶剂份子则可以通过纳滤膜的孔隙，从而实现分离的目的。

纳滤膜的分离效果主要依赖于两种机制：筛分效应和扩散效应。

1. 筛分效应：纳滤膜的孔隙大小可以根据需要进行调整，通常在0.1-10纳米之间。

通过控制孔隙大小，可以实现对不同大小份子的筛分。

较大的份子无法通过纳滤膜的孔隙，从而被滞留在膜表面，而较小的份子可以穿过孔隙，通过膜的另一侧。

2. 扩散效应：溶质、溶解物和溶剂份子在纳滤膜上的扩散速率不同。

较小的份子由于其较小的体积和较低的份子质量，扩散速率较快，而较大的份子由于其较大的体积和较高的份子质量，扩散速率较慢。

通过利用扩散效应，可以实现对不同份子的分离。

二、纳滤膜的特点1. 高效分离：纳滤膜可以实现对不同份子的高效分离，可以有效去除溶质、颗粒和悬浮物等杂质，从而提高产品的纯度和质量。

2. 选择性分离：通过调整纳滤膜的孔隙大小，可以实现对不同大小份子的选择性分离。

这种选择性分离可以根据需要进行调整，以满足不同应用领域的需求。

3. 操作简便：纳滤膜的操作相对简单，只需将待处理液体通过纳滤膜，即可实现分离。

同时，纳滤膜可以进行反冲洗和再生，延长使用寿命，减少维护成本。

4. 低能耗：相比其他分离技术，纳滤膜的能耗较低。

纳滤膜可以在常温下进行操作，无需加热或者冷却，从而降低能源消耗。

5. 可控性强：纳滤膜的孔隙大小可以通过调整工艺参数进行控制，以满足不同应用领域的需求。

同时，纳滤膜可以与其他分离技术相结合，实现更高效的分离效果。

三、纳滤膜的应用领域纳滤膜广泛应用于水处理、食品加工、制药、化工等领域。

1. 水处理：纳滤膜可以去除水中的悬浮物、胶体颗粒、溶解有机物等，从而提高水的质量和纯度。

超滤、微滤、纳滤、反渗透2010-05-10 19:40:03| 分类:设备与仪器资料| 标签:|字号大中小订阅微滤(M F:又称为微孔过滤,它属于精密过滤,其基本原理是筛分过程,在静压差作用下滤除0.1-10μm的微粒,操作压力为0.7-7bar, 原料液在压差作用下,其中水(溶剂透过膜上的微孔流到膜的低压侧,为透过液,大于膜孔的微粒被截留,从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离。

微滤过程对微粒的截留机理是筛分作用,决定膜的分离效果是膜的物理结构,孔的形状和大小。

能截留0.1-1微米之间的颗粒。

微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐等通过,但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。

微滤膜的运行压力一般为0.7-7bar。

超滤(UF:是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。

超滤同反渗透技术类似,是以压力为推动力的膜分离技术。

在从反渗透到电微滤的分离范围的谱图中,居于纳滤(NF与微滤(MF之间,截留分子量范围为50-500000道尔顿,相应膜孔径大小的近似值为50—1000A。

能截留0.002-0.1 微米之间的大分子物质和蛋白质。

超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐等通过,同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物,用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。

超滤膜的运行压力一般1-7bar。

纳滤(NF:纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷,这是它在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质量为数百的物质,也可脱除无机盐的重要原因。

目前纳滤膜多为薄层复合膜和不对称合金膜,纳滤膜有如下特点:1、NF膜主要去除直径为1nm左右的溶质粒子,故被命名为“纳滤膜”,截留物相对分子质量为200-1000;2、NF膜对二价或高价离子,特别是阴离子的截留率比较高,可大于98%,而对一价离子的截留率一般低于90%;3、NF膜的操作压力低,一般为0.7Mpa,最低为0.3Mpa;4、NF膜多数为荷电膜,因此,其截留特性不仅取决于膜孔大小,而且还有膜静电作用。