纳滤
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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。
纳滤工作原理纳滤与反渗透没有明显的界限。
纳滤膜对溶解性盐或溶质不是完美的阻挡层,这些溶质透过纳滤膜的高低取决于盐份或溶质及纳滤膜的种类,透过率越低,纳滤膜两侧的渗透压就越高,也就越接近反渗透过程,相反,如果透过率越高,纳滤膜两侧的渗透压就越低,渗透压对纳滤过程的影响就越小。
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称为纳滤膜。
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,因此称纳滤。
基于纳滤分离技术的优越特性,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。
纳滤膜的应用
(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。
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的三卤甲烷中间体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
(4)食品、饮料、制药行业
此领域中的纳滤膜应用十分活跃,如各种蛋白质、氨基酸、维生素、奶类、酒类、酱油、调味品等的浓缩、精制。
(5)化工工艺过程水溶液的浓缩、分离
纳滤 ( NF,Nanofiltration)是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程,纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。
与其他压力驱动型膜分离过程相比,出现较晚。
它的出现可追溯到70年代末J.E. Cadotte的NS-3 0 0膜的研究,之后,纳滤发展得很快,膜组器于80年代中期商品化。
纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来,如CA、CTA膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜等。
但与反渗透相比,其操作压力更低,因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。
纳滤分离作为一项新型的膜分离技术,技术原理近似机械筛分。
但是纳滤膜本体带有电荷性。
这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因。
纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业,诸如超纯水制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等实际分离过程中。
与超滤或反渗透相比,纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差,而对二价或多价离子及分子量介于200~500之间的有机物有较高脱除率, 基于这一特性,纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓
缩(如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级和浓缩)、脱色和去异味等。
主要用于饮用水中脱除Ca、Mg离子等硬度成分、三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂,可溶性有机物,及蒸发残留物质。
随着对环境保护和资源综合利用认识的不断提高,人们希望在治理废水的同时实现有价物质的回收,比如:大豆乳清废液中含有1%左右的低聚糖和少量的盐,亚硫酸盐法制备化纤浆和造纸浆过程出现的亚硫酸钙废液中含有2%~2.5%的六碳糖和五碳糖,制糖工业中出现的废糖蜜中含有少量的盐等等。