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      納濾膜在水處理行業(yè)中的應(yīng)用介紹說明書

      2022.08.05
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      納濾(NF)膜的研制與應(yīng)用較反滲透膜大約晚20年。20世紀70年代J·E·Cadotte研究NS-300膜,即為研究NF膜的開始。當(dāng)時,以色列脫鹽公司用“混合過濾”(hybridfiltration)來表示介于反滲透與超濾之間的膜分離過程,稱為松散反滲透(looseRO)膜。后來美國的Filmtec公司把這種膜技術(shù)稱為納濾,一直沿用至今。之后,納濾技術(shù)發(fā)展得很快,膜組件于80年代中期商品化。目前,納濾技術(shù)已成為*膜分離領(lǐng)域研究的熱點之一。

      (1)納濾膜定義到目前為止,對納濾膜的準確定義、機制、特征等的認識還遠遠不充分。學(xué)術(shù)界比較統(tǒng)一的解釋納濾膜的定義包括以下七個方面:

      ①納濾膜介于反滲透和超濾膜之間,其膜表面分離皮層可能具有納米級微孔結(jié)構(gòu)。

      ②相對于反滲透膜NaCI的脫除率均在95%以上,一般將NaCI脫除率為90%以下的膜均可稱之為納濾膜。

      ③反滲透膜幾乎對所有溶質(zhì)都有很高的脫除率,而納濾膜只對特定的溶質(zhì)具有脫除率。

      ④納濾膜孔徑在1nm以上,一般1~2nm。

      ⑤主要去除一個納米左右的溶質(zhì)粒子,截留分子量在200~1000道爾頓。

      ⑥反滲透膜幾乎均為聚酰胺材質(zhì),而納濾膜材料可采用多種材質(zhì),如醋酸纖維素、醋酸-三醋酸纖維素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺復(fù)合材料和無機材料等。

      ⑦一般納濾膜的表面形成高聚物電解質(zhì)因而常常有較強的負電荷性。

       (2)納濾原理與超濾及反滲透等膜分離過程一樣,納濾也是以壓力差為推動力的膜分離過程,是一個不可逆過程。其分離機制可以運用電荷模型(空間電荷模型和固定電荷模型)、細孔模型以及近年來才提出的靜電排斥和立體阻礙模型等來描述。與其他膜分離過程比較,納濾的一個優(yōu)點是能截留透過超濾膜的小分子量的有機物,又能透析反滲透膜所截留的部分無機鹽——也就是能使“濃縮”與脫鹽同步進行。

      NF膜分離需要的跨膜壓差一般為0.5~2.0MPa,比用反滲透膜達到同樣的滲透能量所必須施加的壓差低0.5~3MPa。在同等的外加壓力下,納濾的通量要比反滲透大得多,而在通量一定時,納濾所需的壓力則*很多。所以用納濾代替反滲透時,“濃縮”過程可更有效、快速地進行,并達到較大的“濃縮”倍數(shù)。一般來講,在使用納濾膜進行的膜分離過程中,溶液中各種溶質(zhì)的截留率有如下規(guī)律:

      ①隨著摩爾質(zhì)量的增加而增加;

      ②在給定進料濃度的情況下,隨著跨膜壓差的增加而增加;

      ③在給定壓力的情況下,隨著濃度的增加而下降;

      ④對于陰離子來說,按NO3-、CI-、OH-、SO42-、CO42-順序上升。

      ⑤對于陽離子來說,按H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+順序上升。

       (3)納濾膜應(yīng)用納濾膜的這些性能決定了其在飲水處理中特有的廣闊的應(yīng)用,簡述如下。

      ①軟化:膜軟化水主要是利用納濾膜對不同價態(tài)離子的選擇透過特性而實現(xiàn)對水的軟化。膜軟化在去硬度的同時,還可以去除其中的濁度、色度和有機物,其出水水質(zhì)明顯優(yōu)于其他軟化工藝。而且膜軟化具有無須再生、無污染產(chǎn)生、操作簡單、占地面積省等優(yōu)點,具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。

      膜軟化在美國已很普遍,佛羅里達州近10多年來新的軟化水廠都采用膜法軟化,代替常規(guī)的石灰軟化和離子交換過程。近幾年來,隨著納濾性能的不斷提高,納濾膜組件的價格不斷下降,膜軟化法在投資、操作、維護等方面已優(yōu)于或接近于常規(guī)法。

      ②用于去除水中有機物:納濾膜在飲水處理中除了軟化之外,多用于脫色、去除天然有機物與合成有機物(如農(nóng)藥等)、三致物質(zhì)、*副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)及其前體和揮發(fā)性有機物,*飲用水的生物穩(wěn)定性等。

      三致物質(zhì)的去除:研究表明,納濾膜能夠去除水中大部分的有毒有害的有機物和Ames致突變物,使TA98及TA100菌株在各試驗劑量下的致突比MR值均小于2,Ames試驗結(jié)果呈陰性。進一步的研究將要考察納濾技術(shù)對飲水中的內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的截留特性,為**飲水提供依據(jù)。

      *副產(chǎn)物及其前體物的去除:*副產(chǎn)物主要包括三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)和可能的三氯乙醛氫氧化物(CH)。國外的科技工作者在這方面已開展了廣泛的研究,納濾膜對這三種*副產(chǎn)物的前體物的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適的納濾膜的選用,可以使得飲用水水質(zhì)滿足更高的**飲水水質(zhì)標準。

      此外,納濾出水是低腐蝕性的,對飲用水管網(wǎng)的使用期和管道金屬離子的溶出有正面的影響,有利于保護配水系統(tǒng)的所有材科。試驗表明采用必要后處理的納濾膜系統(tǒng)能夠使管網(wǎng)中鉛的溶解減少50%,同時使其他溶出的金屬離子濃度滿足飲水水質(zhì)標準要求。

      揮發(fā)性有機物(VOC)的去除:對飲用水中痕量揮發(fā)性有機物具有較高的去除率。

      在管道直飲水中的應(yīng)用:納濾可以截留二價以上的離子和其他顆粒,所透過的只有水分子和一些一價的離子(如鈉、鉀、氯離子)。納濾可以用于生產(chǎn)直飲水,出水中仍保留一定的離子,并可降低處理費用。

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