资源描述：
《海水体系纳滤膜截留性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、海水体系纳滤膜截留性能研究马敬环孙宝红周军马若新（天津科技大学海洋学院天津300457）摘要：纳滤（NF）是介于反渗透(RO)膜和超滤(UF)膜之间的压力驱动膜。选择了NF270和TFC-R2+2+2-两种纳滤膜对海水中的Ca，Mg，SO4等二价离子进行分离实验，考察了纳滤膜截留性能随操作压力、操作温度、PH值等的变化影响及纳滤膜运行的稳定性,得到一些纳滤膜在海水处理方面的规律。实验结果表明，两种纳滤膜在实验中稳定性较好，在较低压力下膜通量较高。在同样操作条件下，NF270膜通量略低于TFC-R膜，但其二价离子截留率明显高于TFC-R膜。初步判断，N
2、F270膜比TFC-R膜更适合用于海水处理。关键词：海水；纳滤膜；截留；膜通量1引言：纳滤膜由于其特殊的孔径范围和制备的特殊处理化（如复合化、荷电化）使得纳滤膜具有较特殊的分离性能，对二价和多价离子及分子量在（200-1000）之间的有机物有较高的脱[1-2]除性能,而对单价离子和小分子的脱除率则相对较低。多数纳滤膜带电荷，利用纳滤膜特殊的离子分离性能可以实现海水中二价和一价离子的相对分离。海水淡化与纳滤技术的结合不仅可以减少海水高硬度和含各种杂质带来的许多问题,而且还可以降低进入反渗透膜组件的海水盐度和解决各类结垢问题,为提高海水淡化回收率创造了条
3、件。目前,国外已经开[3-6]展纳滤膜用于海水处理方面的研究与应用,但国内的相关研究报道较少。2实验部分2.1实验用膜实验选用Dow公司生产的NF270膜组件和KOCH公司生产的TFC-R膜组件，两膜均为三层结构的卷式复合纳滤膜，通过界面聚合法制得。表层为芳香哌嗪聚酰胺层，中间为聚砜多孔支2撑层、底层为无纺布聚酯材料，NF270组件膜面积为7.6m，最高操作温度为45℃，最高操[11]作压力为4MPa,PH范围为3-10（清洗1-12）。在PH>10时，推荐使用温度不超过35℃。TFC-R2组件膜面积为7.3m,最高操作温度为45℃，最高操作压力为2
4、.4MPa,PH范围为4-9（清洗2.5-9）。2.2原料实验采用天津渤海湾海水，经絮凝、沉淀后经超滤膜处理。经处理后的水水质较好，经检测各项指标均符合纳滤膜进水水质要求，其总离子浓度为35000mg/L左右。2.3分析方法2+2+2-海水的进料液、膜透过液以及浓缩液中Ca、Mg的测定用GB/T13025.6—1991；SO4测定用GB/T13025.8—1991。2.4实验装置实验装置如图1所示,实验过程中进料液、透过液和截留液均循环回到原料槽中,从而保持料液浓度不变；实验中温度为室温(10-35℃)，压力为0.2—2.0MPa。PH为3-8。回收
5、率（透过液流量：进料液流量）控制在15%左右。图1实验装置示意1-原料罐；2-三柱塞泵；3-压力表；4-流量计；5-温度计；6-纳滤膜组件2.5实验内容实验内容包括:(1)室温下，测定不同压力下NF270和TFC-R两种纳滤膜对PH=6的海水的二价离子截留率；(2)操作压力一定时,测定不同温度下NF270和TFC-R两种纳滤膜对PH=6的海水的二价离子截留率；(3)室温下，操作压力一定时，测定NF270和TFC-R两纳滤膜对不同PH值的海水的二价离子截留率；（4）室温下，测定NF270和TFC-R两纳滤膜的纯水透过系数，考察膜运行的稳定性。3结果与讨
6、论3.1操作压力对通量和截留率影响[7-9]膜分离过程为压力驱动过程,膜的传质过程可以由溶解-扩散模型得到解释。由该模型得膜通量Jw=L(ΔP-βΔЛ)（1）2+2+2-Ca、Mg、SO4组分透过率Ci和截留率Ri由下式计算：Ci(%)=(Cp,i／Cb,i)×100%（2）Ri(%)=(1-Cp,i／Cb,i)×100%（3）22+2+2-[10]Ca、Mg、SO4组分渗透公式可表达为：Ji=Bi(βCb,i-Cp,i),（4）-2-1式中：Jw为膜通量，L·mh；；L为水透过系数；ΔP为膜的操作压力,β为浓差极化因子,ΔЛ为膜的渗透压,与料液浓度
7、有关。-1Cb,i和CP,i分别为组分i在料液主体内和透过液内的离子浓度，g·l；2+2+2--2-1Ji为Ca、Mg、SO4组分的通量，g·ms；-1Bi为组份i的物质穿透系数，m·s；β为浓差极化系数。图2海水通量与操作压力的变化关系海水属于成分复杂的浓度较高的水体系,用NF270和TFC-R膜进行实验时,膜两侧的渗透压较高,并且还有其他因素影响曲线的线性程度,因而,表现出如图2所示的变化趋势,基本符合纳滤膜特性曲线。由图可见，浓度一定时，随着操作压力的增大，膜通量呈线性关系增加。由膜通量公式可知，实验结果与理论表述基本一致。在1.6MPa时,N
8、F270和TFC-R22膜海水Jw分别为41L/(m·h)和65L/(m·h)。2+2+2-20℃下，进料液
