纳滤膜系统优化设计模式探讨.pdf

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1、第３２卷第３期膜科学与技术Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．３２０１２年６月ＭＥＭＢＲＡＮＥＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪｕｎ．２０１２纳滤膜系统优化设计模式探讨毕飞１，张林１，吴礼光２，陈欢林１＊，高从堦３（１．浙江大学化学工程与生物工程学系，膜与水处理技术教育部工程研究中心，杭州３１００２７；２．浙江工商大学环境科学与工程学院，杭州３１００３５；３．国家液体分离膜工程技术研究中心，杭州３１００１２）摘要：纳滤膜技术在水处理领域中的规模化应用正在受到广泛关注．而纳滤膜的筛选与膜系统的优化设计是应用过程中首要解决的关键问题

2、之一．由于纳滤膜种类繁多、对溶质截留范围宽、分离机理复杂等多变因素决定了纳滤膜系统应该采用多元化的设计模式，而不是简单模拟反渗透膜系统．选择ＮＦ２７０芳香族聚酰胺材料纳滤膜为例，论述了不同类型的无机盐溶液在不同压力、流量、盐度、温度、ｐＨ值等条件下，浓差极化因子对商品化纳滤膜性能的影响；并与反渗透膜性能变化规律和系统设计进行对比，给出了此类纳滤膜在一定盐度进水条件下的合理化设计建议：１）设计压力与进水盐度无关；２）系统回收率与流程长度无关；３）盐的截留率只取决于系统收率．试图为纳滤膜选择及纳滤膜系统设计新模式提供理论依

3、据，并为提出完整的纳滤膜系统设计新模式做出初步的探索．关键词：纳滤；膜系统；浓差极化；回收率；系统设计中图分类号：ＴＱ０２８；ＴＱ０８５＋．４文献标识码：Ａ文章编号：１００７－８９２４（２０１２）０３－００１１－０６近年来，纳滤膜技术在水处理领域的应用受到典型设计模式是一级两段（６芯膜壳），一段与二段了广泛关注，纳滤膜的应用正向着系统的大型化、工膜壳数量比近２∶１，回收率根据水源设计７０％～艺的集成化、应用领域的多元化方向发展．现有商品８０％．纳滤膜系统的设计与被选纳滤膜的性能是化的纳滤膜类型多样，区别于目前商品化卷式

4、反渗密切相关的，如果照搬反渗透设计模式，可能反而透膜的单一材料，商品化纳滤分离膜材料可有芳香会导致膜污染的加速、投资运行成本的增加、水资族聚酰胺、聚哌嗪酰胺、磺化聚醚砜等；适合的分离源的浪费以及增加维护和后处理等一系列问题．精度范围也较宽，比如商品化的纳滤膜在一定测试因此非常有必要建立纳滤膜系统优化设计新模［１］条件下对氯化钠的截留率从５％～９６％，对有机式，让纳滤膜使用更加合理化，使纳滤膜在饮用水物的截留相对分子质量范围约为２００～２０００道尔净化、海水淡化、废水资源化等领域的应用发挥更顿；纳滤膜对溶质的分离机理也较

5、为复杂，包括位阻高效的作用．［２］力效应、道南效应、介电效应和吸附效应等．由于文中选择ＮＦ２７０型芳香族聚酰胺材料纳滤膜纳滤膜产品性能的多样性，因此纳滤膜系统的设计为例，论述了不同类型无机盐溶液在不同压力、流应该区别于反渗透膜系统设计模式，而呈现多样化．量、盐度、温度、ｐＨ值等条件下，浓水和产水流量的目前在水处理领域中，纳滤膜系统的应用设计比值对商品化纳滤膜性能的影响规律；并结合浓差均在模拟反渗透系统的设计模式．对于大型系统的极化因子对反渗透膜性能影响的对比，给出了此类收稿日期：２０１１－０４－２５；修改稿收到日期：２

6、０１１－０９－０７基金项目：国家“９７３”基础研究项目（２００９ＣＢ６２３４０２）；国家水专项（２００９ＺＸ０７４２４－００１）；浙江省重大科技专项（２００９Ｃ０３００６－２）作者简介：毕飞（１９７９－），男，博士生，从事膜法水处理技术应用过程开发与膜污染预防与控制研究．＊通讯联系人〈ｃｈｅｎｈｌ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ〉·１２·膜科学与技术第３２卷纳滤膜系统合理化设计的设想和建议．试图为纳滤反渗透膜元件，以８英寸（１英寸＝２５．４ｍｍ）标准膜选择与纳滤膜系统设计新模式的提出和建立做出元件为例，各主要膜制造商限定了膜表面

7、的最大浓初步的探索．差极化因子β值或单支元件回收率（或要求浓水产水比例大于５∶１），以及单支膜元件的最小流量，如１实验方法说明［４－６］表１所示．认为超过表中限值时，膜表面的极化已有研究表明，浓差极化及膜污染问题是影响平衡会被打破，浓差极化会随时间延长加剧，而不是［３］膜过程效率的主要因素．浓差极化对反渗透膜性动态平衡时的相对稳定状态，从而造成膜污染加剧，能和系统设计的影响已经有众多研究．对于商品化产水量下降等不利影响．表１反渗透系统浓差极化因子、单支膜回收率和最小浓水流量的限值Ｔａｂｌｅ１Ｒｅｖｅｒｓｅｏｓｍｏｓｉｓ

8、ｓｙｓｔｅｍｌｉｍｉｔｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｓｉｎｇｌｅｅｌｅｍｅｎｔｒｅｃｏｖｅｒｙａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｆｌｏｗ最大浓差极化因子单支膜元件最大回收率／％最小浓水流量ＧＰＭ／（ｍ３·ｈ－１）名称一级ＲＯ二级ＲＯ一级ＲＯ二级ＲＯ一级ＲＯ二级ＲＯＤＯＷ－－１０～１９３０１３～