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1、第23卷第1期膜科学与技术Vo1.23No.12003年2月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYFeb.2003文章编号:1007-8924(2003)01-0043-07纳滤过程的污染问题及纳滤膜性能的影响因素朱安娜祝万鹏张玉春(清华大学环境科学与工程系,北京100084)摘要:介绍了纳滤膜的定义及分类,并对纳滤过程中污染现象的影响因素,如温度、浓差极化、料液浓度、pH值、流速和流型等作了详细的综述,指出了4种主要的减轻污染的方法.这4种方法分别是膜清洗、改变物料的性质、改变操作方式及膜面改性.同时对纳滤膜渗透及截留性能的影响因素,如操作压力、操作
2、时间、料液流速等进行了较详细的阐述.关键词:纳滤;膜;操作性能;污染中图分类号:TQ028文献标识码:A纳滤(NF)是一种相对较新的压力驱动膜分离常为不对称结构,含有一个较厚的支撑层(100～过程,它通过膜的渗透作用,借助外界能量或化学位300μm),以提供孔状支撑,支撑层上有一层薄的表差的推动,对两组分或多组分混合气体或液体进行皮层(0105～013μm).这层薄表皮层主要起分离作分离、分级、提纯和富集.20世纪70年代,以色列脱用,也是水流通过的主要阻力层.该表皮层为活性膜[2]盐工程局创造出一个新词———杂化过滤(hybridfil2层,通常含有荷负电的化学基团.
3、从纳滤膜表皮[5]tration)来描述介于反渗透(RO)和超滤(UF)之间的层的组成可分为以下几类:芳香聚酰胺类复合纳过程:在此过程中,氯化钠的截留率为50%～70%,滤膜、聚哌嗪酰胺复合纳滤膜、磺化聚(醚)砜复合纳[1]而有机物的截留率为90%左右.这就是纳滤的最滤膜、混合型复合纳滤膜.纳滤膜在制造过程中常常初定义.纳滤的分离特性介于反渗透(RO)与超滤让其带上电荷,因此根据纳滤膜的荷电情况,又可将(UF)之间,能截留UF过程中可透过的物质,而让其分成3类:荷负电膜、荷正电膜、双极膜.荷正电膜[1～3]RO能截留的盐分通过.如RO能同时截留糖应用较少,因为它们很容易
4、被水中的荷负电胶体粒和盐类,UF则能让两种溶质自由通过,NF过程中子吸附.荷负电膜可选择性地分离多价离子,因此当2+2+可以截留糖和某些多价盐(MgSO4),却能让大部分溶液中含有Ca、Mg离子时可用这种膜分离.如单价盐通过(如NaCl).纳滤膜是20世纪80年代初果为了同时选择性分离多价阴离子和阳离子,则有期继典型的反渗透膜之后开发出来的,20世纪90必要使用双极膜.年代初,NF膜也曾被称为疏松RO(looseRO)膜、低纳滤膜的表层孔径处于纳米级范围,且在渗透压RO膜(low-pressureRO)和超渗透膜(ultra-os2过程中截留率大于90%的最小分子约为1
5、nm,因此[2][2]mosismembrane).国外对纳滤膜的研究和应用较称为纳滤膜.早,技术也较成熟,纳滤膜在脱盐、浓缩、给水排水的1纳滤膜的分离机理处理等方面得到了广泛的应用.国内对纳滤膜的机理和应用研究起步于20世纪90年代.纳滤膜可截尽管纳滤膜的应用越来越广泛,其迁移机理还[2～4]留的相对分子质量(MWCO)为100～2000的没能确切地弄清楚,而对于截留提出的模型仍不精[2]物质.确.就目前已提出的纳滤膜机理来看,大部分学大多数NF膜是聚合物的多层薄膜复合体,且者认为,纳滤膜的分离作用主要是粒径排斥和静电收稿日期:2001-11-23;修改稿收到日期:2
6、002-02-28基金项目:国家教委博士点基金(2000000317)作者简介:朱安娜(1975～),女,湖南郴州市人,博士研究生,研究方向为废水治理工程,电话:010262784527转820.·44·膜科学与技术第23卷[2]排斥.溶质的分离除了因为膜孔和溶质大小不同膜的过程.下面列出Deen和Wang提出的经验公外,还因为膜和溶质的电荷极化.对于非荷电分子,式,其中式(7)是Deen公式,式(8)是Wang公式.筛滤或粒径排斥是分离的主要原因,如糖类一般有dciziFdΦDonJi=-KDDi(+ci)+KFJwci(7)90%～98%的截留率;对于离子,筛滤和静
7、电排斥均dxRTdxdciziFd<是分离的原因.在所有的应用中,膜面和孔电荷性在Ji=viki[HF,iuxci-HD,iDi(+ci)](8)dxRTdx水和溶质分子穿过膜的过程中起了相当重要的作(i=1,2)用.而且,胶体和荷电大分子与膜的相互作用以及由由于纳滤膜在工业上的应用日益广泛,需要对此而引起的膜污染也依赖于表面和孔电荷性.纳滤膜的截留机理有更好的了解,从而能对特殊应在目前的研究中,针对纳滤膜提出的理论模型用中的膜性能进行理解.[13]主要有:溶解—扩散模型、静电和位阻(ES)模型[4]、位阻孔模型[6]等.2纳滤膜应用中面
