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納濾膜在水處理行業中的應用介紹(Shào)說明書

大[Dà]
2022.08.05
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納濾(NF)膜的(De)研制與應用較反滲◆透◆膜大約晚20年。20◆世◆[Shì]紀70年代J·E·Cadotte研究NS-300膜,即為研究NF膜◊的◊開始。當時,以色列脫[Tuō]鹽公司用“混合過濾(Lǜ)”(hybridfiltration)來表[Biǎo]示介于反滲⋄透⋄與超濾之間的[De]膜分離過程,稱(Chēng)為松散反滲(Shèn)透(looseRO)膜。後來美國的[De]Filmtec公司●把●這種膜技術稱為納濾,一直沿[Yán]用至今。之後,納濾技術(Shù)發展[Zhǎn]得很快,膜組件于80年代中期商品化。目前,納濾技術已成(Chéng)為*膜分◈離◈領域研究的熱點[Diǎn]◆之◆一。

(1)納濾膜定義到目前為(Wéi)止,對納濾膜的準确定義(Yì)、機制、特征等的認識[Shí]還遠遠◆不◆[Bú]充分。學術[Shù]界比較統一的解釋納濾膜的[De]定義包括以⋄下⋄[Xià]七個方面:

①納濾[Lǜ]膜介[Jiè]于反滲透和超濾[Lǜ]膜之間[Jiān],其膜表面分離皮○層○可能具[Jù]●有●納米級微孔◊結◊(Jié)構。

②相對于反滲透膜(Mó)NaCI的脫除率均在95%以上,一般将NaCI脫除率為90%以下的膜均[Jun1]可稱(Chēng)之為納濾▿膜▿。

③反(Fǎn)滲透膜幾乎對所有溶質都有很高的脫(Tuō)除率(Lǜ),而納(Nà)濾膜隻對特定的(De)溶質具有脫除率。

④納▲濾▲膜孔(Kǒng)徑在1nm以上,一般1~2nm。

⑤主要去除一個納米左右[Yòu]的溶質粒子,截留分子量在200~1000道爾頓。

⑥反滲透[Tòu]膜幾乎均為聚酰胺材質,而納(Nà)◇濾◇膜材料可采用[Yòng]多種材質(Zhì),如醋酸(Suān)纖維素、醋酸-三醋[Cù]酸纖維素、磺化聚砜、磺∇化∇聚醚砜、芳香聚酰胺複合材(Cái)料(Liào)和無機材料等。

⑦一般[Bān]納濾膜[Mó]的表面形成[Chéng]高◊聚◊物電(Diàn)解質(Zhì)因▲而▲常常有[Yǒu]較強的負電[Diàn]◈荷◈性。

 (2)納濾原理與超濾[Lǜ]及反滲透(Tòu)等膜分[Fèn]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(Yòng)電荷模型(空間電荷[Hé]模型(Xíng)和固定電荷模[Mó]型)、細孔模型以[Yǐ]及近年來才提出的靜電[Diàn]排斥和立體阻礙模型等來⋄描⋄述。與其他膜分[Fèn]離過程比較,納濾的一個優點是能截留透過超濾(Lǜ)膜的[De]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(Shì)能(Néng)使“濃縮(Suō)”與脫鹽同步○進○[Jìn]行。

NF膜分離需要的跨膜壓差一般為0.5~2.0MPa,比用反滲(Shèn)透膜達到同樣的滲透能量所必須施(Shī)加的壓差低0.5~3MPa。在同等的外加壓力◆下◆,納濾的[De]通量要比反滲透大得多,而在通量一定(Dìng)時,納濾所需的壓力[Lì]則*很多。所[Suǒ]以用納濾代替反滲透時,“濃縮[Suō]”過程可更有效、快速地(Dì)進行,并(Bìng)達到較大的“濃縮”∇倍∇(Bèi)數。一般來(Lái)講,在(Zài)使用納濾膜進行的膜分離過程中,溶液中各種溶質的[De]截留率有如下規律:

①随着摩◇爾◇質量的⋄增⋄(Zēng)加而增加(Jiā);

②在給(Gěi)定進[Jìn]料濃◇度◇[Dù]◊的◊情況下,随着跨膜壓差的增加而增(Zēng)加;

③在◊給◊定壓力的情況下,随着濃度的增加而下降;

④對于陰離子來說[Shuō],按NO3-、CI-、OH-、SO42-、CO42-順[Shùn]序上升。

⑤對于陽離子來(Lái)說,按H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+順序[Xù]上升。

 (3)納濾(Lǜ)膜應用●納●濾膜的這(Zhè)些性能決定了其在[Zài]飲水處理中特有的(De)廣闊的應用,簡述如(Rú)下。

①◇軟◇化:膜軟化水主(Zhǔ)要是利用納濾膜對[Duì]不(Bú)同價态離(Lí)子的∆選∆擇透(Tòu)過特性而實現對水的軟化。膜軟(Ruǎn)化(Huà)在去硬◇度◇的同時(Shí),還(Hái)可以去除其中的濁度、色度和有[Yǒu]機物,其出水水質明顯優▽于▽其他▿軟▿[Ruǎn]化工藝。而且膜軟[Ruǎn]化具[Jù]有無須再生、無污∇染∇産生、操作(Zuò)簡單、占地面積省等優點,具有▿明▿顯的社[Shè]會效益▲和▲經濟效●益●(Yì)。

膜軟化在[Zài]美國已很普遍,佛羅裡達州近10多年[Nián]來新的軟化▲水▲廠都采用膜法軟化[Huà],代替◇常◇規的石◆灰◆軟化和離子交換過程。近幾年來,随[Suí]▾着▾納濾性能的不斷提(Tí)高,納濾膜組件的價格不(Bú)斷下降,膜軟化法在(Zài)▿投▿資(Zī)、操作(Zuò)、維護等方面已優于或接近于[Yú]常規法。

②用于◇去◇(Qù)除水(Shuǐ)中有機物:納濾○膜○在飲水處理中除了軟化之外,多用于脫色(Sè)、去除(Chú)天然有機物與合成有(Yǒu)機物(如農◊藥◊[Yào]等)、三緻物質、*◈副◈産物(三[Sān]鹵甲烷和鹵乙酸)及▿其▿前體和揮發性[Xìng]有機物[Wù],*飲用水的生物穩定性等。

三緻[Zhì]物[Wù]質的(De)去除:研究表明,納[Nà]濾膜能夠去[Qù]除水中大部分的有毒[Dú]有害的有機[Jī]物和Ames緻突[Tū]變物,使TA98及TA100菌株在各試驗劑量下的緻突比MR值均小于2,Ames▾試▾(Shì)驗結果呈[Chéng]陰性。進一步的研究将要考察納濾(Lǜ)▲技▲術對飲(Yǐn)水中的内(Nèi)分泌幹擾物質[Zhì]的截留特性,為**飲水提供依據[Jù]。

*副産物及其▾前▾[Qián]體物的[De]去除:*副産物∆主∆◇要◇包括三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)和可能的○三○(Sān)氯乙醛(Quán)氫氧化物(CH)。國外的科⋄技⋄(Jì)工作(Zuò)者在這方面已◊開◊展了廣泛的研究,納濾膜對這三種*副(Fù)∆産∆物的前體物的平均截留▾率▾分别為97%、94%和86%。通過合适的納濾▲膜▲的選用,可以使得飲用○水○水質(Zhì)滿足更高的**飲水⋄水⋄質标準。

此外,納濾出水是低[Dī]腐蝕性的,對飲用水管網的(De)使用(Yòng)期◆和◆管道金屬離子的溶出有正面的∆影∆(Yǐng)響,有利于(Yú)保護配▾水▾系統的所有材科。試驗表明采用必要後處理的納濾⋄膜⋄系統能夠(Gòu)使●管●網中鉛的[De]溶解減少50%,同時使其他溶出的金屬離子濃度滿足[Zú]飲水(Shuǐ)水質标準要求。

揮◊發◊(Fā)性▲有▲(Yǒu)機物(VOC)的去(Qù)除:對飲用水[Shuǐ]中痕量揮發性有機▽物▽[Wù]具有較高的去(Qù)除率。

在(Zài)管道直飲水中的應用:納濾可(Kě)以截留二價以(Yǐ)上的▿離▿(Lí)子和其他顆粒,所透(Tòu)過的隻有[Yǒu]水分子[Zǐ]和一些一價的離子(如鈉、鉀、氯離子)。納濾可以用▽于▽生[Shēng]産直[Zhí]飲水(Shuǐ),出水中仍保留一(Yī)定(Dìng)的(De)離(Lí)子,并可降低處理費用。

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