纳滤膜的发展概况

第四章 纳滤第一节 概述一、纳滤膜的发展概况纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术.早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化

第四章 纳滤 第一节 概述 一、纳滤膜的发展概况 纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术.早期称为 “低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种 新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200-2000之间.膜孔径约为1nm左右.适宜分离大小约为l nm的溶解组分.故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行.无相变.无化学反应.不破坏生物活性.能有效 的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子.而使大部分一价无机盐透过.可分离同类氨基酸和 蛋白质.实现高分于量和低分子量有机物的分离.且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、 食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。 近年来.纳滤膜的研究与发展非常迅猛。从美国专利看：最早有关纳滤技术的专利出现于20世纪80年 代末.到1990年.只有9项专利.而在以后的5年中（1991～1995）.出现了69项专利.到目前为止.有关纳滤膜 及其应用的专利已超过330项.其应用涉及石油化工、海洋化工、水处理、生物、生化、制药、制糖、食品、 环保、冶金等众多领域。 我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制.在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜.S-PES涂层纳 滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜.并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究.取得了一些初步的 成果。但与国外相比.我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。 二、纳滤膜的特点 由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理（如复合化、荷电化）.使其具有较特殊的分离性能。 纳滤膜的一个很大特征是膜表面或膜中存在带电基团.因此纳滤膜分离具有两个特性.即筛分效应和电荷 效应。分子量大于膜的截留分子量的物质.将被膜截留.反之则透过.这就是膜的筛分效应；膜的电荷效应 又称为Donnan效应.是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应 即筛分效应.利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离；而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应. 纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成.膜表面带有一定的电荷.大多数纳滤膜的表面带有负电荷.它们通 过静电相互作用.阻碍多价离子的渗透.这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。 图4-1 纳滤膜的分离特性 纳滤膜的特点如下： 1.对不同价态的离子截留效果不同.对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留 －－－ 2－ 2－ 率按下列顺序递增：NO.Cl.OH.SO.CO；对阳离子的截留率按下列顺序递增： 3 4 3 +++2+2+2+ H.Na.K.Mg.Ca.Cu。 2. 对离子截留受离子半径的影响。在分离同种离子时.离子价数相等.离子半径越小.膜对该离子的截 留率越小；离子价数越大.膜对该离子的截留率越高。 3.截留分子量在200～1000之间.适用于分子大小为1nm的溶解组分的分离。 对疏水型胶体油、蛋白质和其它有机物具有较强的抗污染性.与反渗透膜相比.纳滤膜具有操作压力低、 水通量大的特点；与微滤膜相比.纳滤膜又具有截留低分子量物质能力强的特点.对许多中等分子量的溶质.