1. 納濾膜對離子分離技術的操作條件具體分析
納濾膜對離子的截留率受到共離子的強烈影響,對同一種膜在分離同種離子並在該離子濃度恆定條件下,共離子價數相等,共離子半徑越小,膜對該離子的截留率越小,共離子價數越高,膜對該離子的截留率越高。納濾膜對二價離子的截留率較一價離子截留率高得多,主要是由於離子半徑和靜電斥力作用影響造成的。
一、陶氏膜組件操作條件
納濾膜的分離性能有直接影響,操作壓力的提高可提高水通量和脫鹽率,回收率的提高可降低水通量和脫鹽率,料液速率的提高可提高水通量和脫鹽率。納濾膜的耐壓密性好,水通量和截留率隨操作時間延長基本不變,對分子量數百的有機小分子和高價離子有較高的脫除率。
二、陶氏納濾膜元件其它條件
由於道南離子效應的影響、物料的荷電性、離子價數、離子濃度、溶液pH值等對納濾膜的分離效率有一定的影響。
三、納濾膜分離技術具有的典型特徵:
一是截留分子量為200 ~2000Da,其值介於反滲透和超濾之間。
二是納濾膜表面分離層通常帶有電荷,對不同價態的離子具有道南效應,其分離性能具有離子選擇性。
陶氏DOW納濾膜技術以其獨特的分離性能在許多領域中佔有不可替代的地位。目前,國內關於納濾技術的研究多在膜材料、膜結構及分離機理領域,納濾膜元件的運行特性包括測試特性與運行特性兩個方面。測試特性系指特定運行條件下膜元件的運行參數,例如特定給水含鹽量、給水溫度、膜通量及回收率條件下的膜元件工作壓力與透鹽率兩項指標。
2. 影響納濾膜,超濾膜,RO膜的性能因素有哪些
壓力的影響
進水壓力影響RO和NF膜的產水通量和脫鹽率,我們知道滲透是指水分子從稀溶液側透過膜進入濃溶液側的流動,反滲透和納濾技術即在進水水流側施加操作壓力以克服自然滲透壓。當高於滲透壓的操作壓力施加在濃溶液側時,水分子自然滲透的流動方向就會被逆轉,部分進水(濃溶液)通過膜成為稀溶液側的凈化產水。透過膜的水通量增加與進水壓力的增加存在直線關系,增加進水壓力也增加了脫鹽率,但是兩者間的變化關系沒有線性關系,而且達到一定程度後脫鹽率將不再增加。
由於RO和NF膜對進水中的溶解性鹽類不可能絕對完美地截留,總有一定量的透過量,隨著壓力的增加,因為膜透過水的速率比傳遞鹽分的速率快,這種透鹽率的增加得到迅速地克服。但是,通過增加進水壓力提高鹽分的排除率有上限限制,正如圖1脫鹽率曲線的平坦部分所示那樣,超過一定的壓力值,脫鹽率不再增加,某些鹽分還會與水分子耦合一同透過膜。
溫度的影響
膜系統產水電導對進水溫度的變化非常敏感,隨著水溫的增加,水通量幾乎線性地增大,這主要歸功於透過膜的水分子的粘度下降、擴散能力增加。增加水溫會導致脫鹽率降低或透鹽率增加,這主要是因為鹽分透過膜的擴散速率會因溫度的提高而加快所致。膜元件能夠承受高溫的能力增加了其操作范圍,這對清洗操作也很重要,因為可以採用更強烈和更快的清洗程序。
鹽濃度的影響
滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度和種類的函數,鹽濃度增加,滲透壓也增加,因此需要逆轉自然滲透流動方向的進水驅動壓力大小主要取決於進水中的含鹽量。如果壓力保持恆定,含鹽量越高,通量就越低,滲透壓的增加抵消了進水推動力,水通量降低,增加了透過膜的鹽通量(降低了脫鹽率)。
回收率的影響
通過對進水施加壓力當濃溶液和稀溶液間的自然滲透流動方向被逆轉時,實現反滲透過程。如果回收率增加(進水壓力恆定),殘留在原水中的含鹽量更高,自然滲透壓將不斷增加直至與施加的壓力相同,這將抵銷進水壓力的推動作用,減慢或停止反滲透過程,使滲透通量降低或甚至停止。RO
系統最大可能回收率並不一定取決於滲透壓的限制,往往取決於原水中的含鹽量和它們在膜面上要發生沉澱的傾向,最常見的微溶鹽類是碳酸鈣、硫酸鈣和硅,應該採用原水化學處理方法阻止鹽類因膜的濃縮過程引發的結垢。
pH 值的影響
各種反滲透和納濾膜元件適用的pH值范圍相差很大,像這樣的超薄復合反滲透和納濾膜與醋酸纖維素反滲透和納濾膜相比,在更寬廣的 pH
值范圍內更穩定,因而,具有更寬的操作范圍。膜脫鹽率特性取決於pH值,水通量也會受到影響。
3. 納濾膜的基本信息
納濾膜基本原理
在一張半透膜隔開水溶液時,加在溶液上並使其能剛好阻止純溶內劑進入溶液容的額外壓力稱為滲透壓,在一般情況下水溶液中的溶質濃度越高滲透壓就越大。當溶液一端沒有加壓時,純溶劑會通過半透膜向溶液中擴散,這種現象叫做滲透。相反在加溶液端所外加的壓力超過了滲透壓,則反而使得溶液中的溶劑向純溶劑一側流動,這個過程稱為反滲透。納濾膜分離技術正是運用了反滲透原理。
納濾膜元件在以前稱作疏鬆反滲透,其截留特性介於中空纖維超濾膜和反滲透膜之間,孔徑大約在100-1000道爾頓。所以,納濾膜元件對於水溶液中溶解的小分子有機物具有很高的脫除率。同時也對水溶液中的各種離子有一定的脫除率。納濾水處理膜的性能主要由水通量和脫鹽率來決定的。納濾膜的水通量和脫鹽率受壓力、溫度、濃度、流量、PH值、回收率等等因素說影響。
4. 納濾技術的納濾膜
納濾膜是以壓力差為推動力,介於反滲透和超濾之間的截留水中粒徑為納米級顆粒物的一版種膜分離技術。權
孔徑在1nm以上,一般1-2nm(1納米(nm)=0.001微米(um))。是允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的一種功能性的半透膜。它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種,它因能截留物質的大小約為納米而得名,它截留有機物的分子量大約為150-500左右,截留溶解性鹽的能力為2-98%之間,對單價陰離子鹽溶液的脫鹽低於高價陰離子鹽溶液。
納濾一般用於去除地表水中的有機物和色素、地下水中的硬度及鐳,且部分去除溶解鹽,在食品和醫葯生產中有用物質的提取、濃縮。
5. 納濾能否有效去除水中的COD BOD5和TOC
首先,納濾膜(Nanofiltration Membranes)是80年代末期問世的一種新型分離膜,其截留分子量介於反滲透膜和超濾膜之間,約為-2000Da,由此推測納濾膜可能擁有lnm左右的微孔結構,故稱之為「納濾」。納濾膜大多是復合膜,其表而分離層由聚電解質構成,因而對無機鹽具有一定的截留率。國外已經商品化的納濾膜大多是通過界面縮聚及縮合法在微孔基膜上復合一層具有納米級孔徑的超薄分離層。
納濾膜能截留納米級(0.001微米)的物質。納濾膜的操作區間介於超濾和反滲透之間,截留溶解鹽類的能力為20%-98%之間,對可溶性單價離子的去除率低於高價離子,納濾一般用於去除地表水中的有機物和色素、地下水中的硬度及鐳,且部分去除溶解鹽,在食品和醫葯生產中有用物質的提取、濃縮。納濾膜的運行壓力一般3.5-30bar。
納濾過程的關鍵是納濾膜。對膜材料的要求是:具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、機械強度高、耐酸鹼及微生物侵蝕、耐氯和其它氧化性物質、有高水通量及高鹽截留率、抗膠體及懸浮物污染,價格便宜且採用的納濾膜多為芳香族及聚酸氫類復合納濾膜。復合膜為非對稱膜,由兩部分結構組成:一部分為起支撐作用的多孔膜,其機理為篩分作用;另一部分為起分離作用的一層較薄的緻密膜,其分離機理可用溶解擴散理論進行解釋。對於復合膜,可以對起分離作用的表皮層和支撐層分別進行材料和結構的優化,可獲得性能優良的復合膜。膜組件的形式有中空纖維、卷式、板框式和管式等。其中,中空纖維和卷式膜組件的填充密度高,造價低,組件內流體力學條件好;但是這兩種膜組件的製造技術要求高,密封困難,使用中抗污染能力差,對料液預處理要求高。而板框式和管式膜組件雖然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造價高。因此,在納濾系統中多使用中空纖維式或卷式膜組件。
在我國,對納濾過程的理論研究比較早,但對納濾膜的開發尚處於初步階段。在美國、日本等國家,納濾膜的開發已經取得了很大的進展,達到了商品化的程度,如美國Filmtec公司的NF系列納濾膜、日本日東電工的NTR-7400系列納濾膜及東麗公司的UTC系列納濾膜等都是在水處理領域中應用比較廣泛的商品化復合納濾膜。
對於一般的反滲透膜,脫鹽率是膜分離性能的重要指標,但對於納濾膜,僅用脫鹽率還不能說明其分離性能。有時,納濾膜對分子量較大的物質的截留率反而低於分子量較小的物質。納濾膜的過濾機理十分復雜。由於納濾膜技術為新興技術,因此對納濾的機理研究還處於探索階段,有關文獻還很少。但鑒於納濾是反滲透的一個分支,因此很多現象可以用反滲透的機理模型進行解釋。關於反滲透的膜透過理論[2]有朗斯代爾、默頓等的溶解擴散理論;里德、布雷頓等的氫鍵理論;舍伍德的擴散細孔流動理論;洛布和索里拉金提出的選擇吸附細孔流動理論和格盧考夫的細孔理論等。
納濾膜的過濾性能還與膜的荷電性、膜製造的工藝過程等有關。不同的納濾膜對溶質有不同的選擇透過性,如一般的納濾膜對二價離子的截留率要比一價離子高,在多組分混合體系中,對一價離子的截留率還可能有所降低。納濾膜的實際分離性能還與納濾過程的操作壓力、溶液濃度、溫度等條件有關。如透過通量隨操作壓力的升高而增大,截留率隨溶液濃度的增大而降低等。
所以,納濾膜可以去除大部分COD及BOD和TOC
6. 影響高壓納濾膜性能的因素有哪些
納濾膜性能受哪些因素影響?
1、操作壓力
納濾過程中存在阻力,當NF膜在相同的操作條件下,過濾不同料液時效果也不同。當施加在膜上的驅動力壓力增大時,膜會被壓實,且膜自身阻力將增加。隨著膜兩側壓力的增大,膜兩側溶液濃度會構成濃差極化現象,形成反向滲透壓。因此當操作壓力增大時,透過膜的通量不一定單調遞增。許多研究人員指出,在一定操作壓力范圍內,增加操作壓力可以提高納濾膜的產水通量,當升至一定壓力時便趨於穩定。
2、進水鹽濃度
當進水鹽濃度較低時,濃差極化作用和膜污染程度很小,溶劑易於透過納濾膜,而溶質則被截留,濃水濃度明顯高於進水鹽濃度,由此計算得到高截留率。而當進水鹽濃度提高,會加大膜兩側的濃差極化並會加快膜污染,導致膜分離性能明顯降低,膜孔被堵塞,溶劑透過膜阻力增大,產水量減少,濃水鹽濃度相對降低,截留率下降。同時,進水離子濃度增加,會影響膜表面荷電,影響膜對離子的排斥作用,也可導致截留率下降。
3、PH值
大部分的納濾膜表面都具有電荷,pH值會影響納濾膜表面的電荷,進而影響膜表面電荷與溶液離子間的靜電排斥作用,從而影響溶質是否可以通過膜孔,即改變膜對溶質的分離性能。
4、溫度
當溫度升高,會增大溶液中部分組分的溶解度,形成大顆粒,膜污染增加,導致膜通透量下降。若溫度過高,會使蛋白質變性並被破壞,從而加重膜污染,使得溶液通透量降低。
7. 納濾的原理
納濾膜是荷電膜,能進行電性吸附。在相同的水質及環境下制水,納濾膜所需的壓力小於反滲透膜所需的壓力。所以從分離原理上講,納濾和反滲透有相似的一面,又有不同的一面。納濾膜的孑L徑和表面特徵決定了其獨特的性能,對不同電荷和不同價數的離子又具有不同的Donann電位;納濾膜的分離機理為篩分和溶解擴散並存,同時又具有電荷排斥效應,可以有效地去除二價和多價離子、去除分子量大於200的各類物質,可部分去除單價離子和分子量低於200的物質;納濾膜的分離性能明顯優於超濾和微濾,而與反滲透膜相比具有部分去除單價離子、過程滲透壓低、操作壓力低、省能等優點 。
8. 8040的納濾膜每一隻膜每小時產多少水
9. 工業用納濾膜過濾有哪些幾種方式
納濾是一種特殊而又很有前途的分離膜品種,它因能截留物質的大小約為1納米(0.001微米)而得名,納濾的操作區間介於超濾和反滲透之間,它截留有機物的分子量大約為200~400左右,截留溶解性鹽的能力為20~98%之間,對單價陰離子鹽溶液的脫除率低於高價陰離子鹽溶液,如氯化鈉及氯化鈣的脫除率為20~80%,而硫酸鎂及硫酸鈉的脫除率為90~98%。納濾膜一般用於去除地表水的有機物和色度,脫除井水的硬度及放射性鐳,部分去除溶解性鹽,濃縮食品以及分離葯品中的有用物質等,納濾膜運行壓力一般為3.5~16bar。
納濾
納濾與反滲透沒有明顯的界限。納濾膜對溶解性鹽或溶質不是完美的阻擋層,這些溶質透過納濾膜的高低取決於鹽份或溶質及納濾膜的種類,透過率越低,納濾膜兩側的滲透壓就越高,也就越接近反滲透過程,相反,如果透過率越高,納濾膜兩側的滲透壓就越低,滲透壓對納濾過程的影響就越小。
根據反滲透和納濾原理可知,滲透和反滲透及納濾必須與具有允許溶劑(水分子)透過的半透膜(反滲透膜或納濾膜)聯系在一起才有意義,才會出現滲透現象和反滲透或納濾操作。
納濾膜:允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的一種功能性的半透膜稱為納濾膜;
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10. GE納濾膜對礦物質飲用水處理有什麼作用能達到什麼樣的效果
ge納濾膜
而各種膜分離過程,首先是在水處理方面得到應用,而後推廣到冶金、石油、化工、儀器、醫葯、仿生等諸多領域。
微濾、超濾、納濾、反滲透、滲析、電滲析等技術己經廣泛在給水處理、純水制備、海水淡化、苦鹹水淡化等水處理領域中得到推廣和應,並在水處理的各個方面,ge濾芯安裝給傳統的水處理工藝以巨大的沖擊和挑戰。膜分離技術有著傳統的給水處理工藝不可比擬的優點:
首先,膜分離技術可適用於從無機物到有機物,從病毒、細菌到微粒甚至特殊溶液體系的廣泛分離,可充分確保水質,且處理效果不受原水水質、運行條件等因素的影響。
第二,膜分離過程為物理過程,不需加入化學葯劑,提高了人們對水處理過程的信賴程度,易於為群眾接受,屬為人們稱道的「綠色」技術。
第三,膜分離技術分離裝置簡單,佔地面積小,系統集成容易,便於運輸、拆卸、安裝,運行環境清潔、整齊,可稱之為真正意義上的「造水工廠」。
第四,膜分離過程系統簡單、操作容易,且易控制,便於維修,有利於生產自動化的推廣與普及。作為一種新興的水處理技術,膜分離以其無可非議的先進性得到了世界各國學者們的廣泛關注。
2納濾技術概述
膜分離技術被稱為「二十一世紀的水處理技術」,自70年代應用於水處理領域後,得到了廣泛的研究和空前的發展,受到世界各國水處理工作者的普遍關注,開展了不同水平。不同層次的理論研究和技術開發、應用。在給水處理領域應用最為廣泛的是一系列的低壓膜,如納濾膜、反滲透膜等。其中,納濾膜法水處理技術以其特殊的優勢,獲得了世界各國的水處理工作者的普遍關注,在水處理技術的研究和開發領域取得了可喜的成績。
納濾技術是從反滲透技術中分離出來的一種膜分離技術,是超低壓反滲透技術的延續和發展分支。一般認為,納濾膜存在著納米級的細孔,且截留率大於95%的最小分子約為1mm,所以近幾年來這種膜分離技術被命名為:Nanofiltration,簡稱:NF,中文譯為:納濾。在過去的很長一段時間里,納濾膜被稱為超低壓反滲透膜(LPRO:LowPressureReverseOsmosis),或稱選擇性反滲透膜或鬆散反滲透膜(LooseRO:LooseReverseOsmosis)。日本學者大谷敏郎曾對納濾膜的分離性能進行了具體的定義:操作壓力≤1.50mPa,截留分子量200~1000,NaCl的截留率≤90%的膜可以認為是納濾膜[1]。納濾技術已經從反滲透技術中分離出來,成為介於超濾和反滲透技術之間的獨立的分離技術,己經廣泛應用於海水淡化、超純水製造、食品工業、環境保護等諸多領域,成為膜分離技術中的一個重要的分支。
3納濾膜
納濾過程的關鍵是納濾膜。對膜材料的要求是:具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、機械強度高、耐酸鹼及微生物侵蝕、耐氯和其它氧化性物質、有高水通量及高鹽截留率、抗膠體及懸浮物污染,由兩部分結構組成:一部分為起支撐作用的多孔膜,其機理為篩分作用;另一部分為起分離作用的一層較薄的緻密膜,其分離機理可用溶解擴散理論進行解釋。對於復合膜,可以對起分離作用的表皮層和支撐層分別進行材料和結構的優化,可獲得性能優良的復合膜。膜組件的形式有中空纖維、卷式、板框式和管式等。其中,中空纖維和卷式膜組件的填充密度高,造價低,組件內流體力學條件好;但是這兩種膜組件的製造技術要求高,密封困難,使用中抗污染能力差,對料液預處理要求高。而板框式和管式膜組件雖然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造價高。因此,在納濾系統中多使用中空纖維式或卷式膜組件。
在我國,對納濾過程的理論研究比較早,但對納濾膜的開發尚處於初步階段。在美國、日本等國家,納濾膜的開發已經取得了很大的進展,達到了商品化的程度,如美國Filmtec公司的NF系列納濾膜、日本日東電工的NTR-7400系列納濾膜及東麗公司的UTC系列納濾膜等都是在水處理領域中應用比較廣泛的商品化復合納濾膜。
對於一般的反滲透膜,脫鹽率是膜分離性能的重要指標,但對於納濾膜,僅用脫鹽率還不能說明其分離性能。有時,納濾膜對分子量較大的物質的截留率反而低於分子量較小的物質。納濾膜的過濾機理十分復雜。由於納德膜技術為新興技術,因此對納濾的機理研究還處於探索階段,有關文獻還很少。但鑒於納濾是反滲透的一個分支,因此很多現象可以用反滲透的機理模型進行解釋。關於反滲透的膜透過理論[2]有朗斯代爾、默頓等的溶解擴散理論;里德、布雷頓等的氫鍵理論;舍伍德的擴散細孔流動理論;洛布和索里拉金提出的選擇吸附細孔流動理論和格盧考夫的細孔理論等。
納濾膜的過濾性能還與膜的荷電性、膜製造的工藝過程等有關。不同的納濾膜對溶質有不同的選擇透過性,如一般的納濾膜對二價離子的截留率要比一價離子高,在多組分混合體系中,對一價離子的截留率還可能有所降低。納濾膜的實際分離性能還與納濾過程的操作壓力、溶液濃度、溫度等條件有關。如透過通量隨操作壓力的升高而增大,截留率隨溶液濃度的增大而降低等。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。
4納濾技術的工程應用
納濾膜的孔徑范圍介於反滲透膜和超濾膜之間,其對二價和多價離了及分子量在200~1000之間的有機物有較高的脫除性能,而對單價離子和小分子的脫除率則較低。而且,與反滲透過程相比,納濾過程的操作壓力更低(一般在1.0Mpa左右);同時由於納濾膜對單價離子和小分子的脫除率低,過程滲透壓較小,所以,在相同條件下,納濾與反滲透相比可節能15%左右[3]。因而在水處理中,納濾被廣泛應用於飲用水的濃度凈化、水軟化、有機物和生物活性物質的除鹽和濃縮、水中三鹵代物前軀物的去除、不同分子量有機物的分級和濃縮、廢水脫色等領域。
Sibille等研究了法國Auverw-sur-Oise市的地下水,對納濾和生物處理飲用水(臭氧—生物活性炭過濾)進行了對比。結果表明,納濾可以顯著提高飲用水的水質,減少細菌數量和有機物的濃度,從而使後續消毒更有效,也減少了三氯甲烷的形成。但是,研究又指出,少量極易被細菌等吸收的可生物降解的有機物質(BOM:BiologicalOrganicMatter)、可同化有機碳(AOC:AssimilableOrganicCarbon)也能透過納濾膜。
I.C.Escobar等的研究[4]中,將石灰軟化設備與納濾進行比較。結果表明,納濾系統可有效去除原水中除了AOC以外的幾乎全部溶解性有機碳(DOC:DissolvedOrganicCarbon)含量。
雖然,納濾技術的工程應用在美國、日本等國家的給水行業中已經得到大規模的推廣,但在我國,將納濾技術廣泛地應用於工程實踐的條件還不成熟,尚處於嘗試階段、本要問題是國產納濾膜的性能指標不夠過關。是納濾技術在高硬度海島苦鹹水凈化的實際應用。該工程由國家海洋局杭州水處理中心設計,於1997年4月正式投入生產淡水,系統連續正常運行27個月,淡化水符合國家生活飲用水衛生標准[5]。
有關學者曾採用納濾膜對某市自來水(以污染嚴重的淮河水為原水)進行深度處理試驗,研究了納濾循環制水試驗工藝的效果。結果表明,循環試驗工藝與單級納濾工藝相比,在同樣較低的壓力下,出水率較高,並且能耗降低,減少了濃水排放。即使在回收率較高(80%)的情況下,膜出水中的總有機碳(TOC)仍比自來水低50%;對致會變物的去除十分顯著,使Ames試驗陽性的水轉為陰性[6]。
5納濾膜應用中的問題
納濾膜有較高的膜通量,可以截留有機及無機污染物,而對人體必需的一些離子又有較大的透過率,因此,把納濾膜應用於飲用水的深度凈化較其它的膜分離技術有較大的優勢。把鋼濾膜應用於給水處理領域的主要問題是
a)膜表面容易形成附著層,使膜的通量顯著下降;
b)操作結束後,膜的清洗較困難;
c)膜的耐用性差。
世界各國的水處理工作者正在進行廣泛的研究,尋求解決這些問題的途徑。納濾技術在給水處理領域的推廣應用還依賴於這些問題的進一步解決。