纳滤过滤技术是一种复合过滤技术,一方面过滤孔径高达0.001微米,在回压力差推动力作用答下,无机盐等小分子物质透过膜表面,截留大分子物质;另外一方面膜表面又带有带有荷电基团,通过静电相互作用,产生“道南效应”,对高价金属离子进行截留同时,保留低价金属离子及非金属离子,也就是俗称的有益矿物质;所以纳滤技术其实是比反渗透过滤更先进的过滤技术,虽然反渗透的过滤孔径更小,但是有益有害的统统过滤,几乎仅保留水分子;而纳滤可以做到既去除水中有害物质,又保留水中有益矿物质;市面上目前纳滤技术比较成熟的是GE净水,我知道通用净水的GE纳滤净水器就能保留水中的钾、钠、钙、镁、硒、偏硅酸等一些有益的微量元素,相当于在家喝矿泉水。
2. 纳滤膜对离子分离技术的操作条件具体分析
纳滤膜对离子的截留率受到共离子的强烈影响,对同一种膜在分离同种离子并在该离子浓度恒定条件下,共离子价数相等,共离子半径越小,膜对该离子的截留率越小,共离子价数越高,膜对该离子的截留率越高。纳滤膜对二价离子的截留率较一价离子截留率高得多,主要是由于离子半径和静电斥力作用影响造成的。
一、陶氏膜组件操作条件
纳滤膜的分离性能有直接影响,操作压力的提高可提高水通量和脱盐率,回收率的提高可降低水通量和脱盐率,料液速率的提高可提高水通量和脱盐率。纳滤膜的耐压密性好,水通量和截留率随操作时间延长基本不变,对分子量数百的有机小分子和高价离子有较高的脱除率。
二、陶氏纳滤膜元件其它条件
由于道南离子效应的影响、物料的荷电性、离子价数、离子浓度、溶液pH值等对纳滤膜的分离效率有一定的影响。
三、纳滤膜分离技术具有的典型特征:
一是截留分子量为200 ~2000Da,其值介于反渗透和超滤之间。
二是纳滤膜表面分离层通常带有电荷,对不同价态的离子具有道南效应,其分离性能具有离子选择性。
陶氏DOW纳滤膜技术以其独特的分离性能在许多领域中占有不可替代的地位。目前,国内关于纳滤技术的研究多在膜材料、膜结构及分离机理领域,纳滤膜元件的运行特性包括测试特性与运行特性两个方面。测试特性系指特定运行条件下膜元件的运行参数,例如特定给水含盐量、给水温度、膜通量及回收率条件下的膜元件工作压力与透盐率两项指标。
3. 纳滤与超滤的区别
超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶回剂穿过一定孔径的特制的薄答膜,而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到了部分的纯化。
超滤技术的优点是操作简便,成本低廉,不需增加任何化学试剂,缺点也比较显而易见,市面上的超滤机因过滤孔径较大,对重金属的清除有限,尤其不适合北方水垢较重地区。
纳滤是一种纳米级的新型分离膜,是介于超滤膜和反渗透膜之间的一种滤膜,它代表膜分离领域的最新成果,是目前国际上发达国家如美国、日本、法国等国家饮用净水处理方法所采用方法之首选。
4. 纳滤能否有效去除水中的COD BOD5和TOC
首先,纳滤膜(Nanofiltration Membranes)是80年代末期问世的一种新型分离膜,其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,约为-2000Da,由此推测纳滤膜可能拥有lnm左右的微孔结构,故称之为“纳滤”。纳滤膜大多是复合膜,其表而分离层由聚电解质构成,因而对无机盐具有一定的截留率。国外已经商品化的纳滤膜大多是通过界面缩聚及缩合法在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄分离层。
纳滤膜能截留纳米级(0.001微米)的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间,截留溶解盐类的能力为20%-98%之间,对可溶性单价离子的去除率低于高价离子,纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭,且部分去除溶解盐,在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。
纳滤过程的关键是纳滤膜。对膜材料的要求是:具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、机械强度高、耐酸碱及微生物侵蚀、耐氯和其它氧化性物质、有高水通量及高盐截留率、抗胶体及悬浮物污染,价格便宜且采用的纳滤膜多为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。复合膜为非对称膜,由两部分结构组成:一部分为起支撑作用的多孔膜,其机理为筛分作用;另一部分为起分离作用的一层较薄的致密膜,其分离机理可用溶解扩散理论进行解释。对于复合膜,可以对起分离作用的表皮层和支撑层分别进行材料和结构的优化,可获得性能优良的复合膜。膜组件的形式有中空纤维、卷式、板框式和管式等。其中,中空纤维和卷式膜组件的填充密度高,造价低,组件内流体力学条件好;但是这两种膜组件的制造技术要求高,密封困难,使用中抗污染能力差,对料液预处理要求高。而板框式和管式膜组件虽然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造价高。因此,在纳滤系统中多使用中空纤维式或卷式膜组件。
在我国,对纳滤过程的理论研究比较早,但对纳滤膜的开发尚处于初步阶段。在美国、日本等国家,纳滤膜的开发已经取得了很大的进展,达到了商品化的程度,如美国Filmtec公司的NF系列纳滤膜、日本日东电工的NTR-7400系列纳滤膜及东丽公司的UTC系列纳滤膜等都是在水处理领域中应用比较广泛的商品化复合纳滤膜。
对于一般的反渗透膜,脱盐率是膜分离性能的重要指标,但对于纳滤膜,仅用脱盐率还不能说明其分离性能。有时,纳滤膜对分子量较大的物质的截留率反而低于分子量较小的物质。纳滤膜的过滤机理十分复杂。由于纳滤膜技术为新兴技术,因此对纳滤的机理研究还处于探索阶段,有关文献还很少。但鉴于纳滤是反渗透的一个分支,因此很多现象可以用反渗透的机理模型进行解释。关于反渗透的膜透过理论[2]有朗斯代尔、默顿等的溶解扩散理论;里德、布雷顿等的氢键理论;舍伍德的扩散细孔流动理论;洛布和索里拉金提出的选择吸附细孔流动理论和格卢考夫的细孔理论等。
纳滤膜的过滤性能还与膜的荷电性、膜制造的工艺过程等有关。不同的纳滤膜对溶质有不同的选择透过性,如一般的纳滤膜对二价离子的截留率要比一价离子高,在多组分混合体系中,对一价离子的截留率还可能有所降低。纳滤膜的实际分离性能还与纳滤过程的操作压力、溶液浓度、温度等条件有关。如透过通量随操作压力的升高而增大,截留率随溶液浓度的增大而降低等。
所以,纳滤膜可以去除大部分COD及BOD和TOC
5. 如何保持高压纳滤膜的长期运行
1、保持预处理效果的稳定
在预处理阶段去除原水中的大部分污染物,良好的预处理效果,能够有效减少纳滤系统受到各类污染的机率。
例如定期更换保安过滤器滤芯和检查保安过滤器,防止过滤器内出现短流现象和滋生生物粘泥而对膜元件造成污染。严格控制进水浊度和污染指标(SDI),控制进水浊度小于0.5NTU,污染指数小于5。对膜前流程及膜系统进行消毒杀菌,消毒杀菌对控制微生物污染是必不可少的关键步骤。对系统的杀菌分为冲击式杀菌和连续性杀菌,可根据系统不同而选用不同的方法。
2、控制较低的运行压力和回收率
压力是高压纳滤膜脱盐的推动力,压力升高,膜组件透水量线性上升,脱盐率开始时升高,当压力升至一定值时,脱盐率趋于平稳。因而在实际运行中,压力无需太高,压力过高会使高压纳滤膜的衰减加剧,而且有可能损坏膜组件。为延长高压纳滤膜的使用寿命,通常在脱盐率和产水量满足生产要求时,采用稍低一些的压力运行,对系统的长周期运行有着很大的好处。
当纳滤系统采用较高的回收率时,浓水含盐量相应提高,不但容易在浓水侧产生浓差化,而且会导致系统渗透压的增大,为维持产水量,操作压力必须提高,产水的比能耗也会增加,产水水质变差,高压纳滤膜污染加重,结垢和微生物污染的危险性变大。
6. 影响高压纳滤膜性能的因素有哪些
纳滤膜性能受哪些因素影响?
1、操作压力
纳滤过程中存在阻力,当NF膜在相同的操作条件下,过滤不同料液时效果也不同。当施加在膜上的驱动力压力增大时,膜会被压实,且膜自身阻力将增加。随着膜两侧压力的增大,膜两侧溶液浓度会构成浓差极化现象,形成反向渗透压。因此当操作压力增大时,透过膜的通量不一定单调递增。许多研究人员指出,在一定操作压力范围内,增加操作压力可以提高纳滤膜的产水通量,当升至一定压力时便趋于稳定。
2、进水盐浓度
当进水盐浓度较低时,浓差极化作用和膜污染程度很小,溶剂易于透过纳滤膜,而溶质则被截留,浓水浓度明显高于进水盐浓度,由此计算得到高截留率。而当进水盐浓度提高,会加大膜两侧的浓差极化并会加快膜污染,导致膜分离性能明显降低,膜孔被堵塞,溶剂透过膜阻力增大,产水量减少,浓水盐浓度相对降低,截留率下降。同时,进水离子浓度增加,会影响膜表面荷电,影响膜对离子的排斥作用,也可导致截留率下降。
3、PH值
大部分的纳滤膜表面都具有电荷,pH值会影响纳滤膜表面的电荷,进而影响膜表面电荷与溶液离子间的静电排斥作用,从而影响溶质是否可以通过膜孔,即改变膜对溶质的分离性能。
4、温度
当温度升高,会增大溶液中部分组分的溶解度,形成大颗粒,膜污染增加,导致膜通透量下降。若温度过高,会使蛋白质变性并被破坏,从而加重膜污染,使得溶液通透量降低。
7. 纳滤膜的结构以及原理
纳滤膜可以过滤水中二价以上金属离子(一般水中一价离子含量极少,且都是对人体有益的矿物质),而纳滤膜的运行压力要远远低于反渗透,同时出水量要远远高于反渗透,完全可以去除水中易结垢的钙镁离子,使用纳滤膜足以满足饮用水的需求。
8. 微滤、纳滤、反渗透是什么意思啊
微滤膜:能截留大于0.1-1 微米之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过,但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为0.7-7bar。
超滤膜:能截留能截留大于0.01微米的物质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过,同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物,用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。超滤膜的运行压力一般1-7bar。
纳滤膜:能截留纳米级(0.001微米)的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反
渗透之间,其截留有机物的分子量约为200-800MW左右,截留溶解盐类的能力为
20%-98%之间,对可溶性单价离子的去除率低于高价离子,纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭,且部分去除溶解盐,在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。
反渗透膜:能截留大于0.0001微米的物质,是最精细的一种膜分离产品,其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物,同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。反渗透膜的运行压力一般介于苦咸水的12bar 到海水的70bar。
9. 纳滤的原理
纳滤膜是荷电膜,能进行电性吸附。在相同的水质及环境下制水,纳滤膜所需的压力小于反渗透膜所需的压力。所以从分离原理上讲,纳滤和反渗透有相似的一面,又有不同的一面。纳滤膜的孑L径和表面特征决定了其独特的性能,对不同电荷和不同价数的离子又具有不同的Donann电位;纳滤膜的分离机理为筛分和溶解扩散并存,同时又具有电荷排斥效应,可以有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200的各类物质,可部分去除单价离子和分子量低于200的物质;纳滤膜的分离性能明显优于超滤和微滤,而与反渗透膜相比具有部分去除单价离子、过程渗透压低、操作压力低、省能等优点 。
10. 纳滤膜为什么可以在较低的操作压力条件下实现较高的脱盐率
应用纳滤膜对溶液中的溶质进行分离时,它的截留率会受到一些因素回的影响,从而呈现出不同的变化答规律,对这个规律进行详细的了解有利于更好的应用纳滤膜的分离性能。
这里我们将主要针对纳滤膜在对溶液进行分离的过程中,其根据处理溶质的不同所呈现的一些变化规律做以下详细介绍:
一、若保持系统的压力恒定,那么纳滤膜的截留率将会随着溶液浓度的增加而降低。
二、这种膜的截留率与溶质的摩尔质量变化成正比,当摩尔质量减少时,那么截留率也将随之降低。
三、如果溶液的浓度保持恒定时,那么膜的截留率将同其两侧压差变化形成正比,压差降低将导致截留率也随之下降。
四、对于溶液中一些常见的阴离子,膜的截留率将按照硝酸根离子、氯离子、氢氧离子、硫酸离子的顺序依次升高。
五、对于溶液中一些常见的阳离子,膜的截留率将按照氢离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、铜离子的顺序依次升高。