超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用

1、超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用一、超滤超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用概述超滤的基本理论超滤膜的特性及制备方法超滤装置超滤膜的污染与清洗超滤的应用本章主要内容超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第一节概述超滤（Ultrafiltration，简称UF)，又称超过滤。1861年，Schmidt公布用牛心包膜截留可溶性阿拉伯胶。1907年，Bechhold较为系统研究了超滤膜，首次采用“超滤”术语。1963年，Michaels开发了不同孔径的CA（醋酸纤维素）超滤膜。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用1965-1975年，UF大发展，从CA扩大到PS

2、（聚苯乙烯）、PC（聚碳酸酯）、PAN（聚丙烯腈）、PES（聚醚砜树脂）等等。我国的超滤技术，70年代中期起步，80年代大发展，90年获得广泛应用，10多个品种。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第二节 超滤的基本理论1.超滤的基本原理 开始一般认为超滤是一种筛孔分离过程。在静压差为推动力的作用下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，一般称为滤出液或透过液，而大粒子组分被膜所阻拦，使它们在滤剩液中浓度增大。按照这样的分离机理，超滤膜具有选择性表面层的主要因素是形成具有一定大小和形状的孔，聚合物的化学性质对膜的分离特性影响不大。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用许多年后，

3、发现情况并非如此。除了机械筛分作用外，还有两个因素决定膜的分离特性：其一，溶质、溶剂和膜材质之间的相互作用，这些作用力包括范德华力、静电力、氢键作用力等，溶质分子在膜表面或膜孔壁上受到吸引或排斥都会影响膜对溶质的分离效果。其二，膜的平均孔径和孔径分布影响膜的分离特性。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超滤过程实际上同时存在三方面的情形：溶质在过滤膜表面以及膜孔中产生吸附；溶质的粒径大小与膜孔径相仿，溶质在孔中停留，引起阻塞；溶质的粒径大于膜孔径，溶质在膜表面被机械截留，实现筛分。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和各种有机物有较好的效果，但它几乎不能

4、截留无机离子。UF的分离机理为筛孔分离过程，但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用在超滤中，大分子溶质等之所以不能像溶剂那样容易通过膜，主要是因为下列原因：（1）超滤过程中溶质机械地被截留在过滤膜表面上 (筛分)；（2）被吸附在过滤膜表面及膜孔中(基本吸附)；（3）被保留在膜孔中而被除去(阻塞)等 3种方式。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物，胶体分散液，乳液。也可以用来分离低分子量溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。其操作静压差一般为1MPa，被分离组

5、分的直径大约为，这相当于光学显微镜的分辨极限，一般为分子量大于500的大分子和胶体粒子，这种液体的渗透压很小，可以忽略。所用膜常为非对称膜，膜孔径为10-310-1m，膜表面有效截留层厚度较小(0.110m)，操作压力一般为0.4MPa(24kgcm2)，膜的透过速率为5m3(m2d)。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用2.超滤与反渗透的异同共同点：推动力均是压力差，在溶液的压力下，溶剂等小分子通过薄膜，而较大的溶解物质被阻滞在膜表面上。区别：膜不同机理不同工作压力不同超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用 膜不同超滤膜较疏松，透水量大，除盐率低；一般用超滤分离大分子和胶体，能够分离的溶质分

6、子至少要比溶剂的分子大10倍。反渗透膜致密，透水量低，除盐率高，具有选择透过能力，用以分离分子大小大致相同的溶剂和溶质。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用简单的透过和截留示意图123412341234膜RO反渗透UF超滤MF微滤各种渗透膜对不同物质的截留功能示意图1. 溶剂； 2. 小分子； 3.大分子； 4.微粒超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用膜分离法与物质大小(直径)的关系超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用 机理不同超滤的去除机理主要是筛滤作用；在反渗透膜上分离过程伴随有半透膜、溶解物质和溶剂之间复杂的物理化学作用。 工作压力不同超过滤的工作压力低0.5 MPa)；反渗透所需的工作

7、压力高(1100 MPa)。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用3. 超滤的基本传质理论浓差极化 膜的透过通量单位时间内、单位面积膜上透过的溶液量，JV = V/（A T）（V取样体积；T取样时间；A膜有效面积）。 溶质的截留率可由原溶液和透过液浓度求出 Ra = 1-cp/cb (cb原液浓度，cp透过液浓度；mg/L)。 超滤膜选择性透过溶剂和小分子溶质，截留的大分子在膜表面积累，浓度上升并以相反方向向料液扩散，达到平衡状态时在膜表面形成一定的溶质层（凝胶层），阻碍溶剂等小分子的跨膜行为，此现象成为浓差极化。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用减轻浓差极化的方法 一类是在膜过程中，采取一定

8、的操作策略，如搅拌、引入脉动流、鼓泡、超声或使膜振动等。 另一类则是优化和改进膜组件及膜系统结构设计，如膜面处剪切流速的提高,设置湍流促进器等等。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用传质系数速率方程（膜透过速率）微孔模型（伯谡叶方程可计算溶质截留率、扩散系数）渗透压模型（超滤浓缩时考虑）凝胶极化模型超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第三节 超滤膜的制备方法及特性 超滤膜材料一般用于制备反渗透膜的材料也可用于制备超滤膜，只是制膜液的组分配比和成膜工艺不同。超滤膜有多种，最常用的是：醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜、聚砜膜和聚砜酰胺膜和无机膜。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用1超过滤膜的结构 超滤

9、膜可分为对称膜和非对称膜。对称膜，又称各向同性膜，指各向均质的致密或多孔膜，物质在膜中各处的渗透速率相同。非对称膜，又称各向异性膜，是由一个极薄的致密皮层(决定分离效果和传递速率)和一个多孔支撑层(主要起支撑作用)组成。不对称膜又分为两类：一类为整体不对称膜(膜的皮层和支撑层为同一种材料)；另一类为复合膜(膜的皮层和支撑层为不同种材料)。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用非对称的醋酸纤维膜示意图对称的双皮层中空纤维膜示意图超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用2.超滤膜的制备1)各向同性膜的制备。首先将高分子膜材料用溶剂直接溶解，所得料液经脱泡后，采取普通的流延法将其刮成薄层，并使溶剂蒸发即

10、可得到均质薄膜。2)各向异性膜的制备。首先将高分子膜材料、溶剂和添加剂按一定比例配料，待完全溶解后进行真空脱泡。其次以流延法将料液倾倒在玻璃板上，以刮刀刮成一定厚度的薄层，并在适当条件下，控制蒸发速度，另一部分溶剂蒸发掉最后，连同玻璃板一起，将膜置于冰水中凝胶定型。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用3）不同孔径超滤膜的制备 在控制温度、湿度、蒸发时间、冷浸温度等条件不变的情况下，改变膜材料、溶剂和添加剂的配料比，即可制成不同孔径的膜。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用3.超滤膜的特性超过滤膜的基本性能主要包括：水通量；截留率；化学物理稳定性(包括机械强度)。一般的要求是有较大的水通量，较高

11、的截留率和较好的化学物理稳定性。超过滤膜若使用恰当，能连续运转12年。暂时不用时，可保存在1甲醛水溶液或者50甘油水溶液中。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第四节超滤装置1. 超滤膜组件：有板式、管式、卷式和中空纤维式四种。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用板框式超滤装置优点：装置牢固，适合在广泛的压力范围内工作；流道间隙大小可调，原水流道不易被杂物堵塞；具有可拆性，清洗方便；通过增减膜及支撑板的数量可处理不同水量。 缺点：装置较笨重；单位体积内的有效膜面积较小；膜的强度要求较高，一般做在无纺布上，以增强膜的机械性能。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和

12、应用管式超滤装置优点：原液流道截留面积较大，不易堵塞；膜面的清洗比较容易，可化学清洗或擦洗。 缺点：单位体积内膜的充填密度较低，占地面积大；膜管的弯头及连接件多，设备安装费时。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用卷式超滤装置 优点：单位体积内的有效膜面积较大，水在膜表面流动状态比较好，结构紧凑，占地面积较小。 缺点：进水预处理要求严格，对所用的膜强度要求较高，使用过程中，一旦发现膜破损须更换新的膜元件。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用中空纤维式超滤装置 优点：单位体积内有效膜面积最大，工作效率最高，占地面积小。中空纤维无须支撑物。 缺点：膜的清洗较困难，只能用水力冲洗或化学清洗，不能用机械

13、清洗，另外，中空纤维膜损坏后要更换整个组件。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用2. 超滤基本工艺流程 超滤的操作模式可分为重过滤和错流过滤两大类。重过滤常用于蛋白质、酶等大分子的分离。错流过滤广泛应用于生产超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用间歇操作：常用于小规模生产。这种方式效率最高，因为膜始终可保证在最佳浓度范围内进行操作。连续操作：常用于大规模生产。分离物料的生产量常比控制浓差极化所需的最小流量还小，因此采用部分循环方式超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用重过滤超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用设备简单、小型能耗低可克服高浓度料液渗透流率低的缺点能更好的去除渗透组分浓差极化和膜污染严

14、重要求膜对大分子的截留率高重过滤优点缺点超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用错流过滤间歇错流截留液全循环截留液部分循环超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用连续错流单段连续操作多段连续操作错流过滤超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用截留液透过液料液 膜支撑板隔板平板式膜组件超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用内压管式：多孔管膜料液外压管式：料液内压式：膜涂在管内，料液由管内走；外压式：膜涂在管外，料液由管外间隙走。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第五节超滤膜的污染与清洗1、超滤膜的污染 是被分离物质中某些成分吸附、留存在

15、膜的表面和膜孔中造成的。溶质在膜表面的吸附层；浓差极化引起的凝胶层；膜孔内溶质吸附；膜孔堵塞。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超滤膜的通量超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用2、超滤膜污染的防治（1）改变膜结构和组件结构；（2）采用亲水性超滤膜或负荷电膜；（3）对料液进行预处理；（4）选择合适操作条件。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用3、超滤膜的清洗（1）水清洗（2）反冲洗（3）气洗（4）酸碱洗（5）表面活性剂（6）氧化剂（7）酶清洗超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用判断超滤膜是否需要清洗的原则如下：（1）根据超滤装置进出口压力降的变化，多数情况下，压力降超过初始值0.05MPa 时

16、，可用等压大流量冲洗法，如无效，再用化学清洗法；超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用（2）根据透水量或透水质量的变化，当超滤系统的透过水量或透水质量下降到不可接受程度时，多采用物理化学相结合清洗法（3）定时清洗，运行中的超滤系统根据膜被污染的规律，可采用周期性的定时清洗。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第六节超滤应用 特 点 分离过程在常温和较低压力的条件下进行，能耗低，不需加热，不需加药即可达到分离、浓缩、分离、纯化分级的目的。装置结构简单，占地面积小，附属设备少，易于扩容和增加组件。装置操作简单，启动快，易于维护，容易控制。超全的超滤与纳滤概述、基本

17、理论和应用 工业废水的处理 城市污水处理 饮用水的生产 蛋白质的过滤、回收 果汁的澄清 食用油精练 医药产品的除菌等超滤的应用领域超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用可用超滤处理的工业废水电泳涂漆废水含油废水（如油田含油污水等）摄影显影液废水造纸工业废水（纸张上色废水等）纺织工业废水（染料废水、退浆废水等）光学玻璃研磨排水放射性废水食品工业废水超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用例：胜利油田石化总厂建成陶瓷膜超滤凝结水除油除铁装置陶瓷超滤膜是一种以多孔陶瓷材料为介质制成的具有超滤分离功能的渗透膜以玻璃、二氧化硅、氧化铝、莫来石等原料经过高温烧结制成的微孔膜它可承受高温和宽范围的pH水质， 而且

18、其化学惰性要比聚合物膜高出几倍，一般用于微滤和超滤超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用胜利油田石化总厂污水处理场，2008年投资219万元，建成陶瓷膜超滤过滤器凝结水除油除铁装置每天近4000吨的工业废水通过污水回用处理装置变成了“清泉”凝结水除油率和除铁率分别达到98%和96%以上，完全满足于生产工艺的需要，可直接在循环系统中使用,确保了水资源高效利用。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用二、纳滤超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用本章主要内容（一） 纳滤的发展概况（二） 纳滤膜的分类 （三） 纳滤膜的制备（四） 纳滤膜的分离性能与原理（五） 纳滤装置与膜污染防治（六） 纳滤膜的主要应用 超

19、全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用 第一节 纳滤的发展概况 纳滤是20世纪70年代中后期开发的一种新型膜分离过程。近年来国际上膜分离技术领域研究的热点。纳滤的研究可以追溯到20世纪70年代中后期用哌嗪与均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯通过界面聚合得到了NS-300膜。后来，一些犹太科学家相继研制出了一系列化学性能异常稳定的纳米膜，当时命名为选择性反渗透(SelRO)。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用20世纪80年代初期，美国Film Tec的科学家研制了一种薄层复合膜(NF-40、NF-50、NF-70)，由于其表面孔径处于纳米级，能去除尺寸约1nm的分子，因而简称纳滤膜到了90年代，纳滤膜得到

20、飞速发展，针对不同的应用领域相继开发了一批分离性能独特的纳滤膜，并已实现商品化，如NTR-729HF，NTR-7250，NTR-7400，NF-45，NF-90，SU-600等。目前国际上已商品化的纳滤膜多为复合型纳滤膜。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用我国从20世纪90年代才开始研究纳滤，在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜、S-PES涂层纳滤膜、芳香聚酰胺复合纳滤膜和其他荷电材料的纳滤膜；对纳滤膜分离性能和机理行了实验研究，并取得了一定进展。与国外相比，我国纳滤技还处于起步阶段，膜的研制、膜组件及其应用都比较落后。 2004年9月28日，全国第一张纳滤膜在吉林市金赛科技有限公司研制

21、成功，金赛科技成为到目前为止我国为数不多的纳滤膜生产基地。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第二节 纳滤膜分类 基于不同的出发点，纳滤膜的分类有许多方法。(1)按膜的材料分 纳滤膜有醋酸纤维素及其衍生物膜、芳香族聚酰胺膜、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)等。(2)按膜的结构特点分 纳滤膜有一体化的不对称膜和复合膜，如溶液相转化的CA膜属非对称膜之列，其表皮层致密，皮下层比较疏松。通用的复合膜大多是用聚砜多孔支撑膜制成，而表层致密的芳香族聚酰胺薄层是以界面聚合法形成的。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用(3)按膜的传递机理分 膜可分为活性膜和被动膜。活性膜是在透过膜的过程中透过

22、组分的化学性质可改变；被动膜是指透过膜前、后的组分没有发生化学变化。目前所有的纳滤膜都属于被动膜。(4)按制膜工艺分纳滤膜有溶液相转化膜、熔融热相变膜、复合膜和动力形成膜等，如CA膜为溶液相转化膜，CTA中空纤维为熔融热相变膜。目前卷式普遍用的为芳香族聚酰胺复合膜。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用(5)按膜的功能和作用分 纳滤膜属渗透膜范畴，渗透压在膜的传递过程中起重大作用。(6)按膜的使用和用途分膜可分为低压膜、超低压膜等，纳滤膜属于超低压膜。(7)按膜的外形分 纳滤膜可制成膜片、管状膜和中空纤维膜形状。商用的纳滤膜组件多为卷式，另外还有管式和中空纤式。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论

23、和应用纳滤膜材料已商品化纳滤膜的膜材质主要有有机高分子、无机高分子、有机无机分子三种。例如醋酸纤维素(CA)，磺化聚砜(SPS)，磺化聚醚砜(SPES)、聚酰胺( PA)和聚乙烯醇(PVA)等。无机材料制备的纳滤膜商品化程度还不够高，但是由于无机材料同有机高分子材料相比，具有耐高温，耐化学溶剂等特点，所以，无机纳滤膜的研究也越来越受到了人们的重视。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第三节纳滤膜的制备方法目前，NF膜已经商品化、系列化，国外主要供应商有日本Nitto Denko(日东电工)、Toray(东丽)、美国Hydranautics(海德能)、Dow Chem/Film Tec 和Osm

24、onics（奥斯莫尼斯）/Desal及丹麦DDS等公司。国内为国家海洋局杭州水处理中心和中科院大连化物所等已经研制出不同脱盐率的NF膜。商品NF膜绝大部分为复合膜，且其表面大多带负电。目前使用最广泛的是芳香聚酰胺类复合膜。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用一、转化法可分为UF膜转化法和RO膜转化法UF膜转化法先制得较小孔径的UF膜，然后对其进行热处理、荷电化后处理，使膜表面致密化。RO膜转化法调整合适的有利于RO膜表面疏松化的工艺条件，如铸膜液中添加剂的选择、各成分的比例及浓度等，使表层疏松化而制得NF膜。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用二、共混法将两种或两种以上的高聚物进行液相共混，通

25、过合理调节铸膜液中各组分的相容性差异及研究工艺条件对相容性的影响，可制备表层具有纳米级孔径的NF膜。如CA-CTA纳滤膜的制备。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用三、复合法用得最多且最有效的制备NF膜的方法原理就是在微孔基膜上复合上一层具有纳米级孔径的超薄表层（活性层）。微孔基膜（多孔支撑体）的制备烧结法和L-S相转化法超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用超薄表层制备及复合1、涂敷法（较为经典）2、界面聚合法（最有效，该法所制得的NF 膜品种最多、产量最大）3、化学蒸气沉积法（较新的方法）4、动力形成法（也较新的方法）超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用四、荷电化法膜荷电后可提高膜的耐压密性

26、、耐酸/碱性及抗污染性，提高水的通量。荷电膜可分表层荷电膜和整体荷电膜。荷电化的方法：表面化学处理法、由荷电材料通过L-S相转化法直接成膜、含浸法、成互聚合法超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第四节 纳滤膜的分离性能纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，但制作比反渗透膜更精细。日本学者大谷敏郎对纳滤膜进行了具体的定义：操作压力，截留分子量2001000，NaCl的截留率90的膜可以认为是纳滤膜。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用纳滤同超滤一样，也是以压力差为推动力的膜分离过程，纳滤介于超滤与反渗透之间，它能截留透过超滤膜的一部分分子量较小的有机物，透析反渗透所能截留的无机盐。因此，纳滤的特性主要

27、体现在以下2个方面： 截留水溶液中的分子量为数百的有机分子； 受膜与离子间Donnan效应的影响，纳滤膜对不同价态的 离子截留能力不同。 透4-5超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用对盐的截留性能：主要依靠离子与膜之间的静电作用。价态不同，截留程度不同。大致分离规律；1） 对于阴离子，截留率按下列顺序递增； NO3-, Cl-, OH-, SO42-, CO32-2）对于阳离子，截留率递增顺序为： H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+3）一价离子渗透，多价阴离子滞留（高截留率）4） 截留相对分子质量在2001000，适用于分子大小为1nm 的溶解组分的分离。纳滤分离规律超

28、全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用纳滤膜的分离原理 纳滤膜处于超滤和反渗透两者之间，且大部分为荷电膜，纳滤膜的分离原理可以理解为溶解-扩散原理以及电效应两方面。其传质机理根据分离对象的不同，主要有以下两种类型。 1纳滤膜分离非电解溶液时的传质模型 2纳滤膜分离电解质溶液时的传质模型 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用1分离非电解溶液时的传质模型 (1) 溶解扩散模型 溶解-扩散模型是由 Lonsdale等人提出的，其过程可概括为3步： 溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解 溶质和溶剂之间没有相互作用，它们在各自化学位差的推动下仅以分子扩散方式通过渗透膜的活性层 溶质和溶剂在膜的透过侧表面解

29、吸 （2）空间位阻孔道模型超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用2分离电解质溶液时的传质模型 (1)Donnan平衡模型 将荷电基团的膜置于含盐溶剂中时，溶液中的反离子在膜内浓度大于其在主体溶液中的浓度，而同名离子在膜内的浓度则低于其在主体溶液中的浓度。由此阻止了同名离子从主体溶液向膜内的扩散，为了保持电中性，反离子也被膜截留。 （2）空间电荷模型(SC模型) 它是表征膜对电解质及离子的截留性能的理想模型，模型假设膜由孔径均一而且其壁面上电荷均匀分布的微孔组成。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用 (3)固定电荷模型(TMS模型) 该模型假设膜是均质无孔的，膜中固定电荷的分布是均匀的，不考虑孔径

30、等结构参数，认为离子浓度和电势能在传质方向具有一定的梯度。固定电荷模型其实是空间电荷模型的简化形式。 （4）杂化模型 该模型认为膜质相同且无孔，但离子在极细微的膜孔隙中的扩散和对流传递会受到立体阻碍作用的影响。该模型建立在扩展的Nernst-Plank方程上，用于表征两组分和三组分的电解质溶液的传递现象。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第五节 纳滤装置与膜污染防治 NF膜组件有4种形式：卷式（主要用于脱盐及超纯水的制备）中空纤维式（水的软化）板框式（处理粘度较大的料液）管式（处理含悬浮物、高粘度的料液）超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用膜组件的使用方式超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应

31、用纳滤膜分离系统设计中的注意事项1）操作压力： 操作压力越高，透过膜的水通量越大，但是高压下导致膜的致密化会使得水通量降低。通常膜系统有两种操作方式，即恒定压力操作法和恒定通量操作法。2）操作温度： 温度对透过膜的水通量影响较大，根据粘度随温度的变化规律，推测出25附近水温每升高1，水通量增加2.5%。但温度过高则可能导致膜的致密化。3）操作流量： 膜分离系统需根据膜组件内部膜与膜之间的间距确定适宜的操作流量。提高膜面流速有利于抑制膜面的浓差极度化，但同时增大了膜组件进出口的压力差使得膜的有效操作压力降低。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用纳滤膜的污染和劣化 纳滤膜组件的分离性能可能会因为膜

32、的污染或劣化而化生变化，膜的污染和劣化的分类及其产生原因列于下图。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用膜污染防治和清洗方法一般出现以下三种情形前就因对膜组件进行清洗：1，盐的透过率增大1倍或系统已经无法继续运行；2，较短时间内浓缩水或透过水流量的变化超过10%；3，膜组件供水侧进出口的压力差增大1倍.超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用纳滤膜特点纳滤膜允许低分子盐分通过而截留较高分子量的有机物和多价离子；纳滤膜往往和其他分离及生产过程相结合起到降低处理费用、提高分离效果的作用；纳滤膜在某些方面可替代传统的费用高、工艺繁琐的分离方法。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用第六节 纳滤膜的主要应用

33、纳滤(NF)由于其具有纳米级的膜孔径、膜上多带电荷等结构特点，因而主要用于以下几个方面： 不同分子量的有机物质的分离； 有机物与小分子无机物的分离； 溶液中一价盐类与二价或多价盐类的分离；盐与其对应酸的分离。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用 1.生产和生活用水的净化及软化 纳滤膜法一般可用于三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成剂、可溶性有机物、钙、镁等硬度成分及蒸发残留物质的去除，并在低压下实现水的软化及脱盐。 超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用例：纳滤膜技术水处理设备为泰山景区天然山泉水铸造品牌 公司山泉水的原水全部采自海拔600多米、人迹罕至的岩石间，通过上千米全封闭专用输水管道，

34、将山泉水直接引入制水车间，经过高新纳滤技术水处理设备、全封闭自动灌装流水线和严格的产品安全程序检测等一系列流程处理，最大程度地保留了山泉水中所含有的有益矿物质，并获得国家质检总局颁发的QS认证。 天烛峰山泉水公司的高新纳滤技术水处理设备超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用2食品方面的应用 大豆乳清排放水中低聚糖的回收大豆蒸煮液的循环利用土豆淀粉生产过程排放水的处理蔬菜汁及果汁的高浓度浓缩葡萄汁的浓缩制备葡萄酒奶酪乳清中乳酸的回收 水产加工过程中蛋白质的回收和氨基酸的分离浓缩等糖溶液的浓缩 单糖的精制 发酵过程水处理咖啡萃取液的浓缩 酒精蒸馏排放水的处理 麦芽糖、环糊精以及天冬酰胺的回收精制超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用3. 医药方面 (1)抗生素的纯化和浓缩 方法一：先用纳滤膜浓缩再用溶剂萃取，调节酵液pH值和温度，用纳滤浓缩到抗生素的溶解度极限附近，小分子的有机物和盐进入渗透液，这一方法可大大提高萃取设备的生产能力，降低溶剂的用量； 方法二：先用溶剂萃取，再用纳滤膜浓缩，从发酵液中通过澄清和溶剂萃取来分离，对萃取液进行纳滤处理来浓缩抗生素。由于溶剂可循环利用，可节约80的成本。超全的超滤与纳滤概述、基本理论和应用（2）多肽的纯化和浓缩 医药工业中，肽和多肽通常用色谱柱或层析从有机或水溶液中纯化，再通过热蒸发方式抽真空进一步浓缩。由于过低的肽浓度)，蒸发过