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1、纳滤膜研制及应用技术进展纳滤膜研制及应用技术进展摘要：摘要：纳滤膜出现在上世纪八十年代，1993 年，高从堦院士在国内首次提出纳滤膜概念，近年来，纳滤技术已经成为膜分离领域的研究热点，并在制药、生物化工、食品、水处理等诸多领域广泛应用。 关键词：关键词：纳滤膜 膜技术 水处理一、纳滤膜的介绍一、纳滤膜的介绍纳滤技术介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术, 其截留分子量在 2001000 范围，孔径为几纳米，其分离对象的粒径为约1nm。纳滤膜有着很多显著的优点，例如操作压力低，通量高，对离子形式的盐和一些有机分子的高效去除能力，而设备投资和运行保养的费用却很低。正是因为这些优点，纳滤技术在世界范围
2、内的各个领域被越来越多的应用。纳滤膜出现在上世纪八十年代，1993年，高从堦院士在国内首次提出纳滤膜概念，近年来，纳滤技术已经成为膜分离领域的研究热点，并在制药、生物化工、食品、水处理等诸多领域广泛应用。二、水处理当中的应用二、水处理当中的应用2.1 自来水深度处理 崔崇威等人依据大庆水源水质特点确定优质桶装水的生产工艺为:自来水多介质过滤臭氧化生物活性碳过滤精密过滤纳滤臭氧紫外双重消毒自动化灌装。 纳滤浓水水质分析表明优于原水，提出将其回用于工艺中，结果表明:纳滤浓水的回用可以使桶装饮用水保留一部分人体所需的矿物质，同时提高水的硬度，达到优质桶装水的要求。组合工艺对有机污染物去除效率较高，出
3、水高锰酸盐指数小于 110mg/L，效果稳定。 纳滤膜操作压力低，可使原水部分脱盐，阴离子截留率按 NO3-、Cl-、F-、SO42-顺序递增；尤其对该地区水中含量较高的 F-有良好的去除效果；阳离子截留率按 Na+、K+、Mg2+、Ca2+顺序递增，对高价离子的去除率大于其对一价离子的去除率，对水中无机和有机污染物都具有独特的分离特性。朱安娜等人针对磁场应用于自来水纳滤软化过程的初步研究表明:与同样条件下的对照实验相比，磁场的存在可以减缓纳滤膜通量衰减的速度。对膜面结垢的电镜分析发现，磁场引入纳滤膜过程可导致膜面结晶形态的改变。2.2 地表水处理 地表水的成分与其中的化学物质往往随着季节的变
4、化或是雨后地表冲积物而变化，虽然在处理地表水的过程中我们主要去除的是有机物而不是硬度，纳滤膜仍然是很可靠的选择之一。李灵芝和王占生以分别以太湖水和淮河水为水源的两地水厂出厂水为研究对象，研究纳滤膜组合工艺对饮用水中可同化有机碳和致突变物的去除效果。研究表明，纳滤膜对可同化有机碳的去除率为 80%，能确保饮用水的生物稳定性，对致突变物的去除率大于 90%，使 Ames 实验结果由阳性转为阴性，对两地不同原水均能生产出安全优质的饮用水。2.3 废水处理 纳滤技术作为一种高效经济的处理手段，已经被应用于很多废水处理工艺当中。王昕彤和孙余凭采用 TFC-S 型纳滤膜对含镍废水进行回收处理。在试验中研究
5、了试验温度、操作压力、进料流率和溶液中 Ni2+的质量浓度对 Ni2+的质量截留率和透过流率的影响。料液中 Ni2+的质量浓度由 30mg/L，经过处理浓缩至 17.7g/L，浓液达到直接回用于镀槽的要求，99%的透过液可以达到回用标准，并且回收了约 99%的镍。采用 NF 膜处理含镍废水具有流程简单、投资小、操作费用低、物料分配合理等特点，适用于工业应用。牟旭凤对应用聚合物辅助无机膜处理模拟放射性废水进行了研究，比较了相对分子质量分别为 8000、50000、和 100000 的三种聚丙烯酸和截流分子量为 1000、3000、8000 的无机膜对模拟放射性废水的处理效果。研究表明聚合物辅助超
6、滤/纳滤技术可以有效地去除沸水中的 Sr2+和 Co2+，且当采用相对分子量为 100000 的聚丙烯酸辅助截留相对分子量为 8000 的无机膜超滤时，去除效果最好。三、海水淡化三、海水淡化目前传统工艺中反渗透海水淡化的回收率小于 40%。陈益棠等人研究开发了死端超滤预处理技术和反渗透-纳滤联合脱盐相结合的膜集成海水淡化新工艺，与传统工艺比较，具有装置体积小，产水回收率高等优点。以沿岸海水为料液，操作压力 1 为 5.1MP 条件下，操作压力 2 为 2.0MPa 条件下，装置脱盐率 99.21%，产水量397.3L/h 产水回收率 55%。海水淡化装置对海水中Ca2+、Mg2+、Na+、HC
7、O3-、Cl-、SO42-、TDS、总碱度、总硬度的去除率分别为99%，99.6%，99.21%，95%，99.35%，98.48， ，99.21%，95%，99.4%。与传统工艺产水成本进行了比较，结果表明：新工艺的总设备直接投资费分别毕回收率为 20%和 40%时的传统工艺下降20.06%和 6.27%。其中，预处理设备投资费用分别下降 43.41%和19%；操作费用中的能源费分别下降 13.33%和 7.14%。王玉红等人选择了 ESNA1 型纳滤膜对 NaCl、MgCl2、Na2SO4、MgSO4等 4 种无机单盐水溶液体系进行分离实验；考察操作压力和料液浓度等的变化对纳滤膜分离性能的
8、影响及纳滤膜脱盐的稳定性，得到一些纳滤膜脱盐的规律；并对 ESNA1 膜在人工海水和海水软化脱盐中的应用作了初步探索。无机盐体系脱盐实验结果显示:随操作压力升高和料液浓度增大，ESNA1 膜对 4 种盐溶液中的离子的截留率分别增大和减小，操作压力和料液浓度的变化对一价盐溶液的截留率影响较大，对二价盐溶液的截留率影响较小。四、其他应用四、其他应用4.1 药物浓缩 为探索膜分离技术在螺旋霉素(SPM)生产提取中的适用情况，韩少卿等人采用超滤、纳滤对工业生产的螺旋霉素板框过滤液进行处理，实验结果表明，操作压力、操作时间及料液流速对超滤过程有很大影响，本实验所用膜件较好的去除了蛋白等大分子杂质，起到纳
9、滤预处理作用；然后采用纳滤膜对超滤液进行浓缩纯化，操作条件如进料压力、料液 pH、浓缩倍数及操作方式对纳滤过程均有很大影响。应用超滤、纳滤技术提取 SPM，其收率可达 76.3%，大大高于传统溶媒提取收率，产品质量也符合要求。冉艳红和陈万群对凉茶中草药水提取液进行了纳滤浓缩有效成分的研究，证明纳滤浓缩凉茶中草药提取液是可行的。纳滤技术提高了产品的收率和质量，大大降低了成本，减少了废水排放。纳滤浓缩前后风味没有变化。中草药提取液可溶性固形物从 1.5%2.0%增加到了 15%，降低料液浓度、提高温度、提高压力可以提高膜通量。4.2 食品工业 胡立新等人利用膜分离技术对牛初乳的加工工艺进行改进，使
10、用微滤膜进行除菌、纳滤膜进行浓缩，克服了传统工艺中杀菌时造成脂肪被氧化，产生异味的缺陷，产品的微生物指标符合国家标准；浓缩过程除去 50%的水分，大大降低了冷冻干燥工序中的能耗，符合建设节约型社会的理念。由于采用膜技术进行“冷杀菌”，低温浓缩，降低了热敏性成分的分解，提高了产品的品质。韩少卿等人根据纳滤过程和渗透原理数学模型，采用一元线性方程推导出料液和渗滤液中葡萄糖、海藻糖浓度与累积渗透体积的指数曲线，并对糖浓度的实测值和预测值进行比较。经过渗滤处理，葡萄糖和海藻糖回收率分别达 86.96%和 83.64%，而其他低聚糖损失率小于 3%，指数方程能较好预测渗滤过程浓度变化。五、纳滤膜的发展五
11、、纳滤膜的发展在最近的十几年来中，纳滤膜技术已经在水处理、海水淡化、药物生产、食品加工等领域大量实际应用，为促进国民经济发展作出了很大贡献。在纳滤膜研制、纳滤膜分离特性和纳滤膜技术应用研究等方面做的大量的工作已取得了较显著进展，但与国际纳滤膜技术发展相比，我国纳滤膜技术尚有较大差距。首先高性能商品化纳滤膜的使用寿命仍然收到制备工艺的限制，在膜的改性领域还有大量的研究需要进行，其次，缺乏商品化大型纳滤膜成套设备的生产及实际应用经验。纳滤技术已被列入“21 世纪水计划”，为了能尽可能地除去饮用水中全部有机物，而保留部分无机物，发展高效去除有机物的纳滤膜，是纳滤技术发展的重要方向。希望我国纳滤膜技术
12、能够更快的发展，为国民经济发展作出更大的贡献。参考文献：参考文献：1高从堦，全国膜技术报告讨论会论文集.1993；15-18.2周金盛等膜科学与技术.1999；Vol.19.3刘玉荣等.第三届全国膜和膜过程学术报告会论文集.1999；77-80.4岑美柱等.高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混中空纤维纳滤膜的研制.膜科学与技术 2006.26(6).45-47.5于品早.CTA/PVDT 共混中空纤维纳滤膜的研制.水处理技术2005.31(12).8-10.6鲁学仁等.丙烯酸-丙烯腈共聚物盐荷电膜的制备和性能研究.水处理技术 1997.23(1).1-6.7苗晶等，.戊二醛交联的壳聚糖硫酸酯
13、/聚砜复合纳滤膜的制备及截留特性.高校化学工程学报 2007.21(2).227-232.8杨艳红等.荷正电纳滤膜的制备研究.河南化工 200.2410-12.9崔崇威等.纳滤膜法生产桶装饮用水与提高水资源利用率.哈尔滨工业大学学报 2007.39(2).258-261.10朱安娜.磁场在自来水纳滤过程中的影响机理初探.膜科学与技术2004.24(4).11李灵芝等.纳滤膜组合工艺去除饮用水中可同化有机碳和致突变物.重庆环境科学 2003.317-19.12王昕彤等.一种新型 NF 膜在含镍废水回用中的应用.电镀与环保2007.27(1).38-41.13牟旭凤等.聚合物辅助超滤/纳滤技术处理
14、模拟放射性废水.给水排水 2006.32(174-177).14陈益棠等.高回收率反渗透海水淡化工艺.水处理技术 2005.31(6).38-42.15王玉红等.纳滤膜脱盐性能及其在海水软化中应用的研究.工业水处理 2006，.6(2).46-49.16韩少卿等.超滤和纳滤膜分离技术提取螺旋霉素.中国抗生素杂志2005.30(1).52-55.17冉艳红等.纳滤膜浓缩中草药提取液研究.广州化工 2005.33(3).36-38.18胡立新等.利用膜分离技术对牛初乳进行除菌浓缩的研究.食品科技 2007(3).90-92.19韩少卿等.酵母中小分子糖渗滤特性研究.膜科学与技术.2006.26(2).32-36.
