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1、细心整理 纳滤膜分别特性及运用和维护一，纳滤膜分别技术的特点 20世纪80年头末期，随着新的制膜方法如界面聚合法的出现和制膜工艺的不断改良，一批新型复合膜如疏松型反渗透膜和致密型超滤膜得以问世，并受到人们的极大关注，此时此刻人们习惯上将该类膜称为纳滤膜。纳滤膜分别过程无任何化学反响，无需加热，无相转变，不会破坏生物活性，不会变更风味，香味，因而被越来越广泛地应用于超纯水的制备，食品，医药等行业中的各种分别和浓缩过程。作为一种新型分别技术，纳滤膜在其分别应用中表现出以下两个显著特征：一个是其截留分子量介于反渗透和超滤膜之间，为2002000。故推想外表分别层可能拥有1nm左右的微孔构造，所以称之
2、为“纳滤”；另一个是纳滤膜对无机盐有必需的截留率，因为它的外表分别层由聚电解质所构成，对离子有静电相互作用。从构造上来看纳滤膜大多是复合型膜，由外表分别层和它的支撑层组成，两者的化学组分不同。二纳滤膜的分别机理 纳滤膜对无机离子的去除介于反渗透膜和超滤膜之间，它对不同的无机离子有不同的分别特性，分别规律：1对于以下阴离子，截留率依次提升：NO3- ,CL-，OH-，SO42-，CO32- 2对于以下阳离子，截留率依次提升：H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+ 3) 1价离子渗透，多价离子截留 纳滤膜对无机盐的截留可以用Donnan平衡模来说明：将纳滤膜置于含盐溶剂中时，溶
3、液中反离子所带电荷与膜内固定电荷相反的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那么低于其在主体溶液中的浓度由此阻挡了同名离子从主体溶液向膜内的扩散，为了保持电中性，反离子也被膜截留纳滤膜中荷电基团大多为带负电的磺酸根及羧酸根。 纳滤膜的分别溶质的机理与反渗透膜是一样的，通过反渗透的方式进展分别：如下图以一选择性透过溶剂水的膜将两溶液隔开，左边为纯溶剂水A，右边为含溶质的稀溶液B，起先时两边液面等高，即两边等压，等温。那么纯水将透过膜向含溶质的稀溶液侧移动，那么B溶液的液面将不断提升，这一现象称为渗透。待纯水的渗透过程到达定态后，溶液B的液位提升h不再变动，gh即表示B溶液
4、的渗透压，渗透压也可表示为= CBRT CB为溶质在溶液中的摩尔浓度从这可以看出渗透压与溶质的浓度是成正比关系的。假设在右边加一个大于渗透压的静压力P，使P 那么纯水从右边向左边渗透，此称为反渗透。这样就可利用反渗透现象截留溶质而获得纯水，从而到达混合物分别的目的。因此进展反渗透的二个必要条件是：，选择性透过溶剂的膜。，膜两边的静压差必需大于其渗透压差。在实际反渗透过程中膜两边静压差还必需克制膜的阻力。 渗透 平衡 反渗透 浓缩三影响纳滤膜速率主要因素1膜的性能 主要表现为溶剂透过系数A和溶质透过系数B的大小。明显，对膜分别过程盼望A值大而B值小。因此，膜的材料及制膜工艺是影响膜分别速率的主要
5、因素。2混合液的浓缩程度 浓缩程度高，膜两侧浓度差大，渗透压差相应的也就大。从而使得有效推动力P降低而使溶剂的透过通量削减。而且料液浓度高易于引起膜的污染。3浓差极化 如图纳滤过程中，大局部溶质在膜外表截留，从而在膜的一侧形成溶质的高浓区。当过程到达定态时，料液侧膜外表溶液的浓度x3 x3显著高于主体溶液浓度 x1。这一现象称为浓差极化。近膜处 x1溶质的浓度边界层中，溶质将反向扩散进入料液主体。由于存在浓差极化使膜面x3增高。加大了渗透压，在必需压差P下使溶剂的透过速率下降。同时X3高使溶质的透过速率提高，即截留率下降。由此可知，在必需的截留率下由于浓差极化的存在使透过速率受到限制。此外，膜
6、面含量X3提升，可能导致溶质的沉淀，额外增加了膜的透过阻力。因此，浓差极化是纳滤过程中的一个不利操作因素。减轻浓差极化的根本途径是提高传质系娄。通常接受的方法是提高料液的流速和在流道中参与内插件以增加湍流程度。也可以在料液的定态流淌根底上人加上一个脉冲流淌。此外，可以在管状组件内放入玻璃小珠，它在流淌时呈流化状态，玻璃小珠不断撞击膜壁从而使传质系数大为增加。四 纳滤膜组件及其运用方式 纳滤膜组件主要形式有卷式，中空纤维式，管式及板框式等。卷式，中空纤维式膜组件由于膜的充填密度大，单位体积膜组件的处理量大，而常用于水的脱盐软化处理过程。而对含悬浮物，粘度较高的溶液那么主要接受管式及板框式膜组件。
7、工业上应用最多的是卷式膜组件，它占据了绝大多数陆地水脱盐和超纯水制备市场。 为了使膜装置得到较高的回收率时时多个膜元件26个串联起来放置在一个压力容器中。膜组件的运用方式如以下图有简洁的单段式，多段式以及局部循环式。单段式适于处理量较小回收率要求不高的场合，局部循环式适于处理理较小并对回收率有要求的场合，而多段式处理量较大并可到达较高的回收率。 原液 浓缩液 原液 浓缩液 透过液 透过液 单段式 局部循环式 浓缩液 原液 透过液 多段式 为了运用纳滤技术实现大分子与低分子溶质的有效分别在生物技术或制药和药和食品工业中常常遇到这种问题，时时将截留物用溶剂水稀释而将低分子溶质冲走，这种操作被为透滤
8、稀释法，如图，透滤操作是为了到达更好的分别和净化效果而接受的一种操作方法 参与水 浓缩液 透过液 原液 五 纳滤膜分别系统设计中的留意事项 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。前者保持操作压力必需，膜的水通量随着膜面污染而削减，导致实际处理量的降低：后者为了保持膜的水通量必需，伴随膜面污秽不断提升操作压力，而不断提升的操作压力那么可能导致膜的致密化。当操作压力到达所定值时，须要对膜进展清洗。 膜装置进出口的压力差变更干脆反映了膜组件内部的流淌状况，反映料液在膜组件内流淌是否匀整。 2
9、操作温度 温度对透过膜的水通量影响较大，有关探究说明膜的纯水渗透系数与水的粘度的乘积不随温度变更而变更。为了正确评价膜性能必需选择某个温度作为基准，依据粘度随温度的变更规律，推想出25旁边水温每提升1，水通量增加2.5%。但是必需留意的是，温度过高那么可能导致膜的致密化。 3操作流量 膜分别系统需依据膜组件内部膜与膜之间的间距确定适宜的操作流量。例如某卷式膜组件内膜间距为0.07cm，膜面流速可限制在812cm/s。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。六 纳滤膜的污染和劣化以及相应的处理方法 1膜的污染和劣化 纳滤膜组件的分别性能可
10、能会因为膜的污染或劣化而化生变更，膜的污染和劣化的分类及其产生缘由列于下表 渗透压 滤饼层：悬浮物 附着层 凝胶层：水溶性大分子 膜组件的 结垢层：难溶性物质 性能变更 污染 吸附层：水溶性大分子 空间位阻：悬浮物，水溶性性分子 孔堵塞 外表吸附：水溶性分子 析出：难溶性物质 劣化 化学性劣化：水解，氧化反响 物理性劣化：高压致密，枯燥 微生物劣化：生物降解膜反响 膜的劣化是指膜自身发生了不行逆转的变更等内部因素导致了膜性能变更。化学性劣化的主要缘由是发生了水解和氧化反响，这两种反响最终导致的结果是膜透过流速增加，截留率下降。物理性劣化主要是膜的致密化和枯燥，最终导致膜透过流速下降，截留率增大
11、。微生物劣化主要指微生物在膜组件中利用有机物繁殖，生成活污泥，与不溶性物质一样造成膜污染，导致膜透过流速下降，截留率增大；以及生物本身利用膜的生物降解反响，结果是膜透过流速增加，截留率下降。 膜的污染是指由于在膜外表上形成了滤饼，凝胶及结垢等附着层或膜孔堵塞等外部因素导致了膜性能变更。其具体表现为膜的透过流速显著削减，而膜的截留率随着滤饼层，凝胶层及结垢层等附着层的形成有两种变更趋势，即附着层的存在对溶质具有截留作用使截留率增高，同时可导致膜外表旁边的浓差极化使表观截留率降低。上述情形与溶质或附着层的类型密切相关。一般而言凝胶层具有较强的溶质截留作用运用截留率增高，而滤饼层或结垢层具有较弱的溶质截留作用，将导致膜外表旁边的浓差极化现象紧要使表观截留率降低。另外渗透压也会导致膜的透过流速削减，但对溶质的截留率没有影响。膜外表形成的吸附层对膜截留率变更的影响是膜透过流速下降，截留率增大。 2纳滤膜分别系统的维护 为了保证系统操作性能稳定，首先要做好预处理工序的操作管理。纳滤膜分别系统原来最
