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納濾膜孔徑在1nm以上,一般1~2nm?!?/span>
納濾(NF)膜的研制與應(yīng)用較反滲透膜大約晚20年。20世紀(jì)70年代J?E?Cadotte研究NS-300膜,即為研究NF膜的開始。當(dāng)時(shí),以色列脫鹽公司用“混合過濾”(hybrid filtration)來表示介于反滲透與超濾之間的膜分離過程,稱為松散反滲透(loose RO)膜。后來美國(guó)的Filmtec公司把這種膜技術(shù)稱為納濾,一直沿用至今。之后,納濾技術(shù)發(fā)展得很快,膜組件于80年代中期商品化。目前,納濾技術(shù)已成為世界膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
到目前為止,對(duì)納濾膜的準(zhǔn)確定義、機(jī)制、特征等的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不充分。
學(xué)術(shù)界比較統(tǒng)一的解釋納濾膜的定義包括以下七個(gè)方面:
?、偌{濾膜介于反滲透和超濾膜之間,其膜表面分離皮層可能具有納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)。
?、谙鄬?duì)于反滲透膜NaCI的脫除率均在95%以上,一般將NaCI脫除率為90%以下的膜均可稱之為納濾膜。
?、鄯礉B透膜幾乎對(duì)所有溶質(zhì)都有很高的脫除率,而納濾膜只對(duì)特定的溶質(zhì)具有脫除率。
?、芗{濾膜孔徑在1nm以上,一般1~2nm。
?、葜饕コ粋€(gè)納米左右的溶質(zhì)粒子,截留分子量在200~1000道爾頓。
⑥反滲透膜幾乎均為聚酰胺材質(zhì),而納濾膜材料可采用多種材質(zhì),如醋酸纖維素、醋酸-三醋酸纖維素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺復(fù)合材料和無機(jī)材料等。
?、咭话慵{濾膜的表面形成高聚物電解質(zhì)因而常常有較強(qiáng)的負(fù)電荷性。
納濾的原理與超濾及反滲透等膜分離過程一樣,納濾也是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程,是一個(gè)不可逆過程。其分離機(jī)制可以運(yùn)用電荷模型(空間電荷模型和固定電荷模型)、細(xì)孔模型以及近年來才提出的靜電排斥和立體阻礙模型等來描述。與其他膜分離過程比較,納濾的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能截留透過超濾膜的小分子量的有機(jī)物,又能透析反滲透膜所截留的部分無機(jī)鹽——也就是能使“濃縮”與脫鹽同步進(jìn)行。
NF膜分離需要的跨膜壓差一般為0.5~2.0MPa,比用反滲透膜達(dá)到同樣的滲透能量所必須施加的壓差低0.5~3MPa。在同等的外加壓力下,納濾的通量要比反滲透大得多,而在通量一定時(shí),納濾所需的壓力則比反滲透的低很多。所以用納濾代替反滲透時(shí),“濃縮”過程可更有效、快速地進(jìn)行,并達(dá)到較大的“濃縮”倍數(shù)。
在使用納濾膜進(jìn)行的膜分離過程中,溶液中各種溶質(zhì)的截留率有如下規(guī)律:
?、匐S著摩爾質(zhì)量的增加而增加;
②在給定進(jìn)料濃度的情況下,隨著跨膜壓差的增加而增加;
?、墼诮o定壓力的情況下,隨著濃度的增加而下降;
?、軐?duì)于陰離子來說,按NO3-、CI-、OH-、SO42-、CO42-順序上升。
?、輰?duì)于陽離子來說,按H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+順序上升。
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