纳滤技术

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

纳滤技术

(1)纳滤膜的特点

纳滤膜是20世纪80年代在反渗透复合膜基础上开发出来的，是超低压反渗透技术的延续和发展分支，早期被称作低压反渗透膜或松散反渗透膜。目前，纳滤膜已从反渗透技术中分离出来，成为独立的分离技术。

纳滤膜主要用于截留粒径在0.1～1nm，相对分子质量为1000左右的物质，可以使一价盐和小分子物质透过，具有较小的操作压(0.5～1MPa)。其被分离物质的尺寸介于反渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有所交叉。

目前关于纳滤膜的研究多集中在应用方面，而有关纳滤膜的制备、性能表征、传质机理等的研究还不够系统、全面。进一步改进纳滤膜的制作工艺，研究膜材料改性，将可极大提高纳滤膜的分离效果与清洗周期。

(2)纳滤膜及其技术的应用领域

纳滤逐渐取代低端超滤和高端反渗透在各行各业中应用越来越广泛。正如Rautenbach等归纳的那样，纳滤可应用于以下3种场合：a.对单价盐并不要求有很高的截留率；b.欲实现不同价态离子的分离；c.欲实现高相对分子质量与低相对分子质量有机物的分离。纳滤技术最早也是应用于海水及苦咸水的淡化方面，纳滤膜最大的应用领域是饮用水的软化和有机物的脱除。用纳滤进行水的软化，降低浓度TDS浓度、除去色度和有机物。应用纳滤膜技术进行水的软化处理，没有副产品，成本低，对于二价离子和小分子有机物具有较高的脱除率，对于一价离子具有相对较低的脱除率，并且作为一个重要的需求，希望能够在很低的压力和很高的回收率的条件下进行处理。这样可降低处理成本。法国的一家工厂使用纳滤技术生产饮用水，生产能力为140000m3/d。生产业绩非常令人满意，特别是在两个方面除去了有机物和杀虫剂。对于氯的气味和钙含量的降低，消费者也感到很满意。整个工厂是实行自动化控制，相当有效率。相比于传统的工厂，操作费用也大大降低了，这家工厂使用纳滤技术是非常成功的。另外有机废水中含有许多生物不能降解的低分子量有机物，这些问题只有用纳滤膜才能有效地解决。纳滤膜在浓缩废水中有机成分的同时，让盐分透过，从而了达到分级分别处理的目的。比如纺织工业废水中含有大量的有害物质，例如染料、清洗剂、杀菌素、油脂、硫化物、重金属、无机盐等;利用纳滤技术对其中的有害物质进行处理取得了可喜成绩。在除去镍电镀清洗液中的离子时，纳滤比反渗透更为经济，需要的操作压更低。

在食品行业中，纳滤膜可用于果汁生产，大大节省能源。制作冰淇淋需要浓缩牛乳，而在一般的浓缩乳中，由于存于其中的盐类也被浓缩，所制成的冰淇淋口感不佳。而利用纳滤膜浓缩的牛乳却可以制成高级冰淇淋，因为经纳滤膜浓缩的牛乳中盐类减少，使制成的冰淇淋口感嫩滑，同时因为没有被加热，制品的奶味格外浓郁。果汁的浓缩传统上是用蒸馏法或冷冻法浓缩，不仅能耗大，且导致果汁风味和芳香成分的散失。膜技术出现后，反渗透技术很快被引入果汁浓缩工艺，但单一的反渗透法由于渗透压的限制很难以单级方式把果汁浓缩到较高浓度。Nabetani等考虑用反渗透膜和纳滤膜串联起来进行果汁浓缩，以获得更高浓度的浓缩果汁，其工艺流程如图10-26所示。这个系统适用于各种果汁的浓缩，既可以保证在浓缩过程中果汁的色、香、味不变，又可以节省大量的能源。

图10-26 反渗透纳滤串联系统

在医药行业可用于氨基酸生产、抗生素回收等方面。由于纳滤膜具有分离效率高、节能、不破坏产品结构、少污染等特点，在医药产品生产中也得到了日益广泛的运用。目前，纳滤技术在医药方面的应用主要集中在生化试剂生产上。生化试剂多具有热敏性，在加工过程中易因受热而破坏。利用纳滤技术提纯与浓缩生化试剂，不仅可以降低有机溶剂与水的消耗量，而且还可以去除微量有机污染物及低分子量盐，最终达到节能、提高产品质量的效果。吴麟华采用耐溶剂的管式纳滤膜浓缩6-APA，裂解液6-APA的相对分子质量为216，其选用的膜组件是英国公司PCI的型管式纳滤膜AFC30，该膜截留相对分子质量约200，两根膜并联操作，每根膜的面积为1.2m3，膜的平均截留率在99%以上，而透析损失率小于1%，浓缩效果是比较理想的。

纳滤的应用越来越广泛，除了以上几方面的应用外，还在生物化工、染料、石油工业等方面都有具体应用，这里不一一叙述。

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