技術(shù)優(yōu)享丨納濾膜簡介

納濾膜：孔徑在1nm以上，一般1-2nm。是允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價離子透過的一種功能性的半透膜。它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質(zhì)的大小約為納米而得名。被用于去除地表水的有機(jī)物和色度，脫除地下水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮果汁以及分離藥品中的有用物質(zhì)等。

納濾膜（Nanofiltration Membranes)是80年代末期問世的一種新型分離膜，其截留分子量于反滲透膜 和超濾膜之間，約為100-2000Da，由此推測納濾膜可能擁有l(wèi)nm左右的微孔結(jié)構(gòu)，故稱之為“納濾”。納濾膜大多是復(fù)合膜，其表面分離層由聚電解質(zhì)構(gòu)成，因而對無機(jī)鹽具有一定的截留率。國外已經(jīng)商品化的納濾膜大多是通過界面縮聚及縮合法在微孔基膜上復(fù)合一層具有納米級孔徑的超薄分離層。

納濾膜能截留納米級（0.001微米）的物質(zhì)。納濾膜的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間，截留溶解鹽類的能力為20%-98%之間，對可溶性單價離子的去除率低于高價離子，納濾一般用于去除地表水中的有機(jī)物和色素、地下水中的硬度及鐳，且部分去除溶解鹽，在食品和醫(yī)藥生產(chǎn)中有用物質(zhì)的提取、濃縮。納濾膜的運(yùn)行壓力一般3.5-30bar。

納濾過程的關(guān)鍵是納濾膜。對膜材料的要求是：具有良好的成膜性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿及微生物侵蝕、耐氯和其它氧化性物質(zhì)、有高水通量及高鹽截留率、抗膠體及懸浮物污染，價格便宜且采用的納濾膜多為芳香族及聚酸氫類復(fù)合納濾膜。復(fù)合膜為非對稱膜，由兩部分結(jié)構(gòu)組成：一部分為起支撐作用的多孔膜，其機(jī)理為篩分作用;另一部分為起分離作用的一層較薄的致密膜，其分離機(jī)理可用溶解擴(kuò)散理論進(jìn)行解釋。對于復(fù)合膜，可以對起分離作用的表皮層和支撐層分別進(jìn)行材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可獲得性能優(yōu)良的復(fù)合膜。膜組件的形式有中空纖維、卷式、板框式和管式等。其中，中空纖維和卷式膜組件的填充密度高，造價低，組件內(nèi)流體力學(xué)條件好;但是這兩種膜組件的制造技術(shù)要求高，密封困難，使用中抗污染能力差，對料液預(yù)處理要求高。而板框式和管式膜組件雖然清洗方便、耐污染，但膜的填充密度低、造價高。因此，在納濾系統(tǒng)中多使用中空纖維式或卷式膜組件。

在我國，對納濾過程的理論研究比較早，但對納濾膜的開發(fā)尚處于初步階段。在美國、日本等國家，納濾膜的開發(fā)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，達(dá)到了商品化的程度，如美國Filmtec公司的NF系列納濾膜、日本日東電工的NTR-7400系列納濾膜及東麗公司的UTC系列納濾膜等都是在水處理領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛的商品化復(fù)合納濾膜。

對于一般的反滲透膜，脫鹽率是膜分離性能的重要指標(biāo)，但對于納濾膜，僅用脫鹽率還不能說明其分離性能。有時，納濾膜對分子量較大的物質(zhì)的截留率反而低于分子量較小的物質(zhì)。納濾膜的過濾機(jī)理十分復(fù)雜。由于納濾膜技術(shù)為新興技術(shù)，因此對納濾的機(jī)理研究還處于探索階段，有關(guān)文獻(xiàn)還很少。但鑒于納濾是反滲透的一個分支，因此很多現(xiàn)象可以用反滲透的機(jī)理模型進(jìn)行解釋。關(guān)于反滲透的膜透過理論[2]有朗斯代爾、默頓等的溶解擴(kuò)散理論;里德、布雷頓等的氫鍵理論;舍伍德的擴(kuò)散細(xì)孔流動理論;洛布和索里拉金提出的選擇吸附細(xì)孔流動理論和格盧考夫的細(xì)孔理論等。

納濾膜的過濾性能還與膜的荷電性、膜制造的工藝過程等有關(guān)。不同的納濾膜對溶質(zhì)有不同的選擇透過性，如一般的納濾膜對二價離子的截留率要比一價離子高，在多組分混合體系中，對一價離子的截留率還可能有所降低。納濾膜的實(shí)際分離性能還與納濾過程的操作壓力、溶液濃度、溫度等條件有關(guān)。如透過通量隨操作壓力的升高而增大，截留率隨溶液濃度的增大而降低等。