納濾(NF)是介于超濾(UF)和反滲透(RO)之間的一種新型膜分離技術(shù)。由于傳統的反滲透分離需要消耗大量的能量,因此操作壓力相對較低、同時(shí)擁有較大滲透通量的納濾膜分離技術(shù)應運而生。
與反滲透和超濾相比,納濾膜在應用中具有兩個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn):
(1)截留相對分子質(zhì)量(MWCO)在200——1000之間,適宜于分離相對分子質(zhì)量在200以上,大小約為1nm的溶解組分;
(2)具有離子選擇性。由于膜表面或膜材料中常帶有荷電基團, 這些基團通過(guò)靜電作用可產(chǎn)生 Donnan 效應,從而實(shí)現不同價(jià)態(tài)離子的分離,故有時(shí)納濾也被稱(chēng)為“選擇性反滲透”(Selective RO)。納濾膜技術(shù)的獨特性能使得它在許多領(lǐng)域具有其他膜技術(shù)無(wú)法替代的地位,它的出現不僅完善了膜分離過(guò)程,而且正在逐漸替代某些傳統的分離方法。
商品化納濾膜的材質(zhì)主要包括:醋酸纖維素(CA),磺化聚砜(SPS),磺化聚醚砜(SPES),聚酰胺(PA),聚乙烯醇(PVA)等。下表是國外主要的NF膜組件性能。
鑒于納濾膜特殊的傳質(zhì)分離特性,可將納濾膜的應用歸納為3個(gè)方面:
(1)對單價(jià)鹽截留率的要求并不是很高的場(chǎng)合;
(2)對不同價(jià)態(tài)離子的分離;
(3)對分子質(zhì)量相對較高和相對較低的有機物的分離。
對地下水及地表水的處理:軟化地下水;去除天然有機物與消毒副產(chǎn)物前驅體;納濾膜對地下水中微量污染物的去除;對地下水中其他有毒物質(zhì)的去除。
對工業(yè)廢水的處理:在冶金工業(yè)廢水處理方面,采用納濾膜技術(shù)處理,不僅可以回收 90%以上的廢水,而且可使重金屬離子濃縮 10倍,濃縮后的重金屬具有回收利用的價(jià)值。同時(shí),納濾也被應用于印染、造紙廢水處理領(lǐng)域。
自問(wèn)世以來(lái),納濾技術(shù)在理論和實(shí)際應用研究上取得了重大進(jìn)展,但仍存在著(zhù)諸多急待解決的問(wèn)題。主要集中在以下幾個(gè)方面:
(1)分離機理方面?傮w來(lái)說(shuō),目前國際上對于納濾膜的研究多集中在應用方面, 而有關(guān)納濾膜的傳質(zhì)機理等方面的研究還不夠系統、全面、深入。
(2)膜性能的表征方面,F在的應用過(guò)程的選膜多是以實(shí)驗為依托的,缺少更系統的理論依據,在今后的研究中,應該能夠以定量的方法對所制備的高性能膜的膜性能進(jìn)行預測,并面向應用過(guò)程使膜產(chǎn)品系列化,這不僅可以拓寬膜的應用范圍, 而且能夠減少實(shí)驗的工作量。
(3)膜的研制方面。主要是提高納濾膜的選擇性、耐溶劑、耐熱、耐氧化和抗污染等性能,研發(fā)具有分離特定化學(xué)組成和分子質(zhì)量物質(zhì)的功能膜。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天,納濾技術(shù)的基礎理論研究和實(shí)用化都將取得十分驚人的進(jìn)展,它的應用前景必將會(huì )更加廣闊。