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纳滤膜技术深度处理饮用水 发布时间：2013-3-11 9:13:43??中国污水处理工程网 随着各种洗涤剂、农药、化肥的大量使用以及生活污水、工业废水排放量的增加，加剧了我国地表及地下水源的污染。水体中污染物浓度和种类不断增加，其中部分难降解物质性质非常稳定，采用传统的饮用水处理技术难以去除，且加氯消毒还有形成消毒副产物的风险。为了保证出水安全性，必须对饮用水进行深度处理。饮用水深度处理主要有活性炭吸附、o3氧化、膜分离及其组合工艺。其中，膜分离技术因对水中难降解污染物去除效果好，对药剂无依赖性，高效节能而被广泛应用，并被公认为饮用水深度处理先进技术。 1 纳滤在饮用水处理中的优势 相比微滤、超滤和反渗透这3种膜分离技术，纳滤在饮用水深度处理中更具优越性。纳滤膜是一种低压反渗透膜，分离性能介于超滤和反渗透之间，不仅能有效去除水中的重金属、无机盐、天然与合成有机物、微生物等有害物质，还能保留对人体有益的矿物质和微量元素，产水安全卫生，有益人体健康。因此，纳滤膜技术被认为是最有发展潜力的饮用水深度处理技术。 1纳滤在饮用水处理中的优势 相比微滤、超滤和反渗透这3种膜分离技术，纳滤在饮用水深度处理中更具优越性。纳滤膜是一种低压反渗透膜，分离性能介于超滤和反渗透之间，不仅能有效去除水中的重金属、无机盐、天然与合成有机物、微生物等有害物质，还能保留对人体有益的矿物质和微量元素，产水安全卫生，有益人体健康。因此，纳滤膜技术被认为是最有发展潜力的饮用水深度处理技术。 2纳滤膜的特征及分离机理. 2.1纳滤膜特征 (1)纳米级孔径。纳滤膜孑L径为纳米级(10-9m)，适于截留粒径1nlTl左右，分子量在200一l000的物质。 (2)离子选择性。纳滤膜上或膜中带有负的带电基团。由于静电作用，纳滤膜对二价和多价离子的截留率比一价离子高得多2。 (3)操作压力低。纳滤分离的操作压力一般为0.5—2.0MPa，比达到相同渗透通量的反渗透分离所需压差低0.5—3.0Mpa。 2.2纳滤膜分离机理 纳滤膜分离主要有筛分作用和电荷作用2个机制。筛分作用由纳滤膜的孔径和被截留粒子的粒径决定，粒径比膜孔径大的溶质分子被截留下来，比膜孔径小的可透过膜表面。电荷作用也称Donnan效应，由膜表面所带电荷和水中带电粒子的静电作用形成，膜表面所带电荷越多对离子去除效果越好。表述纳滤膜分离机理的模型主要有非平衡热力学模型，道南一立体细孔模型，电荷模型，静电排斥和立体位阻模型。 3纳滤膜的水处理效果 3.1对无机物的去除效果 (1)硬度? 水中含有的Ca2、M、s暖一和c一是形成水硬度的主要原因。纳滤膜因其对离子的选择透过性，对硬度有良好去除作用。魏宏斌J研究了纳滤对不同进水浓度的硬度去除率，结果表明，纳滤对硬度的去除率波动较大，从55％95％不等。张显球l6J采用NF90和NF270两种纳滤膜软化处理南京某自来水，结果表明，在0.41.2MPa压力和15—30温度范围内，两种膜的出水硬度分别在0.5mmol／L和0.01mmol／L以下。 (2)砷 纳滤膜除砷的机理主要是Donnan效应。溶解态的As5带有2个电荷，与膜表面层负电荷之间的Donnan排斥作用更强，因此，纳滤膜对As5的截留率比高很多。同济大学课题组研究了不同条件下纳滤对砷的去除效能，结果表明，纳滤膜对As5的去除率在9o％以上，明显高于As3的去除率，随pH值的升高纳滤膜对砷的去除率升高。 (3)氟 纳滤膜对氟的截留具有离子选择性，A.LHAssANI等8研究了纳滤膜对卤离子的分离性能，结果表明，纳滤膜对半径较小的氟离子分离效果最好，去除率在67％73％之间。Diawara等用DESAL—SDL纳滤膜分离溶液中的卤离子，发现氟离子的去除率相对较高，可达83％，而氯离子的去除率较低，仅为63％。 (4)硝酸盐 采用纳滤膜去除硝酸盐效果显著。GaI1cia【10J考察了NF、NF90、OPMN.P和OPMN.K4种膜对水中硝酸盐的去除效果，发现NF90膜最适合用于去除饮用水中的硝酸盐，截留率约88％，基本不受水中硝酸盐浓度的影响。 3.2对有机物的去除效果 (1)天然有机物(NOM) 水体中的天然有机物主要为腐植酸和富里酸，其分子量一般在500以上，用纳滤可有效去除。PaulFu等考察了NFTO、Pl、1]F一S、M一745O、NIR一7410、IS80、1S6O等58种纳滤膜对地下水中NOM的去除效果。 结果显示，8种膜去除有机物的效果都很好，除了NTR一7410膜外，其他7种膜对有机物的截留率90％，渗透液TOC1mg／L。 (2)合成有机物 饮用水中含有的合成有机物主要是杀虫剂、除草剂等农药。农药分子量一般在200左右，而纳滤膜对低分子量溶质截留效果良好。张阳等过研究不同条件下纳滤对三嗪类