纳滤膜分离技术及其研究进展.docVIP

纳滤膜分离技术及其研究进展 　　摘要:简要介绍了纳滤膜的材料、制备以及组件,分析了纳滤分离技术现有的各种分离机理和模型,并阐述了当前纳滤在国内的应用情况,并对今后纳滤技术发展进行展望。 　　Abstract: The nanofiltration membrane material,preparation and components are introduced briefly, the NF separation mechanism and the various existing models are analyzed and the current application of nanofiltration in the country is described,nanofiltration prospects of technological development are suggested. 　　关键词:纳滤膜;反渗透;纳滤膜组件;纳滤分离 　　Key words: nanofiltration membrane;hyperfiltration;nanofiltration membrane component;nanofiltration separation 　　中图分类号:TU99 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)12-0200-03 　　 　　1纳滤膜的制备 　　1.1 纳滤膜材料纳滤膜分为有机膜和无机膜,有机膜材料主要有醋酸纤维素,芳香聚酰胺和磺化聚醚砜;无机膜包括陶瓷膜,金属膜和分子筛膜。无机纳滤陶瓷膜具有耐热性、耐蚀性和机械性能好等优点。除此之外,膜表面在酸或碱环境下具有不同的电荷性,使其具备了广阔的应用前景。 　　对膜材料的要求是所制成的膜从传质分离的角度考虑要有高脱盐率和高通量,从操作的角度考虑要有足够的机械强度,以保证在一定的压力下能正常工作,另外,从所分离的物料的角度来考虑,膜材料还应有良好的化学稳定性、耐热性以及耐污染的能力。 　　1.2 纳滤膜制备方法纳滤膜制备有如下几种方法:①液-固相转化法。使均相制膜液中的溶剂蒸发,或在制膜液中加入非溶剂,或使制膜液中的高分子热凝固,都可使制膜液由液相转为固相。②转化法。可调节制膜工艺,通过将RO膜表层疏松化或将UF膜表层致密化来制备纳滤膜。A?Y?Tremblay等将羧化聚砜超滤膜用酸处理使膜孔径减小10%～25%制成纳滤膜[3]。③共混法。将两种或两种以上高聚物进行液相共混,在相转化成膜时调节铸膜液中各组分的相容性差异,利用组分之间的协同效应制成具有纳米级表层孔径的合金纳滤膜。刘淑秀等以CA-CTA混合纤维素为原料制成纳滤膜,并用于阴离子表面活性剂的分离,对SDS的截留率达96%～98%[4]。④荷电化法。荷电化法是制备纳滤膜的重要方法,通过荷电化不仅可以提高膜的耐压密性、耐酸碱性及抗污染性,而且可以调节膜表面的疏松程度,同时利用道南效应分离不同价态的离子,提高膜的选择性及膜通量,采用荷电化法制纳滤膜的方法主要有:a.荷电材料通过液-固相转化法直接成膜;b.含浸法;c.表面化学改性法;d.界面或就地聚合法。其中较有效的是含浸法,该方法就是将基膜浸入含有荷电材料的溶液中,用光辐射等使其交联成膜。鲁学仁等以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜,用胺与环氧化合物合成的正电性高聚物为荷电剂,采用浸涂法制备了荷正电纳滤膜,该膜在0.6MPa下对0.2%的Na2SO4溶液脱除率为50%～60%,水通量为10～15mL/(cm2?h),对阴极电泳漆的截留率大于95%[5]。⑤复合法。复合法是目前使用最多,而且较有效的制备纳滤膜的方法,也是生产商品化纳滤膜品种最多、产量最大的方法。包括微孔基膜的制备及超薄表层的制备及复合。 　　1.3 纳滤膜组件纳滤膜组件形式有板式、管式、卷式和中空纤维等结构形式,其中卷式元件用的最普遍。纳滤组件构型和操作条件对膜的分离性能有较大的影响,对组件设计和制作的要求是[6]:原液和滤液间要有好的密封;组件能够承受一定的压力;根据膜的性能和流体力学条件、流体流道设计要合适,要避免浓差极化;膜要便于更换等。 　　膜组件的形式有中空纤维、卷式、板框式和管式等。中空纤维和卷式膜组件的填充密度高,造价低,组件内流体力学条件好;但是这两种膜组件的制造技术要求高,密封困难,使用中抗污染能力差,对料液预处理要求高。板框式和管式膜组件虽然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造价高。 　　2纳滤膜的分离机理 　　纳滤类似于反渗透和超滤,均属于压力驱动的膜过程,但其传质机理却有所不同。一般认为,超滤膜由于孔径较大,传质过程主要为孔流形式,而反渗透膜通常属于无孔致密膜,溶解-扩散的传质机理能成功解释其截留性能。而纳滤