納濾技術(shù)簡(jiǎn)介

納濾(NF)是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來(lái)的一種介于反滲透和超濾之間的新型膜分離技術(shù)。納濾膜的截留相對(duì)分子質(zhì)量為200?1000,膜孔徑約為1μm,適宜分離大小約為Inm的溶解組分，故稱為“納濾”。納濾的操作壓力通常為0.5?1.0 MPa, 一般比反滲透低0.5?3 MPa,并且由于其對(duì)料液中無(wú)機(jī)鹽的分離性能，因此納濾又被稱為“疏松反滲透”或“低壓反滲透”。納濾技術(shù)是為了適應(yīng)工業(yè)軟 化水及降低成本的需要而發(fā)展起來(lái)的一種新型的壓力驅(qū)動(dòng)膜過(guò)濾。

納濾膜分離在常溫下進(jìn)行，無(wú)相變，無(wú)化學(xué)反應(yīng)，不破壞生物活性，能有效地截留二價(jià)及高價(jià)離子和相對(duì)分于質(zhì)量高于200的有機(jī)小分子，而使大部分一價(jià)無(wú)機(jī)鹽透過(guò)，可分離同類氨基酸和蛋白質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高分子量和低分子量有機(jī)物的分離，且成本比傳統(tǒng)工藝低，因而被廣泛應(yīng)用于超純水的制備、食品、化工、醫(yī)藥、生化、環(huán)保、冶金等領(lǐng)域的各種濃縮和分離過(guò)程。納濾膜的一個(gè)顯著特征是膜表面或膜中存在帶電基團(tuán)，因此納濾膜分離具有兩個(gè)特性，即篩分效應(yīng)和電荷效應(yīng)。分子量大于膜的截留分子量的物質(zhì)，將被膜截留，反之則透過(guò)，這就是膜的篩分效應(yīng)。膜的電荷效應(yīng)又稱為Donnan效應(yīng)，是指離子與膜所帶電荷的靜電相互作用。對(duì)不帶電荷的分子的過(guò)濾主要是靠篩分效應(yīng)。利用篩分效應(yīng)可以將不同分子量的物質(zhì)分離；而對(duì)帶有電荷的物質(zhì)的過(guò)濾主要是靠荷電效應(yīng)。

納濾與超濾、反滲透一樣，均是以壓力差為驅(qū)動(dòng)力的膜過(guò)程，但其傳質(zhì)機(jī)理有所不同。一般認(rèn)為，超濾膜由于孔徑較大，傳質(zhì)過(guò)程主要為篩分效應(yīng)；反滲透膜屬 于無(wú)孔膜，其傳質(zhì)過(guò)程為溶解一擴(kuò)散過(guò)程（靜電效應(yīng)如納濾膜存在納米級(jí)微孔，且大部分荷負(fù)電，對(duì)無(wú)機(jī)鹽的分離行為不僅受化學(xué)勢(shì)控制，同時(shí)也受電勢(shì)梯度的影響。

對(duì)于純電解質(zhì)溶液，同性離子會(huì)被帶電的膜活性層所排斥，而如果同性離子為多價(jià)，則截留率會(huì)更高。同時(shí)為了保持電荷平衡，反離子也會(huì)被截留，導(dǎo)致電遷移流動(dòng)與對(duì)流方向相反。但是，帶多價(jià)反離子的共離子較帶單價(jià)反離子的共離子的截留率要低，這可能是由多價(jià)反離子對(duì)膜電荷的吸附和屏蔽作用所致。對(duì)于兩種同性離子混合物溶液，根據(jù)唐南理論，與它們各自的單純鹽溶液相比，多價(jià)共離子比單價(jià)共離子更容易被截留。兩種共離子的混合液，由于它們遷移率的不同，使低遷移率的反離子的截留逐漸減少而高遷移的反離子的濃度增加，造成電流和電遷移的'‘抵消”。

納濾膜對(duì)極性小分子有機(jī)物的選擇性截留是基于溶質(zhì)的尺寸和電荷。溶質(zhì)的傳遞可以理解為以下兩步：第一步，根據(jù)離子所帶的電荷選擇性地吸附在膜的表面；第二步，在擴(kuò)散、對(duì)流、電泳移動(dòng)性的共同作用下傳遞通過(guò)膜。