纳滤(NF)技术在废水处理中的应用研究

42内蒙古石油化工2010年第8期纳滤(NF)技术在废水处理中的应用研究赵丽霞(乌海职业技术学院，内蒙古乌海市016OOO)摘要：在水资源日益紧缺的今天，废水的回用和有用资源的回收成为废水处理的新主题和趋势纳滤(Nanofiltration，简称NF)作为一种新型膜分离技术，选择性好，截留率高，在废水处理中显示出广阔的应用前景。本文主要针对纳滤膜的特性、性能影响因素及其在废水处理中的应用进行探讨。关键词：纳滤；废水处理；特性；影响因素；应用中图分类号：TQo85文献标识码：A文章编号：10o6—7981(2O1O)O8一oO42一O2近年来，由于经济和技术的发展，用膜技术处理工业废水越来越受重视。用膜技术处理废水，不仅使处理过的废水达到回用水的标准，同时还可回收有用物质，具有一定的经济效益和社会效益。作为一项新兴的高效分离技术，膜分离发展迅速，应用领域不断拓展，被认为是21世纪最有发展前途的分离技术之一。纳滤(Nanofiltration，简称NF)作为一种新型膜分离技术，它介于反渗透(RO)与超滤(UF)之间，对NaC1脱盐率在9O％以下，R0膜几乎对所有的溶质有很高的脱盐率，但NF膜只对特定的溶质具有高脱盐率；NF膜主要截留直径1纳米左右的溶质离子，截留分子量为100,~1000。近年来在饮用水处理、废水处理和废水回用中得到广泛应用。纳滤技术的问世，极大促进和丰富了膜技术在分子尺度上实现分离的理论及应用研究，纳滤膜的研制也得到迅速发展。1纳滤技术概况纳滤膜(Nanofiltration，简称NF)的最早研究始于2O世纪7O年代JECadotte对NS一300膜的研究，它的出现弥补了反渗透膜(RO)与超滤膜(uF)之间的空白。纳滤膜发展很快，膜组件已于8O年代中期实现工业化，并在许多领域得到了应用。目前膜组件类型主要有管式、卷式和中空纤维式。纳滤膜的品种也不断增加，性能不断提高。商品化纳滤膜的膜材质主要有以下几种：醋酸纤维素(CA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)、聚酰胺(PA)和聚乙烯醇(PVA)等。无机材料制备的纳滤膜目前也已商品化。纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应。膜的电荷效应又称为Donnan效应，是纳滤膜的一个很大特征，即膜本体带有电荷(大多数纳滤膜带有负电荷)，这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。纳滤膜的特点主要体现在以下几方面：①NF膜主要截留直径为1r1．Ill左右、相对分子质量为200～1000的溶解组分，介于R0膜与UF膜之间，且对收稿日期：2O1O—O3—1O不同价态离子截留效果不同。NF膜可以截留糖类低分子有机物和多价盐，对单价盐的截留率仅为1O～8O，而二价及多价盐的截留率均在9O以上。②操作压力低。NFl：gRO所要求的操作压力要低，通常NF分离需要的跨压差一般为0．5～2．0MPa，比用R0达到同样的渗透通量所必需施加的压差低0．5～3．0MPa，因而也被称为“低压反渗透”。⑧具有离子选择性。由于在膜上或膜中常带有荷电基团，通过静电相互作用，产生Donnan效应，对含有不同价态离子的多元体系溶液，可实现不同价态离子的分离，故有时也称“选择性反渗透”。④离子截留受离子半径影响，在分离同种离子时，离子价数相等，离子半径越大，膜对该离子的截留率越高；离子价数越大，膜对该离子的截留率越高。⑤对疏水型胶体油、蛋白质和其它有机物有较强的抗污染性，能有效去除许多中等分子量的溶质。这些特点确定了NF在水处理中的独特地位。2影响纳滤性能的主要因素纳滤膜的性能主要包括选择性、通量、截留能力及稳定性等。膜的选择性受膜孔径及其分布、组分在膜中溶解的扩散性、荷电性、选择载体组分等因素的影响；膜的通量及截留率受膜厚度、驱动力、供料组成、供料组分性质、渗透压等因素的影响；膜的稳定性则受膜的化学和机械稳定性、吸附、组器构型、供料速率和切向速度等因素的影响。在实际操作过程中，膜的选择性往往已固定，可变的性能主要是膜的通量、截留能力和膜的稳定性。这些性能的影响因素如下：2．1操作压力和料液流速当液料浓度一定时，压力增大，水通量上升。盐通量与压力无直接关系，只是膜两侧盐浓度的函数，压力增加，透过膜的水量增大而盐量不变，故脱盐率增大，但同时透过液中组分的浓度减小，膜两侧盐浓度差增大，有降低脱盐率的趋势。这两方面的共同作用使脱盐率增加逐渐变缓，最后趋于定值。膜面流速的．升高有利于减小浓差极化的影响，使凝胶层变薄，过滤阻力降低。2．2操作时间在操作压力、流量、温度等其它因素不变的条件2010年第8期．赵丽霞纳滤(NF)技术在废水处理中的应用研究43下，膜通量会随着运行时间而下降，尤其在运行初期，通量下降较快，此后通量逐渐趋于稳定