纳滤膜在水处理中的最新应用进展

-24·高分子通报2009年10月纳滤膜在水处理中的最新应用进展王薇(1．天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室天津300160；2．天津膜天膜工程技术有限公司)摘要：纳滤膜(NF)是新的分离膜品种，对溶质的截留性能介于超滤膜(uF)和反渗透膜(RO)之间。纳滤膜的特性是表面带有电荷并具有纳米级的微孔，能够去除高价离子和分子量大于200的溶解性的有机物。特殊的分离效果使纳滤技术单独或者和其它技术联用应用于水处理领域，主要包括：(1)饮用水制备和深度净化；(2)海水淡化；(3)废水处理，例如生活污水、垃圾渗滤液等等。本文综述了纳滤技术在上述水处理领域中的应用进展及现存问题。关键词：纳滤膜；应用；水处理纳滤(NF)是一种新型分子级膜分离技术，是目前世界膜分离领域研究的热点之一。NF膜孔径在lnm以上，一般在1～2nm；对溶质的截留性能介于RO与UF膜之间；RO膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但NF膜只对特定的溶质具有高脱除率⋯。NF膜能够去除二价、三价离子，M≥200的有机物，以及微生物、胶体、热源、病毒等。纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷，这是它在很低压力下(仅0．5MPa)仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因，也是NF运行成本较低的主要原因。NF适合各种含盐水源，水利用率一般为75％～85％，海水淡化时在30％50％，没有酸碱废水排放。1在饮用水中的应用纳滤操作压力小，是饮用水制备和深度净化的首选工艺。1．1脱盐纳滤技术能够去除绝大部分的Ca、Mg等离子，因此脱盐(desalination)是纳滤技术应用最多的领域。膜法水处理技术在投资、操作和维修及价格等方面与常规的石灰软化和离子交换过程相近，但具有无污泥、不需再生、完全除去悬浮物和有机物、操作简便和占地省等优点，应用实例较多。纳滤可以直接用于地下水、地表水和废水的软化，还可以作为反渗透(Reverseosmosis，RO)、太阳能光伏脱盐装置(Photovohaic—powereddesalinationsystem)等的预处理o1．2去除污染物目前，大多数城市的给水水源均受到不同程度的污染，而自来水厂的常规处理工艺对水中有机物去除率不高，当采用氯杀菌消毒时，氯又会与水中的有机物会生成卤代副产物。Pehier等4年的跟踪研究表明：采用纳滤系统后水中的DOC降低到平均0．7mgC／L，出水余氯的含量由0．35mg／L降到0．1mg／L，最终网线中三卤甲烷(THMs)的形成比未采用纳滤系统时减少了50％。另外，由于生物降解型溶解有机碳(BCOD)的减少，改进了产水的生物稳定性。氟化物会对生物体的牙齿和骨骼系统产生严重危害。由于摩洛哥许多地区的氟化物含量严重超标，基金项目：天津市高等学校科技发展基金项目(20060516)，天津市科技攻关计划项目(06YFGZSHO1700)，国家自然科学基金(50673077)；作者简介：王薇(1971一)，女，博士，副研究员，硕士生导师，主要研究领域为纳滤膜及纳滤技术；通讯联系人。022-24528208，E—mail：wangwei7126@126．com．第l0期高分子通报Tahaikt等⋯的研究表明纳滤能够有效减少水中氟化物的含量。杜宇欣等对比了反渗透、纳滤和电渗析技术对农村饮水降氟的效果。他们的研究表明：对于TDS含量较高的原水，纳滤降氟设备也可以使水氟降低至I．0mg／L以下，去除率为75．32％，总硬度，TDS也有不同程度下降，去除率为64．9％。而对TDS含量低的原水可以考虑采用电渗析降氟。近年来，自然水体中存在的合成药物对人类的危害开始得到重视，部分高浓度药品见表1，Rad；enovi6等n针对水库、水井、常规饮用水、NF和RO脱盐水处理厂的浓水等水样进行了NF和RO处理，实验表明：原水中含有不同浓度的31种药物，其中包括12种被频繁报道的药物(部分见表1)；NF和RO对这些水源中所含药物的截留率大于85％。特别指出NF和RO脱盐水处理厂的浓水中药物浓度为原水的23倍，因此应该处理后排放。表1原水中含有的部分高含量药物Table1Partofhigh-contentdrugsinrawwater检出药品浓度(ngL)二氢氯I!~(hydrochlorothiazide)酮洛芬(ketoprofen)双氯芬(diclofenac)异丙安替比林(pmpyphenazone)卡马西平(earbamazepine)1．3人工补给地下水地下水人工补给作为一项水资源管理策略被世界各国高度重视，其目的主要是为了防止和控制地面沉降、增加地下水资源量、防止海水入侵以及储能等⋯。近年来，由于用水量的增加以及由此引起的水资源短缺和生态环境恶化等问题的日益突出，世界各地的地下水人工补给工程的数量也在不断