膜的表面分离层可能具有1µm左右的孔结构,故称为“纳滤”。由于其具有纳米孔径且带有电荷性的过滤性能,迅速取代了传统的离心分离、真空浓缩、多效蒸发等工艺。
纳滤的截留分子量可在200-10000道尔顿之间选择,因此该工艺能耗低,不破坏生物活性,浓缩倍数高。因此,纳滤技术已广泛应用于食品工业、饮料工业、生物、发酵工业和乳制品工业。
和超滤和反渗透等膜分离过程一样,纳滤也是以压力差异为原动力的膜分离过程,是不可逆的过程。分离机制可以使用电荷模型(空间电荷模型和固定电荷模型)、微孔模型、近年来提出的静电排除和立体障碍模型等来解释。与其他膜分离过程相比,纳滤的优点之一是可以透析通过超滤膜的小分子量的有机物,半透膜留下的部分无机盐3354可以将“浓缩”与脱盐同时进行。
随着人们环保意识的增强和资源的综合利用,人们希望在处理废水的同时实现有价物质的回收,如大豆乳清废液中含有约1%的低聚糖和少量的盐,亚硫酸盐法制备化纤浆和纸浆过程中的亚废液中含有2% ~ 2.5%的六糖和五糖,制糖工业中的废糖蜜中含有少量的盐等。
纳滤是一种绿色水处理技术,是国际上膜分离技术的发展,在某些方面可以替代传统的成本高、工艺繁琐的污水处理方法。具有纳米级孔径及电荷的过滤性能特征是:分子量大于200的有机物和多价离子可以被阻断,通过小分子有机物和单价离子。可在高温、酸、碱等恶劣条件下运行,膜耐受的条件范围广,浓缩倍数高,对污染也有抵抗力。工作压力低,膜通量高,装置工作成本低,能耗低(的推动力是压力)。
纳滤膜具有优异的热稳定性、耐酸性、耐碱性和耐溶剂性。它对废水中有价物质的回收起着不可估量的作用,广泛应用于各种有机废水的回收和处理。如农药废液处理、乳清和抗生素脱盐、电镀废液金属回收、各种石化废水处理等。在给水处理中,纳滤膜主要用于制备软化水和饮用纯净水,能有效去除水中的色度、硬度和异味。
但与此同时,纳滤膜在工业应用中也受到了一些缺点和不足的限制,包括膜污染、浓水处理、分离效果不完全等。主要可以从以下两个方面解决:根据应用所需的分离效果或污染物去除要求,设计合理的工艺或选择合适的膜类型;从长期运行的角度来看,需要加强过程控制,建立适合传质过程的传质模型,然后利用模型建立模拟手段,优化膜性能和处理效果。随着研究者对纳滤膜传质机理的深入研究、新型膜材料的研发、膜组件设计配置的优化以及过滤过程的模拟控制,新的发现和成果将有力推动纳滤膜在更多行业和领域的突破和进步。
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