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纳滤膜技术发展概述、典型特点和分离原理
双击自动滚屏 发布者: admin 发布时间:2012/1/22 8:29:52 阅读:285次 【字体:

           纳滤膜技术发展概述、典型特点和分离原理

1 纳滤(Nanofiltration,简称NF)膜发展概述及其特点
纳滤膜的研究始于20世纪70年代J.E.Cadotte对NS一300膜的研究。纳滤是介于超滤和反渗透之间的新型膜分离技术,它的出现弥补了反渗透与超滤间的空白。纳滤膜组件在20世纪80年代中期实现工业化,并在许多领域得到了应用。早期对具有纳滤性质膜的命名并不统一,20世纪70年代, 以色列脱盐公司将介于反渗透与超滤之间的膜分离称为“杂化过滤”(Hybrid Filtration), “杂化过滤”名称本身并不能准确反映出这种新膜分离过程的特点,并且容易误解,后来美国Film—Tech公司根据膜的截流相对分子质量和膜孔径尺寸大约lnm的特征,把这种膜技术称为纳滤,一直沿用至今。
纳滤膜具有三个典型的特点:
(1)适宜于分离相对分子质量200—1000,大小约为lnm的溶解组分。
(2)低压操作。分离需要的膜间渗透压差一般是0.5—2.0MPa, 因而又被称为超低压反渗透(LowPressure RO)。
(3)离子选择性。由于纳滤膜上常带有电荷,通过静电作用对于不同价态的离子存在Donnan效应,可实现不同离子的分离。因此物料的荷电性,离子价数和浓度对膜的分离效应有很大影响。
2 NF膜的分离机理
纳滤膜的分离机理和模型是研究的热点之一,存在多种见解。就目前提出的纳滤膜机理来看,大部分学者认为,纳滤膜的分离作用主要是粒径排斥和静电排斥:对于非荷电分子,分离机理主要是筛滤或粒径的排斥:离子的分离机理是筛滤和静电排斥。
1) 有机物的分离机理
研究者认为对于有机溶质的分离属于筛网效应,其脱除率主要与相对分子质量大小和分子形状有关。由于有机物分子不能被膜的表面排斥,而且有机物倾向于降低溶液与膜之间的表面张力,因此一些相对分子质量小于100的有机物分子很容易聚集在膜表面,容易通过膜的孔隙;相对分子质量在100—200之间的有机物分子能被脱除一部分;相对分子质量在200以上的有机物分子,基本上能被完全分离。但随着研究的深入,研究者发现有机物的去除机理并非这么简单,Duvelh和Helfgott做了一系列的反渗透试验,发现有机物的去除与分子的空间几何大小有半定量的关系,还发现分子的化学特性,特别是形成氢键的能力也会影响有机物的除脱。
2) 对无机物的分离机理
大部分纳滤膜为荷电型,研究者就此提出了多种无机离子的分离机理和模型。其中一种典型的机理模型——Donnan平衡模型为:将荷电基团的膜置于盐溶液时,溶液中的反离子即与膜所带电荷相反的离子,在膜内的浓度大于其在主体溶液中的浓度;而同名离子即与膜所带电荷相同的离子,在膜内的浓度低于其在主体溶液中的浓度, 由此形成了Donnan位差, 阻止了同名离子从主体溶液向膜内的扩散。为了保持电中性,反离子同时被膜截留。该模型是把截留率看作膜的电荷容量、进料液中溶质的浓度以及离子的荷电数的函数来进行预测的,但没考虑扩散和对流的影响,而这些作用在真实的荷电膜中的影响不容忽视。
参考资料:南京权坤生物科技有限公司
 
 
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