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納濾(米)膜技術(shù)
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來(lái)源：公司官網(wǎng) 發(fā)布日期：2014-09-12 15:57:52 瀏覽次數：1924
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1.1 原理和特點(diǎn)
膜分離是利用膜對混合物中各組分的選擇滲透作用性能的差異，以外界能量或化學(xué)位差為 推動(dòng)力對雙組分或多組分混合的氣體或液體進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法。膜孔徑處 于納米級，適宜于分離分子量在200～1000，分子尺寸約為1 nm的溶解組分的膜工藝被 稱(chēng)為納濾(NF)。NF膜分離需要的跨膜壓差一般為0.5～2.0 MPa，比用反滲透膜達到同樣的 滲透能量所必需施加的壓差低0.5～3 MPa。根據操作壓力和分離界限，可以定性地將NF排 在反滲透和超濾之間，有時(shí)也把NF稱(chēng)為"低壓反滲透"或"疏松反滲透"。20世紀70年代J. E. Cadotte研究NS-300膜，即為研究NF膜的開(kāi)始［8］。當時(shí)，以色列脫鹽公司用" 混合過(guò)濾"(Hybrid Filtration)來(lái)表示介于反滲透與超濾之間的膜分離過(guò)程，后來(lái)美國的F ilm*.Tech公司把這種膜技術(shù)稱(chēng)為納濾，一直沿用至今。之后，NF發(fā)展得很快，膜組件于80 年代中期商品化。目前，NF已成為世界膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
NF分離是一種綠色水處理技術(shù)，在某些方面可以替代傳統費用高、工藝繁瑣的污水處理方 法。其技術(shù)特點(diǎn)是：能截留分子量大于100的有機物以及多價(jià)離子，允許小分子有機物和單 價(jià)離子透過(guò)；可在高溫、酸、堿等苛刻條件下運行，耐污染；運行壓力低，膜通量高，裝置 運行費用低；可以和其他污水處理過(guò)程相結合以進(jìn)一步降低費用和提高處理效果。在水處理 中，NF膜主要用于含溶劑廢水的處理，能有效地去除水中的色度、硬度和異味。NF膜以其 特殊的分離性能已成功地應用于制糖、制漿造紙、電鍍、機械加工以及化工反應催化劑的回 收等行業(yè)的廢水處理。
1.2 試驗研究及應用情況
(1)日用化工廢水處理。用NF膜處理日用化工廢水的應用研究表明［9］，NF膜耐酸 堿，有優(yōu)良的截留率，對重金屬有很好的去除率，不存在膜污染問(wèn)題。據估計，由于NF膜的 運行費用低于反滲透技術(shù)，對有機小分子有良好的脫除率，可能會(huì )覆蓋90%以上的日用化工 廢水處理。
(2)石油工業(yè)廢水處理。
石油工業(yè)廢水主要包括石油開(kāi)采和煉制過(guò)程中產(chǎn)生的含各種無(wú)機鹽和有機物的廢水，其成分 非常復雜，處理難度大。采用膜法特別是NF法與其他方法相給合，既可有效處理廢水還可以 回收有用物質(zhì)。例如，先用NF膜將原油廢水分離成富油的水相和無(wú)油的鹽水相，然后把富油 相加入到新鮮的供水中再進(jìn)入洗油工序，這樣既回收了原油又節約了用水。以前多采用反滲 透 和相分離結合的方法處理石油工業(yè)廢水，但存在著(zhù)膜污染嚴重的問(wèn)題，如果在反滲透前加一 NF膜，就可以解決膜污染的問(wèn)題。石油工業(yè)的含酚廢水中主要含有苯酚、甲基酚、硝基酚以 及各類(lèi)取代酚，此類(lèi)物質(zhì)的毒性很大，必須脫除后才能排放，若采用NF技術(shù)，不僅酚的脫除 率可達95%以上，而且在較低壓力下就能高效地將廢水中的鎘、鎳、汞、鈦等重金屬高價(jià)離 子脫除，其費用比反滲透等方法低得多［10］。
(3)殺蟲(chóng)劑廢水處理。一般的水處理方法不能除去污染水中的低分子有機農藥。通過(guò)研究NF膜對不含酚殺蟲(chóng)劑的截留性能［11］，發(fā)現除了二氯化物以外，其他殺蟲(chóng)劑的截留 率均高于96.7%，所有殺蟲(chóng)劑在NF膜上的吸附能力均受其疏水性的影響。采用NF處理含有酚 類(lèi)殺蟲(chóng)劑的廢水也十分有效。
(4)化纖、印染工業(yè)廢水處理。NF可以用于印染過(guò)程排水中染料及助劑的脫除和回用。處 理染料聚合漿料時(shí)，由于大多數染料的分子量在幾百到幾千，NF膜可以讓一些無(wú)機鹽或小分 子通過(guò)，而對較大的染料分子進(jìn)行截取，粗染料漿液經(jīng)NF系統后，染料可以富集，而無(wú)機鹽 的濃度下降，脫鹽率大于98%，染料損失率小于0.1%，而且可以在高溫下運行。此外，NF還 可以用于纖維加工過(guò)程中的含油廢水的處理及回收再利用［12］。
(5)生活污水處理。采用常用的生物降解和化學(xué)氧化相結合的方法處理生活污水時(shí)，氧化 劑的消耗很大，殘留物多。如果在它們之間增加一個(gè)NF系統，讓能被微生物降解的小分子( 分子量小于100)通過(guò)，不能生物降解的有機大分子(分子量大于100)被截留下來(lái)經(jīng)化學(xué)氧化 后再生物降解，這樣就可以充分發(fā)揮生物降解的作用，節省氧化劑或活性炭的用量，降低最 終殘留物的含量［13］。
(6)熱電廠(chǎng)二次廢水的治理及回收利用。熱電廠(chǎng)的二次廢水主要來(lái)自沖灰、除塵及冷卻系統，此類(lèi)廢水中含有大量的懸浮固體、灰份 及高含量的鹽份和部分有機物。利用NF可以把這一類(lèi)廢水處理成工業(yè)回用水。首先用微濾除 去水中的全部懸浮顆粒，質(zhì)量分數為99%的BOD、98%的COD、73%的總氮和17%的總磷，同時(shí)將 水中的菌落總數降到3～4個(gè)/L，然后加酸降低pH以除去CO2，最后再經(jīng)NF脫鹽，達到鍋 爐用水的質(zhì)量。澳大利亞太平洋熱電廠(chǎng)的Eraring發(fā)電站目前已用NF對此類(lèi)廢水進(jìn)行處理， 每天處理1 000～15 000 m3廢水，既減輕了市政供水系統的負荷，每年又可為熱電廠(chǎng)節約 操作費用80萬(wàn)美元。該熱電廠(chǎng)準備擴大發(fā)電規模，用水量也相應增大，估計到2010年，處理 此類(lèi)廢水量將達5 000 m3/d，效益極其可觀(guān)［14］。
(7)酸洗廢液處理。鋼廠(chǎng)的酸洗工序是將鋼材浸入質(zhì)量分數為20%左右的硫酸酸洗槽中進(jìn)行 酸洗。隨著(zhù)酸洗的進(jìn)行，硫酸濃度逐漸降低，硫酸亞鐵濃度不斷增高，當溶液中硫酸的質(zhì)量 分數降至6%～8%、生成的硫酸亞鐵濃度超過(guò)200～250 g/L時(shí)，酸洗速率下降，必須更 換酸洗液，排放酸洗廢液。酸洗好的鋼材必須用清水進(jìn)行沖洗以除去表面的酸性物質(zhì)，又造 成了廢酸水的外排。為了保護環(huán)境，節約資源，可采用NF工藝處理酸洗廢液。利用NF膜對硫 酸和硫酸亞鐵截留率的不同，先將硫酸亞鐵截留在濃縮液中，然后將濃縮液送入冷卻結晶罐， 冷卻結晶出FeSO4·7H2O；透過(guò)液再經(jīng)能截留硫酸的另一NF膜組件，截留后濃縮為20%的 硫酸，再生酸液回收利用，透過(guò)液則排至廢酸水站，進(jìn)一步處理排放或回收。這一工藝回收 了硫酸和硫酸亞鐵，同時(shí)實(shí)現了酸洗廢液的回收綜合利用和廢酸水達標排放的目的［15］。
(8)造紙廢水處理。采用NF膜技術(shù)替代傳統的化學(xué)處理 法能更為有效地除去深色木質(zhì)素。木漿漂白過(guò)程產(chǎn)生的氯化木質(zhì)素 是帶負電的，容易被帶負電性的NF膜截留，并且對膜不會(huì )產(chǎn)生污染。另外，因為整 個(gè)處理過(guò)程中對陽(yáng)離子(Na+)的脫除率并沒(méi)有嚴格要求，采用反滲透技術(shù)就顯得沒(méi)有必要 。采用超濾/納濾處理牛皮紙制造廢水有很好的效果［16］。
1.3 前景
NF膜對水中分子量為幾百的有機小分子具有分離性能，對色度、硬度和異味有很好的去除 能力，并且操作壓力低，水通量大，因而將在水處理領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。目前，在NF膜 的制備、表征和分離機理方面，還有大量的技術(shù)問(wèn)題需要解決，尚需要開(kāi)發(fā)廉價(jià)而性能優(yōu)良 的膜，并能提供給用戶(hù)各種準確的膜性能參數，這些都是納濾技術(shù)在廢水處理及其他應用中 的關(guān)鍵。
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