納濾是較晚出現(xiàn)的新型分子級分離技術(shù),介于傳統(tǒng)分離范圍的超濾與反滲透之間(恰好*超濾與反滲透之間的空白),納濾膜在滲透過程中截留率大于95%的zui小分子約為1nm(非對稱微孔膜平均孔徑為2nm),故稱為“納濾”。與其它膜分離過程比較,納濾的一個優(yōu)點是能截留透過超濾膜的那部分小分子量的有機物,又能透析反滲透膜所截留的無機鹽——也就是能使“濃縮”與脫鹽同步進行。其次,在同等的外加壓力下,納濾的通量要比反滲透大得多;而在通量一定時,納濾所需的壓力則比反滲透的低得多。所以用納濾代替反滲透時,“濃縮”過程可更有效、快速地進行,并達到較大的“濃縮”倍數(shù)。
【納濾膜的基本性能】
1.納濾(NF)膜介于反滲透(RO)膜與超濾(UF)膜之間,反滲透(RO)幾乎對所有的溶質(zhì)都有很高的脫鹽率,但納濾(NF)膜只對特定的溶質(zhì)具有高脫鹽率,如能透過一價離子的20%~80%,能脫除二價離子和多價離子90%~99%,當只需部分脫鹽時,納濾是一種代替反滲透的有效方法。
2.納濾(NF)膜主要去除直徑為1mm左右溶質(zhì)離子,截留分子量大約為200以上,排除能力為90%~99%,在飲用水領(lǐng)域,主要用于脫除三鹵甲烷中間體、異味、色度、合成藥劑、可溶性有機物、Ca、Mg等硬度成分及蒸發(fā)殘留物質(zhì)。納濾(NF)膜的一個很大的特征是膜本體帶有不同的電荷,這是它在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留分子量達數(shù)百的重要原因。
【卷式納濾膜濃縮分離設(shè)備的特點】
1.在分離過程中,它能截留水中的有機物,實現(xiàn)高分子量與低分子量(200~1000MW)的有機物分離,并同時透析鹽,即集濃縮與透析為一體。
2.應(yīng)用于水中的單價鹽,不需高脫鹽率,可實現(xiàn)不同價態(tài)離子的分離。
3.由于無機鹽能通過納濾膜而透析,使得納濾過程的反滲透壓力遠比反滲透過程的低可實現(xiàn)低壓力操作,節(jié)約動力。
【卷式納濾膜濃縮分離設(shè)備(NF)的應(yīng)用】
1.軟化水處理
對于大多數(shù)溶解固體低于2000mg/l的水,納濾膜可在70~100psi的壓力下生產(chǎn)飲用水。而低壓反滲透膜要在200psi下操作才能生產(chǎn)出較高質(zhì)量的滲透水。
2 飲用水有害物質(zhì)的脫除
傳統(tǒng)的飲用水處理主要通過絮凝、沉降、砂濾和加氯消毒來去除水中的懸濁物和細菌,而對各種溶解性化學(xué)物質(zhì)的脫除作用很低。而納濾膜由于本身的性能特點,可脫除河水及地下水中含有的三鹵甲烷中間體THM(加氯消毒時的副產(chǎn)物為致癌物質(zhì))、低分子有機物、家藥、異味物質(zhì)、硝酸鹽、氟、硼、砷等有害物質(zhì),因此納濾十分適于飲用水領(lǐng)域。
3.中水、廢水處理
4.食品、飲料、制藥行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
a、抗生素的純化與濃縮
抗生素的相對分子質(zhì)量多數(shù)在300——1200道爾頓之間。抗生素的生產(chǎn)過程為先將發(fā)酵液澄清,用選擇性溶劑萃取,在通過減壓蒸餾得到抗生素產(chǎn)品。
采用納濾膜技術(shù)可以從兩方面改進工藝:
(1)使用納濾膜技術(shù)濃縮未經(jīng)萃取的抗生素發(fā)酵液,除去水和無機鹽,然后再用萃取劑萃取。這樣可以大幅度提高設(shè)備的生產(chǎn)能力,大大減少了萃取劑的用量。
(2)用溶劑萃取抗生素后,用耐溶劑納濾膜濃縮萃取液,透過膜的萃取劑可以循環(huán)使用,這樣既節(jié)省了蒸餾設(shè)備的投資,又改善了操作環(huán)境。
b、多肽的純化與濃縮
多肽是由蛋白質(zhì)水解或氨基酸合成制得的。通常是采用色譜柱或?qū)游鰪挠袡C溶液或水溶液中純化多肽產(chǎn)品,然后進行蒸發(fā)濃縮,現(xiàn)在用納濾技術(shù)代替蒸發(fā),優(yōu)點是可以低溫操作、效率高、操作簡便,在濃縮過程中同進也純化了多肽。
c、果蔬汁的分離濃縮
傳統(tǒng)的果汁分離采用超濾膜進行分離。因超濾膜能透過小分子的有機物和無機物,從而喪失了果汁豐富的成份,降低了果汁原有的風(fēng)味。而納濾膜組件只透過水和無機鹽,可以保留果汁原有的風(fēng)味。
d、氨基酸及多肽的脫鹽及分離濃縮
利用納濾的荷電性可對分子量相差無幾的氨基酸進行分離,天門冬氨酸(133)、異白氨酸(131)、鳥氨酸(132)的分子量幾乎相同,但等電點分別為pH2.8、5.9、9.7,相差較大。氨基酸在水溶液中達到等電點時,堿為負電荷,酸則為正電荷,在改變pH值時,就可以對氨基酸進行分離。大豆多肽等多肽物質(zhì)在生產(chǎn)過程中需脫鹽濃縮,納濾可實現(xiàn)低能耗的工藝。
e、回收低聚糖
目前的大豆加工基本上是從原料中提取1/3的蛋白質(zhì),還有1/3的碳水化合物變成廢渣低價處理,1/3的乳清蛋白和可溶性碳水化合物的混合物被視為廢水白白排放掉,其資源利用率極低,綜合效益很差,而且還造成嚴重污染。而食品和保健品中不少添加成分均來自乳清蛋白和低聚糖。
采用膜分離集成技術(shù),對大豆蛋白生產(chǎn)過程中的乳清廢水進行多級分離處理,在回收蛋白后再用納濾來回收大豆低聚糖其納濾的透過液經(jīng)反滲透后的水為純凈水,大大提高了水的利用率并減少了污染排放。同時提取回收了其中具有較高經(jīng)濟價值的生物活性物質(zhì)——大豆低聚糖,而出水仍可回用于工藝用水,基本實現(xiàn)了*。
d、化纖印染工業(yè)染料的脫鹽濃縮
染料加工過程排水中染料及助劑的去除和閉路循環(huán)。處理染料聚合漿液時,由于大多數(shù)染料的分子量在幾百~幾千。納濾膜可允許一些無機鹽或小分子染料分子通過,而對較大的分子截取,故粗染料漿液經(jīng)納濾膜系統(tǒng)后,染料濃度由原來的8%~10%,升高到33%~38%,無機鹽濃度由原來的6%~8%下降至0.2%~0.5%,脫鹽率大于98%,染料損失率小于0.1% 。此外納濾法還用于纖維加工過程中含油排水的處理及回收再利用等。
f、重金屬廢水處理過程
在金屬加工和電鍍工業(yè)中清洗水和電渡液中常含有濃度較高的重金屬離子,如Cu,Cd,Ni,F(xiàn)e等,采用NF膜通??墒惯@些金屬離子濃縮10倍,并能回收90%以上的廢水,利用某些金屬離子在一定氯離子濃度下可形成荷電和非荷電絡(luò)合物的性質(zhì),用荷電NF膜可將它們分離開。