|
納濾膜（NF）主要去除直徑為1個納米(nm)左右的溶質粒子，截留分子量為100～1000，納濾膜的一個很大特征是膜本體帶有電荷性，這是它在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數百的膜，也可脫除無機鹽的重要原因。
納濾膜分離過程無任何化學反應，無需加熱，無相轉變，不會破壞生物活性，不會改變風味、香味，因而被越來越廣泛地應用于飲用水的制備和食品、醫藥、生物工程、污染治理等行業中的各種分離和濃縮提純過程。
 詳細介紹
一、納濾工作原理
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，以外界能量或化學位差為推動力對雙組分或多組分混合的氣體或液體進行分離、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100～1000，分子尺寸約為1 nm的溶解組分的膜工藝被稱為納濾(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，有時也把NF稱為"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膜的開始。當時，以色列脫鹽公司用" 混合過濾"來表示介于反滲透與超濾之間的膜分離過程，后來美國的公司把這種膜技術稱為納濾，一直沿用至今。之后，NF發展得很快，膜組件于80 年代中期商品化。目前，NF已成為世界膜分離領域研究的熱點之一。
二、納濾設備特點
1、核心膜元件采用原裝進口有機膜，結合工藝技術要求及用戶具體需求而選用不同構型的膜形式，以確保不同體系內膜元件截留性能、膜通量和整套膜系統運行的穩定性和可靠性。
2、納濾膜系統可在較低的操作壓力下，同步實現物料的脫鹽與濃縮，且生產周期短，脫鹽較為徹底，所得產品純度高，品質穩定性好。
3、根據客戶具體需要，可將經過納濾膜的透過液回收，且膜元件通過專業清洗后可恢復到膜元件的最佳性能，充分實現膜設備的經濟性。
4、處理過程始終處于常溫狀態，且過程無相變，對物料中各有效組成成分無任何不良影響，特別適用于熱敏性物質的處理，所得產品有效成分含量高，根據工藝要求可繼續進入下道工段或直接進行干燥處理。
5、系統采用全封閉管道式運行，工作現場安全衛生，可滿足GMP或FDA規范化生產要求。
6、由于系統處理過程無相變，始終處于常溫狀態，因而能耗低，運行成本低。
7、工藝集成化程度高，布局合理，實現全自動控制，在線監控重要工藝參數，隨時掌握系統運行狀況。
三、納濾設備
工藝說明
|
 |
1、原水罐 （可選）
儲存原水，用于沉淀水中的大泥沙顆粒及其它可沉淀物質。同時緩沖原水管中水壓不穩定對水處理系統造成的沖擊。（如水壓過低或過高引起的壓力傳感的反應）。
2、原水泵
恒定系統供水壓力，穩定供水量，確保原水經過前面砂濾、炭濾、軟化罐后還有足夠的水量和水壓，供給高壓泵工作。
3、石英砂過濾器
采用多次過濾層的過濾器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵銹、膠體物質、懸浮物等顆粒在20um以上的物質，可選用手動閥門控制或者全自動控制器進行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設備的產水質量，延長設備的使用壽命。
4、活性炭過濾器
系統采用果殼或椰殼活性炭過濾器，活性炭不但可吸附電解質離子，還可進行離子交換吸附。經活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量（COD）由15mg/L(O2)降至2～7mg/L(O2)，此外，由于吸附作用使表面被吸附復制的濃度增加，因而還起到催化作用、去除水中的色素、異味、大量生化有機物、降低水的余氯值及農藥污染物和除去水中的三鹵化物（THM）以及其它的污染物。可選用手動閥門控制或者全自動控制器進行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設備的產水質量，延長設備的使用壽命。同時，設備具有自我維護系統，運行費用很低。
5、離子軟化系統/加藥系統 （可選）
為防止濃水端特別是納濾裝置最后一根膜組件濃水側出現CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4, SrSO4, SiSO4的濃度積大于其平衡溶解度常數而結晶析出,損壞膜原件的應有特性 ,在進入膜組件之前,應使用離子軟化裝置或投放適量的阻垢劑阻止碳酸鹽, SiO2,硫酸鹽的晶體析出。
6、精密（保安）過濾器
采用精密過濾器對進水中殘留的懸浮物、非曲直粒物及膠體等物質去除，使納濾系統等后續設備運行更安全、更可靠。濾芯為5um熔噴濾芯、目的防止上級過濾單元，漏掉的大于5um的雜質除去。防止進入反滲透裝置損壞膜的表面，從而損壞膜的脫鹽性能。
7、高壓泵
采用立式多級不銹鋼離心高壓泵，這是納濾主機的一個重要組件，它的作用是給納濾膜輸送一定數量一定壓力的水源。其品質的好壞對整機的影響很大。使用中應保證不得空轉，不得長期超負荷運行，經常按要求排除空氣，應保證電器部件的干燥。
8、納濾系統
納濾主機運用泵的壓力使溶液中的溶劑通過納膜分離出來，將水中有害物質去除，也將大部分細菌、膠體及大分子量的有機物去除，同時保留部分微量元素。
9、臭氧、紫外線殺菌器
采用臭氧殺滅水中的細菌和病毒，防止水箱器有新的細菌產生，徹底保證純水水質。
10、成品水箱
儲存經消毒后的成品水，供給用水點，保證有足夠的水量供應。同時防止二次污染、管道中有死水等造成細菌滋生，循環泵不斷循環輸送，使臭氧混合，殺菌消毒，保證水質的新鮮。
11、增壓泵
保證用水點的供水量和壓力。
 |
 |
四、適用范圍
1、軟化水：去除Ca、Mg等硬度成分。
2、飲用水：傳統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物質的脫除作用很低。隨著水源的環境污染加劇和各國飲水標準的提高，可脫除各種有機物和有害化學物質的“飲用水深度處理”日益受到人們的重視。
大量工業裝置的運行實踐表明，納濾膜可用于脫除河水及地下水中含有的三鹵甲烷中間體THM（加氯消毒時的副產物為致癌物質）、低分子有機物、農藥、異味物質、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質。
3、食品、飲料、制藥行業：此領域中的納濾膜應用十分活躍，如各種蛋白質、氨基酸、維生素、奶類、酒類、調味品等的濃縮精制。
4、化工行業：濃縮、分離。
5、中水、廢水處理：
(a)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，NF膜耐酸堿，有優良的截留率，對重金屬有很好的去除率，不存在膜污染問題。據估計，由于NF膜的運行費用低于反滲透技術，對有機小分子有良好的脫除率，可能會覆蓋90%以上的日用化工廢水處理。
(b)石油工業廢水處理。石油工業廢水主要包括石油開采和煉制過程中產生的含各種無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。例如，先用NF膜將原油廢水分離成富油的水相和無油的鹽水相，然后把富油相加入到新鮮的供水中再進入洗油工序，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廢水，但存在著膜污染嚴重的問題，如果在反滲透前加一 NF膜，就可以解決膜污染的問題。石油工業的含酚廢水中主要含有苯酚、甲基酚、硝基酚以 及各類取代酚，此類物質的毒性很大，必須脫除后才能排放，若采用NF技術，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、鈦等重金屬高價離子脫除，其費用比反滲透等方法低得多。
(c)殺蟲劑廢水處理。一般的水處理方法不能除去污染水中的低分子有機農藥。通過研究NF膜對不含酚殺蟲劑的截留性能，發現除了二氯化物以外，其他殺蟲劑的截留率均高于96.7%，所有殺蟲劑在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 類殺蟲劑的廢水也十分有效。
(d)化纖、印染工業廢水處理。用于印染過程排水中染料及助劑的脫除和回用。處理染料聚合漿料時，由于大多數染料的分子量在幾百到幾千，NF膜可以讓一些無機鹽或小分子通過，而對較大的染料分子進行截取，粗染料漿液經NF系統后，染料可以富集，而無機鹽的濃度下降，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程中的含油廢水的處理及回收再利用。
(e)生活污水處理。采用常用的生物降解和化學氧化相結合的方法處理生活污水時，氧化 劑的消耗很大，殘留物多。如果在它們之間增加一個NF系統，讓能被微生物降解的小分子(分子量小于100)通過，不能生物降解的有機大分子(分子量大于100)被截留下來經化學氧化后再生物降解，這樣就可以充分發揮生物降解的作用，節省氧化劑或活性炭的用量，降低最終殘留物的含量。
(f)熱電廠二次廢水的治理及回收利用。熱電廠的二次廢水主要來自沖灰、除塵及冷卻系統，此類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可以把這一類廢水處理成工業回用水。首先用微濾除去水中的全部懸浮顆粒，質量分數為99%的BOD、98%的COD、73%的總氮和17%的總磷，同時將水中的菌落總數降到3～4個/L，然后加酸降低PH以除去CO2，最后再經NF脫鹽，達到鍋爐用水的質量。
(g)酸洗廢液處理。鋼廠的酸洗工序是將鋼材浸入質量分數為20%左右的硫酸酸洗槽中進行酸洗。隨著酸洗的進行，硫酸濃度逐漸降低，硫酸亞鐵濃度不斷增高，當溶液中硫酸的質量分數降至6%～8%、生成的硫酸亞鐵濃度超過200～250g/L時，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行沖洗以除去表面的酸性物質，又造成了廢酸水的外排。為了保護環境，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；透過液再經能截留硫酸的另一NF膜組件，截留后濃縮為20%的硫酸，再生酸液回收利用，透過液則排至廢酸水站，進一步處理排放或回收。這一工藝回收了硫酸和硫酸亞鐵，同時實現了酸洗廢液的回收綜合利用和廢酸水達標排放的目的。
(h)造紙廢水處理。采用NF膜技術替代傳統的化學處理法能更為有效地除去深色木質素。木漿漂白過程產生的氯化木質素是帶負電的，容易被帶負電性的NF膜截留，并且對膜不會產生污染。另外，因為整個處理過程中對陽離子(Na+)的脫除率并沒有嚴格要求，采用反滲透技術就顯得沒有必要 。采用超濾/納濾處理牛皮紙制造廢水有很好的效果。
|
