納濾技術(shù)簡介

納濾(NF)是20世紀80年代后期發(fā)展起來的一種介于反滲透和超濾之間的新型膜分離技術(shù)。納濾膜的截留相對分子質(zhì)量為200?1000,膜孔徑約為1μm,適宜分離大小約為Inm的溶解組分，故稱為“納濾”。納濾的操作壓力通常為0.5?1.0 MPa, 一般比反滲透低0.5?3 MPa,并且由于其對料液中無機鹽的分離性能，因此納濾又被稱為“疏松反滲透”或“低壓反滲透”。納濾技術(shù)是為了適應(yīng)工業(yè)軟 化水及降低成本的需要而發(fā)展起來的一種新型的壓力驅(qū)動膜過濾。

納濾膜分離在常溫下進行，無相變，無化學反應(yīng)，不破壞生物活性，能有效地截留二價及高價離子和相對分于質(zhì)量高于200的有機小分子，而使大部分一價無機鹽透過，可分離同類氨基酸和蛋白質(zhì)，實現(xiàn)高分子量和低分子量有機物的分離，且成本比傳統(tǒng)工藝低，因而被廣泛應(yīng)用于超純水的制備、食品、化工、醫(yī)藥、生化、環(huán)保、冶金等領(lǐng)域的各種濃縮和分離過程。納濾膜的一個顯著特征是膜表面或膜中存在帶電基團，因此納濾膜分離具有兩個特性，即篩分效應(yīng)和電荷效應(yīng)。分子量大于膜的截留分子量的物質(zhì)，將被膜截留，反之則透過，這就是膜的篩分效應(yīng)。膜的電荷效應(yīng)又稱為Donnan效應(yīng)，是指離子與膜所帶電荷的靜電相互作用。對不帶電荷的分子的過濾主要是靠篩分效應(yīng)。利用篩分效應(yīng)可以將不同分子量的物質(zhì)分離；而對帶有電荷的物質(zhì)的過濾主要是靠荷電效應(yīng)。

納濾與超濾、反滲透一樣，均是以壓力差為驅(qū)動力的膜過程，但其傳質(zhì)機理有所不同。一般認為，超濾膜由于孔徑較大，傳質(zhì)過程主要為篩分效應(yīng)；反滲透膜屬 于無孔膜，其傳質(zhì)過程為溶解一擴散過程（靜電效應(yīng)如納濾膜存在納米級微孔，且大部分荷負電，對無機鹽的分離行為不僅受化學勢控制，同時也受電勢梯度的影響。

對于純電解質(zhì)溶液，同性離子會被帶電的膜活性層所排斥，而如果同性離子為多價，則截留率會更高。同時為了保持電荷平衡，反離子也會被截留，導(dǎo)致電遷移流動與對流方向相反。但是，帶多價反離子的共離子較帶單價反離子的共離子的截留率要低，這可能是由多價反離子對膜電荷的吸附和屏蔽作用所致。對于兩種同性離子混合物溶液，根據(jù)唐南理論，與它們各自的單純鹽溶液相比，多價共離子比單價共離子更容易被截留。兩種共離子的混合液，由于它們遷移率的不同，使低遷移率的反離子的截留逐漸減少而高遷移的反離子的濃度增加，造成電流和電遷移的'‘抵消”。

納濾膜對極性小分子有機物的選擇性截留是基于溶質(zhì)的尺寸和電荷。溶質(zhì)的傳遞可以理解為以下兩步：第一步，根據(jù)離子所帶的電荷選擇性地吸附在膜的表面；第二步，在擴散、對流、電泳移動性的共同作用下傳遞通過膜。