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納濾膜（NF）主要去除直徑為1個(gè)納米(nm)左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量為100～1000，納濾膜的一個(gè)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(shù)百的膜，也可脫除無(wú)機(jī)鹽的重要原因。
納濾膜分離過(guò)程無(wú)任何化學(xué)反應(yīng)，無(wú)需加熱，無(wú)相轉(zhuǎn)變，不會(huì)破壞生物活性，不會(huì)改變風(fēng)味、香味，因而被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于飲用水的制備和食品、醫(yī)藥、生物工程、污染治理等行業(yè)中的各種分離和濃縮提純過(guò)程。
 詳細(xì)介紹
一、納濾工作原理
膜分離是利用膜對(duì)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(duì)雙組分或多組分混合的氣體或液體進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法。膜孔徑處于納米級(jí)，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(dá)到同樣的滲透能量所必需施加的壓差低0.5～3 MPa。根據(jù)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稱為"低壓反滲透"或"疏松反滲透"。20世紀(jì)70年代J. E. Cadotte 研究NS-300膜，即為研究NF膜的開(kāi)始。當(dāng)時(shí)，以色列脫鹽公司用" 混合過(guò)濾"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(guó)的公司把這種膜技術(shù)稱為納濾，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。
二、納濾設(shè)備特點(diǎn)
1、核心膜元件采用原裝進(jìn)口有機(jī)膜，結(jié)合工藝技術(shù)要求及用戶具體需求而選用不同構(gòu)型的膜形式，以確保不同體系內(nèi)膜元件截留性能、膜通量和整套膜系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
2、納濾膜系統(tǒng)可在較低的操作壓力下，同步實(shí)現(xiàn)物料的脫鹽與濃縮，且生產(chǎn)周期短，脫鹽較為徹底，所得產(chǎn)品純度高，品質(zhì)穩(wěn)定性好。
3、根據(jù)客戶具體需要，可將經(jīng)過(guò)納濾膜的透過(guò)液回收，且膜元件通過(guò)專業(yè)清洗后可恢復(fù)到膜元件的最佳性能，充分實(shí)現(xiàn)膜設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。
4、處理過(guò)程始終處于常溫狀態(tài)，且過(guò)程無(wú)相變，對(duì)物料中各有效組成成分無(wú)任何不良影響，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，所得產(chǎn)品有效成分含量高，根據(jù)工藝要求可繼續(xù)進(jìn)入下道工段或直接進(jìn)行干燥處理。
5、系統(tǒng)采用全封閉管道式運(yùn)行，工作現(xiàn)場(chǎng)安全衛(wèi)生，可滿足GMP或FDA規(guī)范化生產(chǎn)要求。
6、由于系統(tǒng)處理過(guò)程無(wú)相變，始終處于常溫狀態(tài)，因而能耗低，運(yùn)行成本低。
7、工藝集成化程度高，布局合理，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，在線監(jiān)控重要工藝參數(shù)，隨時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況。
三、納濾設(shè)備
工藝說(shuō)明
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1、原水罐 （可選）
儲(chǔ)存原水，用于沉淀水中的大泥沙顆粒及其它可沉淀物質(zhì)。同時(shí)緩沖原水管中水壓不穩(wěn)定對(duì)水處理系統(tǒng)造成的沖擊。（如水壓過(guò)低或過(guò)高引起的壓力傳感的反應(yīng)）。
2、原水泵
恒定系統(tǒng)供水壓力，穩(wěn)定供水量，確保原水經(jīng)過(guò)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(guò)濾器
采用多次過(guò)濾層的過(guò)濾器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵銹、膠體物質(zhì)、懸浮物等顆粒在20um以上的物質(zhì)，可選用手動(dòng)閥門控制或者全自動(dòng)控制器進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
4、活性炭過(guò)濾器
系統(tǒng)采用果殼或椰殼活性炭過(guò)濾器，活性炭不但可吸附電解質(zhì)離子，還可進(jìn)行離子交換吸附。經(jīng)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(fù)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(jī)物、降低水的余氯值及農(nóng)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(dòng)閥門控制或者全自動(dòng)控制器進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，設(shè)備具有自我維護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用很低。
5、離子軟化系統(tǒng)/加藥系統(tǒng) （可選）
為防止?jié)馑颂貏e是納濾裝置最后一根膜組件濃水側(cè)出現(xiàn)CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4, SrSO4, SiSO4的濃度積大于其平衡溶解度常數(shù)而結(jié)晶析出,損壞膜原件的應(yīng)有特性 ,在進(jìn)入膜組件之前,應(yīng)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(guò)濾器
采用精密過(guò)濾器對(duì)進(jìn)水中殘留的懸浮物、非曲直粒物及膠體等物質(zhì)去除，使納濾系統(tǒng)等后續(xù)設(shè)備運(yùn)行更安全、更可靠。濾芯為5um熔噴濾芯、目的防止上級(jí)過(guò)濾單元，漏掉的大于5um的雜質(zhì)除去。防止進(jìn)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(jí)不銹鋼離心高壓泵，這是納濾主機(jī)的一個(gè)重要組件，它的作用是給納濾膜輸送一定數(shù)量一定壓力的水源。其品質(zhì)的好壞對(duì)整機(jī)的影響很大。使用中應(yīng)保證不得空轉(zhuǎn)，不得長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)常按要求排除空氣，應(yīng)保證電器部件的干燥。
8、納濾系統(tǒng)
納濾主機(jī)運(yùn)用泵的壓力使溶液中的溶劑通過(guò)納膜分離出來(lái)，將水中有害物質(zhì)去除，也將大部分細(xì)菌、膠體及大分子量的有機(jī)物去除，同時(shí)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(xì)菌和病毒，防止水箱器有新的細(xì)菌產(chǎn)生，徹底保證純水水質(zhì)。
10、成品水箱
儲(chǔ)存經(jīng)消毒后的成品水，供給用水點(diǎn)，保證有足夠的水量供應(yīng)。同時(shí)防止二次污染、管道中有死水等造成細(xì)菌滋生，循環(huán)泵不斷循環(huán)輸送，使臭氧混合，殺菌消毒，保證水質(zhì)的新鮮。
11、增壓泵
保證用水點(diǎn)的供水量和壓力。
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四、適用范圍
1、軟化水：去除Ca、Mg等硬度成分。
2、飲用水：傳統(tǒng)的飲用水處理主要通過(guò)絮凝、沉降、砂濾和加氯消毒來(lái)去除水中的懸濁物和細(xì)菌，而對(duì)各種溶解性化學(xué)物質(zhì)的脫除作用很低。隨著水源的環(huán)境污染加劇和各國(guó)飲水標(biāo)準(zhǔn)的提高，可脫除各種有機(jī)物和有害化學(xué)物質(zhì)的“飲用水深度處理”日益受到人們的重視。
大量工業(yè)裝置的運(yùn)行實(shí)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(shí)的副產(chǎn)物為致癌物質(zhì)）、低分子有機(jī)物、農(nóng)藥、異味物質(zhì)、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質(zhì)。
3、食品、飲料、制藥行業(yè)：此領(lǐng)域中的納濾膜應(yīng)用十分活躍，如各種蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、奶類、酒類、調(diào)味品等的濃縮精制。
4、化工行業(yè)：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(yīng)用研究表明，NF膜耐酸堿，有優(yōu)良的截留率，對(duì)重金屬有很好的去除率，不存在膜污染問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，由于NF膜的運(yùn)行費(fèi)用低于反滲透技術(shù)，對(duì)有機(jī)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。
(b)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(jī)鹽和有機(jī)物的廢水，其成分非常復(fù)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(jié)約了用水。以前多采用反滲透和相分離結(jié)合的方法處理石油工業(yè)廢水，但存在著膜污染嚴(yán)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 及各類取代酚，此類物質(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(dá)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(fèi)用比反滲透等方法低得多。
(c)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(jī)農(nóng)藥。通過(guò)研究NF膜對(duì)不含酚殺蟲(chóng)劑的截留性能，發(fā)現(xiàn)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 類殺蟲(chóng)劑的廢水也十分有效。
(d)化纖、印染工業(yè)廢水處理。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(shù)染料的分子量在幾百到幾千，NF膜可以讓一些無(wú)機(jī)鹽或小分子通過(guò)，而對(duì)較大的染料分子進(jìn)行截取，粗染料漿液經(jīng)NF系統(tǒng)后，染料可以富集，而無(wú)機(jī)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(yùn)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。
(e)生活污水處理。采用常用的生物降解和化學(xué)氧化相結(jié)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(tǒng)，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(jī)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(jié)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(lái)自沖灰、除塵及冷卻系統(tǒng)，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(jī)物。利用NF可以把這一類廢水處理成工業(yè)回用水。首先用微濾除去水中的全部懸浮顆粒，質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shù)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(dá)到鍋爐用水的質(zhì)量。
(g)酸洗廢液處理。鋼廠的酸洗工序是將鋼材浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%左右的硫酸酸洗槽中進(jìn)行酸洗。隨著酸洗的進(jìn)行，硫酸濃度逐漸降低，硫酸亞鐵濃度不斷增高，當(dāng)溶液中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至6%～8%、生成的硫酸亞鐵濃度超過(guò)200～250g/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(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，可采用NF工藝處理酸洗廢液。利用NF膜對(duì)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(jié)晶罐，冷卻結(jié)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(xiàn)了酸洗廢液的回收綜合利用和廢酸水達(dá)標(biāo)排放的目的。
(h)造紙廢水處理。采用NF膜技術(shù)替代傳統(tǒng)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(fù)電的，容易被帶負(fù)電性的NF膜截留，并且對(duì)膜不會(huì)產(chǎn)生污染。另外，因?yàn)檎麄�(gè)處理過(guò)程中對(duì)陽(yáng)離子(Na+)的脫除率并沒(méi)有嚴(yán)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。
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