原理和特點

　　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200～1000，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”(Hybrid Filtration)來表示介于反滲透與超濾之間的膜分離過程，后來美國的F ilm*.Tech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。

　　NF分離是一種綠色水處理技術，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。其技術特點是：能截留分子量大于100的有機物以及多價離子，允許小分子有機物和單 價離子透過。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?？梢院推渌鬯幚磉^程相結合以進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，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。

　　(2)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。

　　(3)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。

　　(4)化纖、印染工業廢水處理。NF可以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。

　　(5)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，降低殘留物的含量。

　　(6)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，再經NF脫鹽，達到鍋 爐用水的質量。澳大利亞太平洋熱電廠的Eraring發電站目前已用NF對此類廢水進行處理， 每天處理1 000～15 000 m3廢水，既減輕了市政供水系統的負荷，每年又可為熱電廠節約 操作費用80萬美元。該熱電廠準備擴大發電規模，用水量也相應增大，估計到2010年，處理 此類廢水量將達5 000 m3/d，效益極其可觀。

　　(7)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200～250 g/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。

　　(8)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。

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