納濾系統滲透壓計算

『壹』 反滲透和納濾的區別是什麼

反滲透（RO）和納濾（NF）技術都是凈水設備進行水處理方式，凈水設備一般以這兩個技術做出的反滲透膜和納濾膜進行區分，兩者有以下區別：

1、過濾精度不同

反滲透可以脫除最小的溶質，分子量小於0.0001微米，由於高的過濾精度，可以濾除水中的細菌和各種雜質，一般用於家庭純凈水、工業超純水和醫療超純水的製造。納濾可脫除分子量在0.001微米左右的溶質，用於過濾精度要求稍低的環境，一般用於水軟化、微污染脫鹽和工業純水的製造。

2、脫鹽率不同

反滲透技術的脫鹽率在99.5% ，能有效截流所有溶解鹽份及各種分子量大於＞100的有機物，同時允許小分子團通過。納濾系統採用的是錯流過濾的方式，脫鹽率在80到90%之間，主要應用於大分子物質的濃縮和純化。

3、產生的「廢水」比例不同

反滲透和納濾都是通過加壓、加電的方式凈化水，但反滲透技術由於膜的構成不同，反滲透產生的廢水在1:2—1:3，納濾的廢水比在1:1，以省水和環保方面來說，反滲透技術更加耗費資源，納濾技術相比具有部分去除單價離子、過程滲透壓低、操作壓力低、省能等優點。

(1)納濾系統滲透壓計算擴展閱讀

超濾（UF）和微濾（MF）

超濾和微濾也是凈水設備進行水處理的方式。

1、超濾的過濾精度在0.001—0.1微米，用壓差的膜法分離技術，可濾除水中的鐵銹、泥沙、懸浮物、膠體等，過濾流量大，使用成本低，但無法消除水中的部分雜質和病菌，常用於制葯工業、食品工業、電子工業。

2、微濾的過濾精度在0.1—50微米，只能過濾水中的泥沙、鐵銹等大顆粒雜質，是簡單的粗過濾，常用於微電子行業超純水的終端過濾，各種工業給水的預處理。

『貳』 納濾膜直飲機為什麼出水量會比反滲透機大

以碧水源公司的納濾膜為例，納濾膜的孔徑是1納米，水裡的一些有害物質大於內1納米的被濾掉了，不到1納米的也被容帶電基團的電荷作用分離了，這樣既有效的除去了水中的細菌、余氯及重金屬等有害物質，又適當保留了人體所需的微量元素及礦物元素，由於通過量高，所以廢水較少，而且制水過程中不需要外力加壓讓水穿透納濾膜，所以耗電較少。而反滲透膜的孔徑是0.1納米，將水中所有非水分子物質統統過濾掉，通過量較少，出來的就是純凈水，那麼就會有大量的廢水產生，而且由於膜兩端的壓差較大，需要用增壓泵將水壓過反滲透膜，所以耗電較大！

『叄』 反滲透和納濾之間有何區別

納濾是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質的大小約為1納米(0.001微米)而得名，納濾的操作區間介於超濾和反滲透之間，它截留有機物的分子量大約為200～400左右，截留溶解性鹽的能力為20～98％之間，對單價陰離子鹽溶液的脫除率低於高價陰離子鹽溶液，如氯化鈉及氯化鈣的脫除率為20～80％，而硫酸鎂及硫酸鈉的脫除率為90～98％。納濾膜一般用於去除地表水的有機物和色度，脫除井水的硬度及放射性鐳，部分去除溶解性鹽，濃縮食品以及分離葯品中的有用物質等，納濾膜兩側運行壓差一般為3.5～16bar。

反滲透是最精密的膜法液體分離技術，它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大於100的有機物，但允許水分子透過，醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般可大於95％，反滲透復合膜脫鹽率一般大於98％。它們廣泛用於海水及苦鹹水淡化，鍋爐給水、工業純水及電子級超純水制備，飲用純凈水生產，廢水處理及特種分離等過程，在離子交換前使用反滲透可大幅度地降低操作費用和廢水排放量。反滲透膜兩側的運行壓差當進水為苦鹹水時一般大於5bar，當進水為海水時，一般低於84bar。

納濾與反滲透沒有明顯的界限。納濾膜對溶解性鹽或溶質不是完美的阻擋層，這些溶質透過納濾膜的高低取決於鹽份或溶質及納濾膜的種類，透過率越低，納濾膜兩側的滲透壓就越高，也就越接近反滲透過程，相反，如果透過率越高，納濾膜兩側的滲透壓就越低，滲透壓對納濾過程的影響就越小。

『肆』 納濾膜的基本信息

納濾膜基本原理
在一張半透膜隔開水溶液時，加在溶液上並使其能剛好阻止純溶內劑進入溶液容的額外壓力稱為滲透壓，在一般情況下水溶液中的溶質濃度越高滲透壓就越大。當溶液一端沒有加壓時，純溶劑會通過半透膜向溶液中擴散，這種現象叫做滲透。相反在加溶液端所外加的壓力超過了滲透壓，則反而使得溶液中的溶劑向純溶劑一側流動，這個過程稱為反滲透。納濾膜分離技術正是運用了反滲透原理。
納濾膜元件在以前稱作疏鬆反滲透，其截留特性介於中空纖維超濾膜和反滲透膜之間，孔徑大約在100-1000道爾頓。所以，納濾膜元件對於水溶液中溶解的小分子有機物具有很高的脫除率。同時也對水溶液中的各種離子有一定的脫除率。納濾水處理膜的性能主要由水通量和脫鹽率來決定的。納濾膜的水通量和脫鹽率受壓力、溫度、濃度、流量、PH值、回收率等等因素說影響。

『伍』 納濾的應用

納濾分離作為一項新型的膜分離技術，技術原理近似機械篩分。但是納濾膜本體帶有電荷性。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。
納濾分離愈來愈廣泛地應用於電子、食品和醫葯等行業，諸如超純水制備、果汁高度濃縮、多肽和氨基酸分離、抗生素濃縮與純化、乳清蛋白濃縮、納濾膜-生化反應器耦合等實際分離過程中。與超濾或反滲透相比，納濾過程對單價離子和分子量低於200的有機物截留較差，而對二價或多價離子及分子量介於200～500之間的有機物有較高脫除率，基於這一特性，納濾過程主要應用於水的軟化、凈化以及相對分子質量在百級的物質的分離、分級和濃縮（如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程產物的分級和濃縮）、脫色和去異味等。主要用於飲用水中脫除Ca、Mg離子等硬度成分、三鹵甲烷中間體、異味、色度、農葯、合成洗滌劑，可溶性有機物，及蒸發殘留物質。
隨著對環境保護和資源綜合利用認識的不斷提高，人們希望在治理廢水的同時實現有價物質的回收，比如：大豆乳清廢液中含有1%左右的低聚糖和少量的鹽，亞硫酸鹽法制備化纖漿和造紙漿過程出現的亞硫酸鈣廢液中含有2%～2.5%的六碳糖和五碳糖，製糖工業中出現的廢糖蜜中含有少量的鹽等等。
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:能截留分子量大於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，鹼等苛刻條件下運行，耐污染；運行壓力低，膜通量高，裝置 運行費用低；可以和其他污水處理過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膜主要用於含溶劑廢水的處理，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於製糖，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.
納濾是一種綠色水處理技術，是國際上膜分離技術的最新發展，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。納米級孔徑且帶有電荷的特殊過濾性能特點是：能截留分子量大於200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、鹼等苛刻條件下運行，膜耐受的條件范圍寬，濃縮倍數高，耐污染；運行壓力低，膜通量高，裝置運行費用低，能耗極低(唯一驅動力是壓力)。
由於納濾膜特殊的孔徑范圍和制備時的特殊處理(如復合化、荷電化)，使得納濾膜具有較特殊的分離性能，其在降低廢水COD、水源水的色度、硬度和去除飲用水中的有機物(TOC)、三鹵代烷(THMs)前驅物等方面的應用近年來受到廣泛重視，已成功地應用於製糖行業、造紙行業、電鍍行業、機械加工行業及化工反應催化劑的回收行業等的廢水處理中。納濾膜的應用研究主要集中在幾個方面：根據中性溶質的分子量大小而進行分離；截留有機物分子而讓單價電解質透過膜層；根據離子價態而實現離子問的分離。根據納濾膜分離的特點，其應用范圍主要適用於下述情況的物質分離：①對單價鹽分離的截留率要求不高；②要求進行不同價態離子的分離，如軟化處理；③需要對高分子量有機物與低分子量有機物進行分離，如葡萄酒脫醇；④鹽和對應的酸的分離；⑤有機物和無機物的分離，如染料脫鹽、乳清濃縮脫鹽和飲用水凈化。
納濾膜具有熱穩定性、耐酸、耐鹼和耐溶劑等優良性質，在廢水的有價物質回收中起到不可估量的作用，廣泛地應用於各種有機廢水的回收處理。比如農葯廢液處理、乳清和抗菌素脫鹽、電鍍廢液中金屬回收、各種石化廢水處理等。在給水處理中，納濾膜主要用於制備軟化水、飲用純凈水，能有效地去除水中的色度、硬度和異味 。
試驗研究及應用
(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膜耐酸鹼，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，由於NF膜的運行費用低於反滲透技術，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.採用膜法特別是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，然後把富油 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.以前多採用反滲 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，必須脫除後才能排放，若採用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葯.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 率均高於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.採用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可以用於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，由於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系統後，染料可以富集，而無機鹽 的濃度下降，脫鹽率大於98%，染料損失率小於0.1%，而且可以在高溫下運行.此外，NF還 可以用於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.採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（ 分子量小於100）通過，不能生物降解的有機大分子（分子量大於100）被截留下來經化學氧化 後再生物降解，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.
(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，然後加酸降低pH以除去CO2，最後再經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.該熱電廠准備擴大發電規模，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，可採用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，然後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，截留後濃縮為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.採用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，並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+）的脫除率並沒有嚴格要求，採用反滲透技術就顯得沒有必要 .採用超濾/納濾處理牛皮紙製造廢水有很好的效果。
工程應用
納濾膜的孔徑范圍介於反滲透膜和超濾膜之間，其對二價和多價離了及分子量在200～1000之間的有機物有較高的脫除性能，而對單價離子和小分子的脫除率則較低。而且，與反滲透過程相比，納濾過程的操作壓力更低(一般在1.0Mpa左右);同時由於納濾膜對單價離子和小分子的脫除率低，過程滲透壓較小，所以，在相同條件下，納濾與反滲透相比可節能15%左右[3]。因而在水處理中，納濾被廣泛應用於飲用水的濃度凈化、水軟化、有機物和生物活性物質的除鹽和濃縮、水中三鹵代物前軀物的去除、不同分子量有機物的分級和濃縮、廢水脫色等領域。
Sibille等研究了法國Auverw-sur-Oise市的地下水，對納濾和生物處理飲用水(臭氧—生物活性炭過濾)進行了對比。結果表明，納濾可以顯著提高飲用水的水質，減少細菌數量和有機物的濃度，從而使後續消毒更有效，也減少了三氯甲烷的形成。但是，研究又指出，少量極易被細菌等吸收的可生物降解的有機物質(BOM：BiologicalOrganicMatter)、可同化有機碳(AOC：AssimilableOrganicCarbon)也能透過納濾膜。
雖然，納濾技術的工程應用在美國、日本等國家的給水行業中已經得到大規模的推廣，但在我國，將納濾技術廣泛地應用於工程實踐的條件還不成熟，尚處於嘗試階段、本要問題是國產納濾膜的性能指標不夠過關。已有工程實例的報道，如國內首套工業化大規模膜軟化系統——山東長島南隍城納濾示範工程，是納濾技術在高硬度海島苦鹹水凈化的實際應用。該工程由國家海洋局杭州水處理中心設計，於1997年4月正式投入生產淡水，系統連續正常運行27個月，淡化水符合國家生活飲用水衛生標准。
有關學者曾採用納濾膜對某市自來水(以污染嚴重的淮河水為原水)進行深度處理試驗，研究了納濾循環制水試驗工藝的效果。結果表明，循環試驗工藝與單級納濾工藝相比，在同樣較低的壓力下，出水率較高，並且能耗降低，減少了濃水排放。即使在回收率較高(80%)的情況下，膜出水中的總有機碳(TOC)仍比自來水低50%;對致會變物的去除十分顯著，使Ames試驗陽性的水轉為陰性。
納濾膜應用問題
納濾膜有較高的膜通量，可以截留有機及無機污染物，而對人體必需的一些離子又有較大的透過率，因此，把納濾膜應用於飲用水的深度凈化較其它的膜分離技術有較大的優勢。把鋼濾膜應用於給水處理領域的主要問題是：
這三個問題是膜分離的基本問題，也是納濾膜法水處理技術難以廣泛應用的主要原因。世界各國的水處理工作者正在進行廣泛的研究，尋求解決這些問題的途徑。納濾技術在給水處理領域的推廣應用還依賴於這些問題的進一步解決。

『陸』 影響高壓納濾膜性能的因素有哪些

納濾膜性能受哪些因素影響?
1、操作壓力
納濾過程中存在阻力，當NF膜在相同的操作條件下，過濾不同料液時效果也不同。當施加在膜上的驅動力壓力增大時，膜會被壓實，且膜自身阻力將增加。隨著膜兩側壓力的增大，膜兩側溶液濃度會構成濃差極化現象，形成反向滲透壓。因此當操作壓力增大時，透過膜的通量不一定單調遞增。許多研究人員指出，在一定操作壓力范圍內，增加操作壓力可以提高納濾膜的產水通量，當升至一定壓力時便趨於穩定。
2、進水鹽濃度
當進水鹽濃度較低時，濃差極化作用和膜污染程度很小，溶劑易於透過納濾膜，而溶質則被截留，濃水濃度明顯高於進水鹽濃度，由此計算得到高截留率。而當進水鹽濃度提高，會加大膜兩側的濃差極化並會加快膜污染，導致膜分離性能明顯降低，膜孔被堵塞，溶劑透過膜阻力增大，產水量減少，濃水鹽濃度相對降低，截留率下降。同時，進水離子濃度增加，會影響膜表面荷電，影響膜對離子的排斥作用，也可導致截留率下降。
3、PH值
大部分的納濾膜表面都具有電荷，pH值會影響納濾膜表面的電荷，進而影響膜表面電荷與溶液離子間的靜電排斥作用，從而影響溶質是否可以通過膜孔，即改變膜對溶質的分離性能。
4、溫度
當溫度升高，會增大溶液中部分組分的溶解度，形成大顆粒，膜污染增加，導致膜通透量下降。若溫度過高，會使蛋白質變性並被破壞，從而加重膜污染，使得溶液通透量降低。

『柒』 納濾膜的水滲透系數和溶質滲透系數是多少

利用孔模型分析膜孔結構

本文基於孔模型，從膜對NaCl溶液的透過實驗中，得到8種膜的結構參數，實驗結果表明，從溶質透過膜的參數與從溶劑透過膜的參數得到的膜結構參數並不一致。根據孔模型由溶質的Stokes半徑γs得到的膜孔半徑γp與根據透過溶劑而計算出的膜孔半徑γω之間存在線性關系，對於CA膜，它們的關系式是：γω＝10.50(γp-1.739)，γp與γω之間的相關關系是0.9986，對於γp的標准偏差是0.14。
關鍵詞：孔模型；膜結構參數；CA膜
ANALYSIS OF MEMBRANE STRUCTURE PARAMETERS BY PORE MODEL

LUO Ju-fen， MO Jian-xiong
(The Development Centr of Water Treatment Technology, SOA Hangzhou 310012)

Abstract:Based on the pore model, structural parameters of the eight kinds of membranes were determined with permeation experiments of aqueous solution of sodium chloride. The parameters determined from P differ from that obtained from Lp. There is a good linear correlation between rp which obtained from the solute radius rs and rω which obtained from the pure water flux. For cellulose acetate membranes, the relation of rp and rω can be written as rω ＝10.50(rp-1.739). The linear correlation coefficient between rp and rω is 0.9986 and for rp its standard deviation is 0.14.
Key words:pore model； structure parameters； CA membrane

測定膜結構參數對於預測溶質透過膜的傳遞性能是很重要的。為了能測定膜的結構參數，出現了摩擦模型，孔模型，改進的孔模型，SHP模型等。Nakao和Kimura等針對單組分水溶液，將這些模型應用到超濾膜分離體系和納濾膜分離體系，以不同溶質的滲透實驗計算了超濾膜和納濾膜的γp和Ak/△x值〔1-3〕。
本文通過膜對NaCl水溶液的透過實驗，在確定不可逆過程熱力學遷移方程中的三個參數後，基於改進的孔模型〔6〕，得到8種分離膜的結構參數，並比較了從溶質和從溶劑透過性能所得到膜孔結構參數的區別。這些膜對NaCl的脫除率在15%～99%之間，其中有部分膜是超濾膜。

1 理 論
壓力驅動過程中膜的遷移過程可以用不可逆過程熱力學來描述。Kedem和Katchalsky〔4〕基於線性非平衡熱力學唯象理論提出如下的傳遞方程：

Jv＝Lp(△P-σ△π) (1)

Js＝ω△π＋(1-σ)Jv. (2)

利用Van't Hoff等式△π＝RT△Cs，則式(2)可以寫成

Js＝P△Cs＋(1-σ)Jv. (3)

為解決膜二邊平均濃度的問題，Spiegler等〔5〕將等式(3)改寫成另一種形式：

Js/△C＝P＋(1-σ)(JvCln/△C) (4)

等式(3)、(4)是作為反滲透膜(具有高溶質分離率)的傳遞方程提出的，Nakao在他的實驗中〔2〕說明等式(3)、(4)也適用於作為超濾膜的傳遞方程。
在這些等式中，膜的表徵以三個傳遞系數表示：純水透過系數Lp，溶質滲透系數ω或P和反射系數σ。但上述唯象方程屬於黑箱模型，不能得到有關膜內部透過機理的情況，因此，出現一些利用膜結構來說明σ和P的傳遞模型。
Pappenheimer等提出了傳遞「孔理論」來計算通過毛細管的遷移過程，在這個理論中，溶質通量包括過濾流和擴散流，這二種流動都受到進入膜孔時位阻障礙和孔內摩擦阻力的影響。Verniory等人〔6〕利用Haberman和Sayre的計算和摩擦模型改進了這種「孔理論」，根據這種改進的孔理論，膜結構可以用參數σ和P來預測。假設圓柱形膜孔的孔徑與孔長分別為常數rp和△x，並且球狀溶質半徑為rs，則溶質通量可表示成

(5)

這里Ak是總的貫通孔面積與膜有效面積之比，SD和SF分別是擴散流和過濾流的位阻因數，並且是rs與rp比值q的函數，其中：

SD＝(1-q)2 (6)

SF＝(1-q)2(1＋2q-q2) (7)

f(q)和g(q)是圓形壁面效應的修正因數，由Haberman和Sayre計算如下：

f(q)＝(1-2.1q＋2.1q3-1.7q5＋0.73q6)/(1-0.76q5) (8)

g(q)＝〔1-(2/3)q2-0.2q5〕/(1-0.76q5) (9)

將式(5)與式(3)相比較，則膜的參數σ和P可用下式表示

σ＝1-g(q)SF (10)

P＝Df(q)SD(Ak/△X) (11)

在孔模型中，純水通量用Hagen-Poiseuille式表示，因此，純水透過速率Lp可以寫成：

Lp＝(r2p/8μ).(AK/△X) (12)

2 實 驗
2.1 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。

圖1 實驗裝置示意圖
1.原液池，2.微濾器，3.恆流泵，4.測試池，
5.微型電導檢測器，6.磁攪拌子，6.硅壓力感測器

2.2 實驗條件和過程
首先，將膜充分潤濕後置於測試池，用純水預壓1h，預壓壓力為膜最高實驗壓力的1.2倍左右。然後原液換成0.01mol/L NaCl溶液，測定不同壓力時透過液流速JV和濃度C3，利用式(4)，根據Js/△C和JVCln/△C的關系，採用最佳擬合，得到膜性能參數σ和P，將σ和P代入(10)和(11)式，就能根據溶質的Stokes半徑rs而算出膜孔半徑rp和膜的Ak/△X值。在25℃條件下，NaCl-H2O體系的Stokes半徑rs＝1.616×10-10m。
利用式(1)計算膜的Lp值。
將Lp值和由式(11)得到的Ak/△X值代入Hegen-Poiseuille式(12)中，則可得到根據透過溶劑而計算出的膜孔孔徑rω。

3 結果和討論
在測試壓力范圍內，透過液流速與壓力成直線關系，並且實驗中透過液通量與純水通量幾乎一致，因此，實驗滲透壓可以忽略不計。並且這也表明，實驗過程中沒有出現污染或嚴重濃差極化現象。
3.1 壓力的影響
壓力對脫除率的影響是很大的，隨壓力增加，R值也增加，R值增加到某個數值後，變化趨緩。因此，對於表示膜的特徵來說，R不是一個很合適的參數。
3.2 膜性能參數的確定
用以下方法確定膜的三個遷移參數Lp、σ和P。
純水透過參數Lp利用實驗的透過速率從式(1)可以得到，滲透壓△π忽略不計，參數σ和P則利用對數平均濃度Cln從式(4)中可以確定。從實驗數值看，Js/△C和Jυ.Cln/△C是一相當好的直線關系，這樣參數σ和P也可從這條直線的斜率和截距中求得。
8種膜的三個性能參數列於表1。

表1 膜的性能參數Lp、σ、P

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
σ 0.943 0.903 0.899 0.857 0.457 0.131 0.313 0.2998
P×107(m/s) 3.33 12.65 7.17 5.03 24.5 10.2 24.0 5.95
Lp×1012(m/Pa.s) 4.84 10.32 4.48 4.40 9.12 11.05 14.80 12.67

從表1可知，實驗所用膜對NaCl的σ值在0.131～0.943之間。
3.3 膜結構參數的計算
根據改進的「孔模型」，式(10)的關系式可如圖2所示，因此，在膜的σ值已知時，可從式(10)求出q值，再代入溶質的Stokes半徑即可得到膜的rp值(＝rs/q)

圖2 σ與q之間關系

列於表2的膜的另一個結構參數Ak/△X也是基於孔模型，採用式(11)從q值和實驗數值溶質的滲透系數P計算得到。

表2 從孔模型中得到的膜結構參數rP和△X值

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
rp×1010(m) 2.02 2.18 2.21 2.31 3.85 8.78 5.19 5.39
Ak/△x(m-1) 2.72×105 3.67×105 1.78×105 7.98×104 1.9×104 1.63×103 8.20×103 1.91×103

若將膜的Ak/△X值和表1中的Lp值代入式(12)，則可得到由水的透過速率Lp得到的膜孔半徑，以rω表示，結果見表3。
表3 由水的透過速率得到的膜孔半徑rω

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
rω×1010(m) 3.77 4.74 4.49 6.64 19.6 73.6 38.0 72.9

比較表2和表3，可看到，rω與rp並不一致，並且rω大於rp。
不同文獻〔1.3〕在利用「孔模型」時，提到由P得到的Ak/△X值與由Lp得到的Ak/△X值之間存在偏差，即從溶質透過膜參數與從溶劑透過膜參數得到的膜結構參數並不一致。
以rp對rω作圖，可看到除了8#膜，其餘膜的rp與rω幾乎落在一條直線上，見圖3。因8#膜為SPS膜，其餘的均為CA膜。8#膜的rp與rω的關系不在直線上。也許，因材料不同，它的斜率和截距不同。

圖3 rp與rω關系

除去8#膜的rp和rω值，對其餘7種膜的rp和rω進行線性回歸的結果是：

rp＝0.09527rω＋1.739 (13)

或者改寫成

rω＝10.50(rp-1.739) (14)

rp與rω之間的線性相關系數是0.9986，對rp的標准偏差是0.14。因此，可以認為對於CA膜，在NaCl水溶液體系中，根據孔模型由膜性能參數σ和P得到的膜孔半徑rp與根據透過溶劑而計算出的膜孔半徑rω之間存在線性關系。
由式(14)和圖3可知，當rp小於1.74×10-10m時，rω已為零，也即此時，膜的純水透過速率為零。這與祝振鑫等〔7〕推導的當網路孔半徑小到2.0×10-10m時，膜產率為零的推論非常相近。水分子半徑為0.87×10-10m，也即當孔道小於兩個水分子時，水分子即被卡住，使水不能流動。

4 結 論
本文利用孔模型，對8種膜的性能參數和結構參數進行了測定。實驗表明，由溶質的Stokes半徑基於孔模型得到的膜孔半徑rp與從溶劑水的透過速率得到的膜孔半徑rω並不一致，但存在線性關系。對於CA膜，在NaCl水溶液體系中，它們的關系是: rω＝10.50(rp-1.739)。相關關系是0.9986，對於rp的標准偏差是0.14。這也表明當rp小到1.74×10-10m時，膜的純水透過速率為零。
對其它材料製成的膜的rp與rω之間關系有待進一步實驗。

『捌』 如何保持高壓納濾膜的長期運行

1、保持預處理效果的穩定
在預處理階段去除原水中的大部分污染物，良好的預處理效果，能夠有效減少納濾系統受到各類污染的機率。
例如定期更換保安過濾器濾芯和檢查保安過濾器，防止過濾器內出現短流現象和滋生生物粘泥而對膜元件造成污染。嚴格控制進水濁度和污染指標(SDI)，控制進水濁度小於0.5NTU，污染指數小於5。對膜前流程及膜系統進行消毒殺菌，消毒殺菌對控制微生物污染是必不可少的關鍵步驟。對系統的殺菌分為沖擊式殺菌和連續性殺菌，可根據系統不同而選用不同的方法。
2、控制較低的運行壓力和回收率
壓力是高壓納濾膜脫鹽的推動力，壓力升高，膜組件透水量線性上升，脫鹽率開始時升高，當壓力升至一定值時，脫鹽率趨於平穩。因而在實際運行中，壓力無需太高，壓力過高會使高壓納濾膜的衰減加劇，而且有可能損壞膜組件。為延長高壓納濾膜的使用壽命，通常在脫鹽率和產水量滿足生產要求時，採用稍低一些的壓力運行，對系統的長周期運行有著很大的好處。
當納濾系統採用較高的回收率時，濃水含鹽量相應提高，不但容易在濃水側產生濃差化，而且會導致系統滲透壓的增大，為維持產水量，操作壓力必須提高，產水的比能耗也會增加，產水水質變差，高壓納濾膜污染加重，結垢和微生物污染的危險性變大。

『玖』 海德能工業納濾膜的污染如何控制和防止

海德能工業納濾膜污染的控制和預防需要注意以下兩個方面：

一、完善預處理

我們都知道供水水質是保證海德能納濾膜裝置脫鹽率、透水量和使用壽命的前提，因此進入膜裝置的原水必須有良好的預處理，合理的預處理對海德能納濾膜裝置長期安全運行是十分重要的。有了滿足進水水質要求的預處理可以做到：

1.防止膜表面上污染，即防止懸浮雜質、微生物、膠體物質等附著在膜表面上或污堵膜元件水流通道。

2.防止膜表面上結垢。裝置運行中，由於水的濃縮，有一些難溶鹽沉積在膜表面上，因此要防止這些難溶鹽的生成。

3.確保膜免受機械和化學損傷，以使膜有良好的性能和足夠長的使用時間。

二、對海德能納濾膜進行清洗

盡管料液經過各種預處理措施，長期使用後膜表面還可能產生沉積和結垢，使膜孔堵塞，產水量下降，因此對污染膜進行定期的清洗工作。了解當地水質特徵，對污染物進行化學分析，通過結果分析，來選擇清洗劑和清洗方法。

目前控制海德能工業納濾膜過程污染的方法大體可分為以下四種：

1.清洗：清洗方法的選擇主要取決於海德能納濾膜的構型、 膜種類和耐化學試劑能力以及污染物的種類，常用的方法有物理方法和化學方法兩類。

2.改變物料的性質：在膜過濾之前，對料液進行預處理如熱處理、 加配合劑(EDTA等) 、 活性炭吸附、 預微濾和預超濾等，以去除一些較大的粒子;也可調節 pH 遠離蛋白質等電點從而減輕吸附作用造成的膜污染。

3.改變操作方式：改變操作方式實際上是改善膜面流動方式，其主要方法有：一是在膜過程中採取一定的操作策略;另外則是優化和改進膜組件及膜系統結構設計。用這兩種方法可讓流體在膜組件中的流動呈現出減輕膜污染和濃差極化的理想狀態。

盡管在海德能納濾膜的應用過程中，產生膜污染是在所難免的，但是可以通過對不同的膜污染採取相應的措施來減少膜污染程度。更多海德能技術咨詢了解可咨詢水天藍環保。