地表水纳滤通量

1. 工业用纳滤膜过滤有哪些几种方式

纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1纳米（0.001微米）而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200~400左右，截留溶解性盐的能力为20~98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20~80%，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90~98%。纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性盐，浓缩食品以及分离药品中的有用物质等，纳滤膜运行压力一般为3.5~16bar。

纳滤

纳滤原理

纳滤与反渗透没有明显的界限。纳滤膜对溶解性盐或溶质不是完美的阻挡层，这些溶质透过纳滤膜的高低取决于盐份或溶质及纳滤膜的种类，透过率越低，纳滤膜两侧的渗透压就越高，也就越接近反渗透过程，相反，如果透过率越高，纳滤膜两侧的渗透压就越低，渗透压对纳滤过程的影响就越小。

反渗透和纳滤过程

根据反渗透和纳滤原理可知，渗透和反渗透及纳滤必须与具有允许溶剂（水分子）透过的半透膜（反渗透膜或纳滤膜）联系在一起才有意义，才会出现渗透现象和反渗透或纳滤操作。

纳滤膜：允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜称为纳滤膜；

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2. 纳滤技术的纳滤膜

1. 纳滤膜是以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一版种膜分离技术。权

2. 孔径在1nm以上，一般1-2nm（1纳米(nm)=0.001微米(um)）。是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为150－500左右，截留溶解性盐的能力为2－98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。

3. 纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。

3. 纳滤膜的基本信息

纳滤膜基本原理
在一张半透膜隔开水溶液时，加在溶液上并使其能刚好阻止纯溶内剂进入溶液容的额外压力称为渗透压，在一般情况下水溶液中的溶质浓度越高渗透压就越大。当溶液一端没有加压时，纯溶剂会通过半透膜向溶液中扩散，这种现象叫做渗透。相反在加溶液端所外加的压力超过了渗透压，则反而使得溶液中的溶剂向纯溶剂一侧流动，这个过程称为反渗透。纳滤膜分离技术正是运用了反渗透原理。
纳滤膜元件在以前称作疏松反渗透，其截留特性介于中空纤维超滤膜和反渗透膜之间，孔径大约在100-1000道尔顿。所以，纳滤膜元件对于水溶液中溶解的小分子有机物具有很高的脱除率。同时也对水溶液中的各种离子有一定的脱除率。纳滤水处理膜的性能主要由水通量和脱盐率来决定的。纳滤膜的水通量和脱盐率受压力、温度、浓度、流量、PH值、回收率等等因素说影响。

4. 纳滤膜的水渗透系数和溶质渗透系数是多少

利用孔模型分析膜孔结构

本文基于孔模型，从膜对NaCl溶液的透过实验中，得到8种膜的结构参数，实验结果表明，从溶质透过膜的参数与从溶剂透过膜的参数得到的膜结构参数并不一致。根据孔模型由溶质的Stokes半径γs得到的膜孔半径γp与根据透过溶剂而计算出的膜孔半径γω之间存在线性关系，对于CA膜，它们的关系式是：γω＝10.50(γp-1.739)，γp与γω之间的相关关系是0.9986，对于γp的标准偏差是0.14。
关键词：孔模型；膜结构参数；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

测定膜结构参数对于预测溶质透过膜的传递性能是很重要的。为了能测定膜的结构参数，出现了摩擦模型，孔模型，改进的孔模型，SHP模型等。Nakao和Kimura等针对单组分水溶液，将这些模型应用到超滤膜分离体系和纳滤膜分离体系，以不同溶质的渗透实验计算了超滤膜和纳滤膜的γp和Ak/△x值〔1-3〕。
本文通过膜对NaCl水溶液的透过实验，在确定不可逆过程热力学迁移方程中的三个参数后，基于改进的孔模型〔6〕，得到8种分离膜的结构参数，并比较了从溶质和从溶剂透过性能所得到膜孔结构参数的区别。这些膜对NaCl的脱除率在15%～99%之间，其中有部分膜是超滤膜。

1 理 论
压力驱动过程中膜的迁移过程可以用不可逆过程热力学来描述。Kedem和Katchalsky〔4〕基于线性非平衡热力学唯象理论提出如下的传递方程：

Jv＝Lp(△P-σ△π) (1)

Js＝ω△π＋(1-σ)Jv. (2)

利用Van't Hoff等式△π＝RT△Cs，则式(2)可以写成

Js＝P△Cs＋(1-σ)Jv. (3)

为解决膜二边平均浓度的问题，Spiegler等〔5〕将等式(3)改写成另一种形式：

Js/△C＝P＋(1-σ)(JvCln/△C) (4)

等式(3)、(4)是作为反渗透膜(具有高溶质分离率)的传递方程提出的，Nakao在他的实验中〔2〕说明等式(3)、(4)也适用于作为超滤膜的传递方程。
在这些等式中，膜的表征以三个传递系数表示：纯水透过系数Lp，溶质渗透系数ω或P和反射系数σ。但上述唯象方程属于黑箱模型，不能得到有关膜内部透过机理的情况，因此，出现一些利用膜结构来说明σ和P的传递模型。
Pappenheimer等提出了传递“孔理论”来计算通过毛细管的迁移过程，在这个理论中，溶质通量包括过滤流和扩散流，这二种流动都受到进入膜孔时位阻障碍和孔内摩擦阻力的影响。Verniory等人〔6〕利用Haberman和Sayre的计算和摩擦模型改进了这种“孔理论”，根据这种改进的孔理论，膜结构可以用参数σ和P来预测。假设圆柱形膜孔的孔径与孔长分别为常数rp和△x，并且球状溶质半径为rs，则溶质通量可表示成

(5)

这里Ak是总的贯通孔面积与膜有效面积之比，SD和SF分别是扩散流和过滤流的位阻因数，并且是rs与rp比值q的函数，其中：

SD＝(1-q)2 (6)

SF＝(1-q)2(1＋2q-q2) (7)

f(q)和g(q)是圆形壁面效应的修正因数，由Haberman和Sayre计算如下：

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)

将式(5)与式(3)相比较，则膜的参数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，纯水通量用Hagen-Poiseuille式表示，因此，纯水透过速率Lp可以写成：

Lp＝(r2p/8μ).(AK/△X) (12)

2 实 验
2.1 实验装置

实验装置如图1所示。

图1 实验装置示意图
1.原液池，2.微滤器，3.恒流泵，4.测试池，
5.微型电导检测器，6.磁搅拌子，6.硅压力传感器

2.2 实验条件和过程
首先，将膜充分润湿后置于测试池，用纯水预压1h，预压压力为膜最高实验压力的1.2倍左右。然后原液换成0.01mol/L NaCl溶液，测定不同压力时透过液流速JV和浓度C3，利用式(4)，根据Js/△C和JVCln/△C的关系，采用最佳拟合，得到膜性能参数σ和P，将σ和P代入(10)和(11)式，就能根据溶质的Stokes半径rs而算出膜孔半径rp和膜的Ak/△X值。在25℃条件下，NaCl-H2O体系的Stokes半径rs＝1.616×10-10m。
利用式(1)计算膜的Lp值。
将Lp值和由式(11)得到的Ak/△X值代入Hegen-Poiseuille式(12)中，则可得到根据透过溶剂而计算出的膜孔孔径rω。

3 结果和讨论
在测试压力范围内，透过液流速与压力成直线关系，并且实验中透过液通量与纯水通量几乎一致，因此，实验渗透压可以忽略不计。并且这也表明，实验过程中没有出现污染或严重浓差极化现象。
3.1 压力的影响
压力对脱除率的影响是很大的，随压力增加，R值也增加，R值增加到某个数值后，变化趋缓。因此，对于表示膜的特征来说，R不是一个很合适的参数。
3.2 膜性能参数的确定
用以下方法确定膜的三个迁移参数Lp、σ和P。
纯水透过参数Lp利用实验的透过速率从式(1)可以得到，渗透压△π忽略不计，参数σ和P则利用对数平均浓度Cln从式(4)中可以确定。从实验数值看，Js/△C和Jυ.Cln/△C是一相当好的直线关系，这样参数σ和P也可从这条直线的斜率和截距中求得。
8种膜的三个性能参数列于表1。

表1 膜的性能参数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

从表1可知，实验所用膜对NaCl的σ值在0.131～0.943之间。
3.3 膜结构参数的计算
根据改进的“孔模型”，式(10)的关系式可如图2所示，因此，在膜的σ值已知时，可从式(10)求出q值，再代入溶质的Stokes半径即可得到膜的rp值(＝rs/q)

图2 σ与q之间关系

列于表2的膜的另一个结构参数Ak/△X也是基于孔模型，采用式(11)从q值和实验数值溶质的渗透系数P计算得到。

表2 从孔模型中得到的膜结构参数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

若将膜的Ak/△X值和表1中的Lp值代入式(12)，则可得到由水的透过速率Lp得到的膜孔半径，以rω表示，结果见表3。
表3 由水的透过速率得到的膜孔半径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

比较表2和表3，可看到，rω与rp并不一致，并且rω大于rp。
不同文献〔1.3〕在利用“孔模型”时，提到由P得到的Ak/△X值与由Lp得到的Ak/△X值之间存在偏差，即从溶质透过膜参数与从溶剂透过膜参数得到的膜结构参数并不一致。
以rp对rω作图，可看到除了8#膜，其余膜的rp与rω几乎落在一条直线上，见图3。因8#膜为SPS膜，其余的均为CA膜。8#膜的rp与rω的关系不在直线上。也许，因材料不同，它的斜率和截距不同。

图3 rp与rω关系

除去8#膜的rp和rω值，对其余7种膜的rp和rω进行线性回归的结果是：

rp＝0.09527rω＋1.739 (13)

或者改写成

rω＝10.50(rp-1.739) (14)

rp与rω之间的线性相关系数是0.9986，对rp的标准偏差是0.14。因此，可以认为对于CA膜，在NaCl水溶液体系中，根据孔模型由膜性能参数σ和P得到的膜孔半径rp与根据透过溶剂而计算出的膜孔半径rω之间存在线性关系。
由式(14)和图3可知，当rp小于1.74×10-10m时，rω已为零，也即此时，膜的纯水透过速率为零。这与祝振鑫等〔7〕推导的当网络孔半径小到2.0×10-10m时，膜产率为零的推论非常相近。水分子半径为0.87×10-10m，也即当孔道小于两个水分子时，水分子即被卡住，使水不能流动。

4 结 论
本文利用孔模型，对8种膜的性能参数和结构参数进行了测定。实验表明，由溶质的Stokes半径基于孔模型得到的膜孔半径rp与从溶剂水的透过速率得到的膜孔半径rω并不一致，但存在线性关系。对于CA膜，在NaCl水溶液体系中，它们的关系是: rω＝10.50(rp-1.739)。相关关系是0.9986，对于rp的标准偏差是0.14。这也表明当rp小到1.74×10-10m时，膜的纯水透过速率为零。
对其它材料制成的膜的rp与rω之间关系有待进一步实验。

5. 8040的纳滤膜每一只膜每小时产多少水

8040中空纤维超来滤膜 如果是源放在 反渗透8040膜壳内的膜组件 产水量：900L/H-1440L/H 8040这结构的膜元件 膜面积大概在12-18㎡ 设计通量一般在，50-85L/h㎡ 还有一种膜 也有人称为8040，这种结构的就是自身带有膜壳，有4个活接借口的 这个结构的膜元件产水量在：1250L/H-2010L/H 这结构的膜元件 膜面积大概在25-30㎡，每个厂家膜面积都有差异 中空纤维超滤膜组件的设计通量都差不多 范围 希望能够帮助到您，如果您有疑问，可以联系我

6. 纳滤膜与RO膜有何区别

1、净化的水分子不同

纳滤膜：截留有机物的分子量大约为150-500左右，截留溶解性盐的回能力为2-98%之间，对单价阴离子盐答溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。

RO膜：可阻挡所有溶解的无机分子以及任何相对分子质量大于100的有机物，水分子可通过薄膜成为纯水，对水中二价离子的脱除率可达99.5%，对一价离子的脱除率也在95%以上。

2、应用范围不同

纳滤膜：可应用于水质的软化、降低TDS浓度、去除色度和有机物，它的大部分应用领域是饮用水的软化和有机物的脱除。

RO膜：广泛应用于太空水、纯净水、超纯水的制备；化工工艺中水的浓缩、分离、提纯及纯水制备；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水、中水及工业废水的回用。

3、工作原理不同

纳滤膜：纳滤是在压力差推动力作用下，盐及小分子物质透过纳滤膜而截留大分子物质，介于超滤和反渗透之间。

RO膜：采用反渗透方式，以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂。

7. 纳滤能否有效去除水中的COD BOD5和TOC

首先，纳滤膜（Nanofiltration Membranes)是80年代末期问世的一种新型分离膜，其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，约为-2000Da，由此推测纳滤膜可能拥有lnm左右的微孔结构，故称之为“纳滤”。纳滤膜大多是复合膜，其表而分离层由聚电解质构成，因而对无机盐具有一定的截留率。国外已经商品化的纳滤膜大多是通过界面缩聚及缩合法在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄分离层。
纳滤膜能截留纳米级（0.001微米）的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。
纳滤过程的关键是纳滤膜。对膜材料的要求是：具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、机械强度高、耐酸碱及微生物侵蚀、耐氯和其它氧化性物质、有高水通量及高盐截留率、抗胶体及悬浮物污染，价格便宜且采用的纳滤膜多为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。复合膜为非对称膜，由两部分结构组成：一部分为起支撑作用的多孔膜，其机理为筛分作用;另一部分为起分离作用的一层较薄的致密膜，其分离机理可用溶解扩散理论进行解释。对于复合膜，可以对起分离作用的表皮层和支撑层分别进行材料和结构的优化，可获得性能优良的复合膜。膜组件的形式有中空纤维、卷式、板框式和管式等。其中，中空纤维和卷式膜组件的填充密度高，造价低，组件内流体力学条件好;但是这两种膜组件的制造技术要求高，密封困难，使用中抗污染能力差，对料液预处理要求高。而板框式和管式膜组件虽然清洗方便、耐污染，但膜的填充密度低、造价高。因此，在纳滤系统中多使用中空纤维式或卷式膜组件。
在我国，对纳滤过程的理论研究比较早，但对纳滤膜的开发尚处于初步阶段。在美国、日本等国家，纳滤膜的开发已经取得了很大的进展，达到了商品化的程度，如美国Filmtec公司的NF系列纳滤膜、日本日东电工的NTR-7400系列纳滤膜及东丽公司的UTC系列纳滤膜等都是在水处理领域中应用比较广泛的商品化复合纳滤膜。
对于一般的反渗透膜，脱盐率是膜分离性能的重要指标，但对于纳滤膜，仅用脱盐率还不能说明其分离性能。有时，纳滤膜对分子量较大的物质的截留率反而低于分子量较小的物质。纳滤膜的过滤机理十分复杂。由于纳滤膜技术为新兴技术，因此对纳滤的机理研究还处于探索阶段，有关文献还很少。但鉴于纳滤是反渗透的一个分支，因此很多现象可以用反渗透的机理模型进行解释。关于反渗透的膜透过理论[2]有朗斯代尔、默顿等的溶解扩散理论;里德、布雷顿等的氢键理论;舍伍德的扩散细孔流动理论;洛布和索里拉金提出的选择吸附细孔流动理论和格卢考夫的细孔理论等。
纳滤膜的过滤性能还与膜的荷电性、膜制造的工艺过程等有关。不同的纳滤膜对溶质有不同的选择透过性，如一般的纳滤膜对二价离子的截留率要比一价离子高，在多组分混合体系中，对一价离子的截留率还可能有所降低。纳滤膜的实际分离性能还与纳滤过程的操作压力、溶液浓度、温度等条件有关。如透过通量随操作压力的升高而增大，截留率随溶液浓度的增大而降低等。
所以，纳滤膜可以去除大部分COD及BOD和TOC

8. 反渗透膜、超滤膜、微滤膜、纳滤膜，四种膜各自的优点及优势 不要百度百科上的，都看过了

反渗透精度要比超滤和微滤高 也就是过滤的更加细致 不过因为精度高 所以对水压有要内求 出水量小 有废水 一般容需要储水罐和增压泵 可以作到基本完全脱盐
也就是类似的蒸馏水了 常喝蒸馏水对人体不见的好
纳滤精度在反渗透和超滤之间 不过要求的设备成本高 一般很少用
超滤一般作为净水器所用 出水量适中 也可以过滤掉绝大多数有害物质 也保留些许矿物质 成本也低 设备安装方便 对水压没有什么要求
微滤和其他几个差不多 没有什么特点

9. 纳滤膜过滤的分子量范围是多少

纳滤膜能截留0.1-1
微米之间的颗粒。能允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过，但会截留住悬专浮物、细菌及属大分子量胶体等物质。纳滤膜的操作压力比反渗透的低，但价格比反渗透贵些，所以一般家用净水机主要是超滤和反渗透饮水机。工业来说，要看出水的具体要求，如果要达到纯水要求的话，就必须要用反渗透。
纳滤膜过滤性能还与膜的荷电性、膜制造的工艺过程等有关。不同的纳滤膜对溶质有不同的选择透过性，如一般的纳滤膜对二价离子的截留率要比一价离子高，在多组分混合体系中，对一价离子的截留率还可能有所降低。纳滤膜技术实际分离性能还与纳滤过程的操作压力、溶液浓度、温度等条件有关。如透过通量随操作压力的升高而增大，截留率随溶液浓度的增大而降低等。

10. 垃圾渗沥液污水处理的纳滤系统为啥有气泡，纳滤系统的通量管有好多气泡上浮。

垃圾渗沥液是垃圾填埋后发生的一系列复杂的水动力学和物理化学过程所产生的废液，它的组分特征和产生速度与填埋场的天气、垃圾的种类、填埋场的运行时长都密切相关．一般每1000g垃圾渗沥液中含有2～15g的固体物质，其组分中盐类约有1．3～12．3g(单价盐占很大比例)、氮素0．3～2g(氨氮占97%)以及少量的重金属(0．005～0．004g)
目前已有多种压力驱动膜用于垃圾渗沥液的处理，仅在德国就有超过70座基于膜技术的垃圾渗沥液处理厂在运行．因其对几乎所有污染物都有很高的截留率，RO膜在垃圾渗滤液处理方面得到了广泛的使用，而NF的应用较少．纳滤膜在德国有少量的工程应用，在法国、芬兰和瑞典有一些中试和实验室规模的研究，处理的对象主要是一些低浓度的垃圾渗沥液．在我国，NF在垃圾渗沥液处理工程中的应用常见于二级生化出水的深度处理，而采用RO-NF双膜联用，使用NF对RO过滤浓水脱盐的应用较少．将纳滤膜用于垃圾渗沥液处理需注意的问题主要有:①为减轻纳滤膜污染，使其在运行过程中保持较高的通量水平，需要对纳滤的进水进行预处理，通常可采用微滤、超滤等方法去除原水中的大分子和悬浮物等杂质;②若将NF作为污水处理的最后一步处理工艺，则需要在整体工艺设计时与其他工艺组合，比如水中氨氮类物质可使用生化法去除、NF过滤产生的浓水可采用活性炭吸附或者高级氧化的方法;此外，NF产水如需回用，产水中的单价盐含量也需要根据实际的水质要求考虑进一步脱除;③当进水中氨氮浓度较高时宜先采取氨吹脱、A/O式MBR进行硝化反硝化等方式去除水中高浓度氨氮，再进入NF系统以保证出水水质;④若采用NF-RO双膜组合工艺，可使用NF处理RO过滤的浓水，提高整个系统的水回收率，减少浓水处理量，同时可作为夏季降雨量大时的应急污水处理单元．