納濾技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展及存在問題

1、納濾技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展及存在問題芮玉青，王薇，杜啟云(天津工業(yè)大學(xué)中空纖維膜材料與膜過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300160)[摘要】納濾是介于反滲透和超濾之間的一種膜分離技術(shù)，是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前，納濾技術(shù)在水處理領(lǐng)域已經(jīng)得到日益廣泛的應(yīng)用。綜述了納濾膜在工業(yè)廢水、海水淡化、飲用水、地下水和地表水處理中的應(yīng)用：討論了納濾膜的污染問題，對兩類較難處理的膠體污染和生物污染提出了相應(yīng)的解決辦法；最后討論了應(yīng)用NF膜的經(jīng)濟(jì)效益。[關(guān)鍵詞]納濾膜

2、；水處理；膜污染[中圖分類號】TQ0288[文獻(xiàn)標(biāo)識納濾(Nanofihration，簡稱NF)的研究始于20世紀(jì)70年代末納濾膜具有以下特點(diǎn)：納濾膜的孔徑介于反滲透膜和超濾膜之間，其孔徑范圍在納米級。納濾膜通常表面荷負(fù)電，對不同電荷和不同價(jià)數(shù)的離子又具有相應(yīng)不同的Donann電位，納濾膜的孔徑和表面特征決定了其獨(dú)特的性能；納濾膜的分離機(jī)理為篩分和溶解擴(kuò)散并存。同時(shí)又具有電荷排斥效應(yīng)，可以有效地去除二價(jià)和多價(jià)離子和相對分子質(zhì)量大于200

3、的各類物質(zhì)?？刹糠秩コ龁蝺r(jià)離子和相對分子質(zhì)量低于200的物質(zhì)：納濾膜又有低操作壓力、高通量和相對低的操作與維修費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)由于擁有這些優(yōu)勢條件NF膜在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)越來越多。納濾技術(shù)已經(jīng)在它的主要應(yīng)用領(lǐng)域——水處理領(lǐng)域，得到日益廣泛的應(yīng)用。l納濾膜在水處理中的應(yīng)用基于納濾膜的孔徑大小范圍和選擇分離機(jī)理納濾膜技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用在水處理領(lǐng)域。11在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用(1)電鍍廢水處理。SalzgitterFlachstahl電鍍

4、廠采用膜技術(shù)處理鍍鋅廢水?；厥掌渲械腪n2和H2S04。處理設(shè)備包括預(yù)過濾、3個(gè)UF單元(3x14m2)和3個(gè)連續(xù)NF單元(270m2)。實(shí)驗(yàn)表明：NF階段的滲透通量為325t／(m2h)，鋅離子截留率為992％，鐵離子截留率為998％，而H2sO。的截留率低于30％，濃縮液中鋅離子的質(zhì)量濃度20g／L。H2sO。的回收率為70％。達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。(2)紡織廢水處理。JMGoz61vezZafrilla等用NF90納濾膜處理某紡織印染廢

5、水，COD和鹽的截留率分別達(dá)99％和75％～95％。經(jīng)其處理后的廢水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。這說明，用NF膜處理紡織廢水是可行的。(3)染料制造業(yè)廢水處理。染料制造業(yè)的廢水中含有很多有毒的有機(jī)殘留物然而由于廢水中所含物質(zhì)的可變性用傳統(tǒng)方法處理的污水往往不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，這些方法處理費(fèi)用往往很高。因此，NF和RO結(jié)合的膜集成處理方法應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)驗(yàn)表明：采用NF和RO結(jié)合的膜集成工藝處理某染料生產(chǎn)廢水，COD截留率984％，色度截留率996％，

6、對RY145和RB5兩種染料的截留率分別是966％和532％。NF—RO膜集成法極大地增加了污水的回收效率廢水中的染料可回收使污水達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，NF—RO膜集成法巧妙解決了RO膜低通量和NF膜低分離性的問題。(4)土壤酸性瀝出液處理。每年，數(shù)百萬噸的金屬進(jìn)人地球土壤中對地球環(huán)境、生態(tài)平衡和生物健康造成極大的危害。目前，很多國家的學(xué)者開始積極研究去除土壤中污染物質(zhì)的方法。LMtega等先用硫酸做洗滌劑清洗土壤，得到有重金屬離子的酸

7、性瀝出液再用兩種商業(yè)納濾膜(Desal5DK和NF一270)截留清洗的土壤酸性瀝出液中的金屬離子，金屬離子截留率在62％～100％，二價(jià)離子的截留率明顯高于一價(jià)離子，對TOC有很高的截留效果，達(dá)到70％～89％。研究證明，應(yīng)用納濾膜來處理土壤的酸性瀝出液是可行的。地表水和地下水資源受到嚴(yán)重污染。納濾膜因其對低分子質(zhì)量中性溶質(zhì)分子的篩分作用，可以有效地除去水中的農(nóng)藥殘留物。具有良好的截留效果。ALAhmad等將4種納濾膜NF90、NF20

8、0、NF270和DK的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)NF90擁有最好的分離截留性能。對藥物樂果的截留率大約在85％。對阿特拉津的截留率大于95％NF270則擁有最好的滲透通量。JRadjenovic等用NF和RO膜截留地下水中的藥物成分。結(jié)果表明，NF和RO膜擁有很好的截留性能。對所有的藥物的截留率均85％。它們對有害物質(zhì)如對乙酰氨基酚截留率為48％～73％，吉非貝齊為50％～70％，甲芬那酸為300／050％。2NF的膜污染膜分離技術(shù)應(yīng)用過程中

9、所面臨的最大問題之一是膜的污染和劣化。目前，較難處理的是膠體污染和生物污染。21膠體污染MingWu等在用NF膜處理半導(dǎo)體磷化銦廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)膠體和無機(jī)物對膜的污染主要有兩種形式：濾餅層的形成和銦與膜的結(jié)合污染。磷化銦微粒在膜表面的沉積會造成可逆的濾餅層膜污染，可化學(xué)清洗去除。然而，溶解的銦固體會與納濾膜表面結(jié)合形成不可逆污染。根據(jù)以上的研究，在處理該廢水時(shí)使用層流儲水槽的回收系統(tǒng)能減小膜污染。22生物污染大量微生物在膜表面的堆積，會造成膜

10、的生物污染。在NF或RO上，生物污染會導(dǎo)致通量的減少和所需壓力的增加。通過以下方法可以控制生物污染：(1)去除原水中的可降解成分；(2)保證所用化學(xué)藥品的純凈；(3)使用有效的清洗方法。研究和實(shí)踐應(yīng)用表明：根據(jù)污染原水水質(zhì)選擇合理有效的預(yù)處理工藝、正確選擇納濾膜種類和組器構(gòu)型、優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)、選擇正確高效的膜清洗工藝，可有效防止和減輕膜污染，延長膜的使用壽命。如通過選擇特定荷電性能的納濾膜可顯著提高納濾膜的抗有機(jī)物污染能力從而可大大降低膜