微滤、超滤和纳滤

微滤、超滤和纳滤压力差膜分离

微滤（MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)分离类似于过滤，用以分离悬浮微粒或含溶解的溶质的液体。

1)

微滤

2)超滤

3)纳滤

4）反渗透压力驱动膜(PDM)原理图例1：上海市世博园区直饮水经过臭氧活性炭＋超滤深度处理据文广传媒2010年1月20日讯上海世博会期间，不用自带水进入园区，在园区内可以直接喝上优质的自来水。承担着世博区域供水任务的南市和临江两大水厂，从去年起，就投资了10多亿元进行全面改造，引入世界先进的臭氧活性炭深度处理技术等，以提升出厂水质。其中，南市水厂的深度处理制水工程，已于去年12月31号试通水；临江水厂的深度处理制水工程于今年3月底试通水。两座水厂每天可为园区及周边居民提供110万吨的优质自来水。

出厂水先初滤，然后用活性炭过滤，再用超滤膜，紫外线消毒。为了让游客能在世博园区随时喝到优质安全的饮用水，相关部门在园区内设计了人性化的饮水点。

世博园直饮水确定由我国膜企业龙头——立昇提供超滤膜和百个饮水台日前，上海世博会直饮水技术解决方案最后敲定，世博组委会与技术提供方签署了合作协议。世博园将设立100个直饮台，直饮台设计方案也已确定，所有园区直饮台于3月安装到位。世博园直饮水将采用世界领先的“活性炭＋PVC合金超滤膜＋紫外线”处理工艺，超滤膜和直饮台均由国内著名膜企——立昇企业提供。该技术细菌去除率达到99.9999%，病毒去除率达到99.99%，水资源利用率达99%，水质卫生标准优于欧盟标准。世博会期间，各国观众将高达7000万，解决园区直饮水问题，可以方便观众饮水，也可减少瓶装水供应量，与“低碳世博”的理念相符。立昇饮水台据了解，世博园A、B、C、D四个区域，将设立100个直饮水台，每相隔100米设置一个直饮台，每个直饮台有8～12个不等出水口，可保证1000多观众同时饮水，每天可为45万人提供优质直饮水。8.2微滤(MF)技术8.2.1微孔过滤和微孔膜的特点

微孔过滤技术始于十九世纪中叶，是以压力差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。实施微孔过滤的膜称为微孔膜。微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm左右，过滤粒径在0.025～10μm之间，操作压在0.01～0.2MPa。到目前为止，国内外商品化的微孔膜约有13类，总计400多种。

1微滤(MF)——8.2.2微滤膜的性能(1)物理机械性能：厚度一般90-170μm，以精密测厚计测定。弹性模量（断裂伸长）是用一定大小的试样在材料试验机上进行。各向同性是以染料吸留试验判断。(2)通量和堵塞：微孔膜的通量测定一般是在一定真空度下（如700mmHg下）以纯水为透过介质进行的（如下图所示），堵塞是以通量下降速率来表示如下图所示：图4-18美国Millipore公司两种膜通量

性能标称孔径(μm)泡点压力(kg/cm2)平均孔径(μm)通量[ml/cm2.min]0.224.60.23112.80.453.00.43643.0(3)化学相容性：由于膜所处理的物料是各种各样的，故对膜的化学相容性就有一定的要求，即膜不应被所处理的物料溶胀，溶解和发生其他化学反应，也不应对被处理的物料产生不良的影响。这方面主要取决于膜材料。(4)细菌截留：基本的方法是用要试验的膜过滤某一种类的细菌，培养滤过液，若滤过液不变浊（无菌），则可证明该膜对这种细菌是可截留的。也可显微镜观测滤前和滤后细菌数目的变化。(5)可萃取物和灰分：可萃取物的测定是将膜样品放在沸水中煮沸一定的时间，看前后重量之变化，分析水中的成分可知主要的可萃取物。灰分在化学分析膜上截留的物质中是十分重要的，一定要先知道膜的灰分含量做为本底，以从测定中扣除这一本底。(6)毒性：这对医疗应用尤为重要，一般是将120cm2的膜剪成碎片于20ml生理盐水中，于70℃萃取一定时间，之后按50mg/kg的量注入小白鼠体内进行对照试验。8.2.3微滤(MF)膜材料微滤主要以筛孔机理进行分离，没有特殊选择标准，大多数聚合物都可用来制备这类膜。主要据原料来源，价格，制膜难易，强度，化学稳定性，耐热性和毒性等，结合具体分离的对象、介质和各种要求来进行选择。荷电材料和亲和材料也是优先考虑的。无机膜材料近年来兴起很快。相对于聚合物材料，无机膜材料有其显著的三大特点，热稳定性、化学稳定性和机械强度。即可据实际需求选择所要的无机膜材料：玻璃、金属、陶瓷、炭和沸石及其他廉价无机物等。部分无机材料的熔点材料熔点℃材料熔点℃Pd不锈钢NiC沸石1550>10001455耐热800℃以上耐热500℃以上Al2O3ZrO2TiO2SiC高硅玻璃石英玻璃20502770160525001510（软化）1650（软化）无机材料的化学稳定性也很突出，通常适用于任何pH范围和有机溶剂，也不会产生微生物引起的生化降解等。如C，除强氧化剂（王水、浓H2SO4、浓HNO3、Cr2O2-7、MnO4-），对其他试剂都是稳定的。无机材料大多硬而脆，可承受高压和自支撑。8.2.4微滤(MF)膜的制备技术l

烧结法（只能制备微滤膜）l

拉伸法（只能制备微滤膜）l

径迹蚀刻法（只能制备微滤膜）l

相转化法（制备高分子微滤膜和超滤膜）l

溶胶-凝胶法（制备无机膜）l

阳极氧化法（制备金属微孔膜）8.2.5微孔过滤技术应用领域（1）微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。（2）微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。（3）气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。（4）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。

微孔过滤、超滤和反渗透技术的原理和操作特点比较分离技术类型反渗透超滤微孔过滤膜的形式表面致密的非对称膜、复合膜等非对称膜，表面有微孔微孔膜膜材料纤维素、聚酰胺等聚丙烯腈、聚砜等纤维素、聚氯乙烯(PVC)等操作压力/MPa2～1000.1～0.50.01～0.2分离的物质分子量小于500Da的小分子物质分子量大于500Da的大分子和细小胶体微粒0.1～10μm的粒子分离机理非简单筛分，膜的物化性能对分离起主要作用筛分，膜的物化性能对分离起一定作用筛分，膜的物理结构对分离起决定作用水的渗透通量/(m3.m-2.d-1)0.1～2.50.5～520～2008.2.6膜污染定义

由于与膜存在物化作用或机械作用，进料中的微粒、胶体或溶质在膜表面或孔内发生吸附、凝聚和沉积，使膜孔径变窄或堵塞，其透过通量和分离性能也有不可逆的变化，这一现象谓之膜污染。膜污染的影响因素1．膜的物化性质

1)膜的亲水性和表面张力亲水性好的膜，膜表面与水成氢键，不疏水溶质接近膜表面时，要打破这一氢键结合，这需能量，膜耐污染；而疏水膜表面无氢键形成，疏水溶质接近膜表面时，则膜易被污染。

2)膜的荷电性荷电膜处理同离子溶质的料液，由于荷电排斥，也不易污染。膜污染的影响因素2．膜的结构对称结构的膜耐污染不如相同孔径的不对称膜；两面双皮层的膜耐污染不如相同孔径的单皮层的膜；膜孔径分布窄（截留分子量窄）的膜耐污染性好；表面光滑的膜耐污染性好。膜污染的影响因素3．进料的组成和性质进料会与膜有相互作用：静电作用：膜表面电荷与溶液中荷电介质相同时，相互排斥，膜不易被污染；反之则易被污染；范氏压力：溶质和膜亲水，则之间吸引力弱，溶质不易污染膜；其他：进料浓度，温度，pH，离子强度，溶质分子大小和形状等。膜污染的控制据影响污染的因素，相应的控制污染的方法如下：膜材料的选择、注意材料的亲水性和荷电性等；选择合适结构的膜，包括膜的对称性，皮层结构，孔径大小及其分布，膜表面粗糙度等；选择合适的膜组件，合适的操作参数（如压力，流速，回收率等）；选择合适的进料的浓度，pH，温度，离子强度等。8.2.7膜的清洗1膜清洗必要性和注意事项必要性：消除污染物，使水通量恢复，使膜寿命延长，能耗降低等。注意事项：1)膜的物化特性，如耐温，耐酸、碱，耐氧化性等；

2)污染物特性，如种类，可溶解性，可氧化性，可酶解性等。膜的清洗2膜清洗方法和效果物理法：主要有高流速水冲洗，气水反冲洗，海绵球机械清洗，抽吸清洗，电脉冲清洗等。化学法：主要有酸、碱、表面活性剂、络合剂、杀菌剂、酶、氧化剂和其他添加剂等。清洗效果：通量恢复，流程压差降减少等。8.3超滤技术8.3.1超滤技术的发展历史超滤(UF)是在压差推动力作用下进行的筛分过程，它介于微滤和纳滤之间，膜孔径范围为1nm~0.1μm。

1．超滤技术的发展历史2．我国超滤技术的发展

1．超滤技术的发展历史超滤(UF)现象在130多年前就已经被发现，最早使用的超滤膜是天然的动物脏器薄膜。1861年Schmidt用牛心包膜截取阿拉伯胶，堪称世界上第一次UF试验，但UF一直作为一实验工具而未发展。1907年Bechhold比较系统地研究了超滤膜，并首次采用了“超滤”这一术语。到1960年，在Loeb-Sourirajan试制成功不对称反渗透CA膜的影响下，1963年Michaels开发了不同孔径的不对称CA超滤膜。1965～1975是UF大发展的阶段。膜从CA扩大到PS(聚苯乙烯)，PVDF(聚偏二氟乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PAN(聚丙烯腈)，PES(聚醚砜)和Ny尼龙等。截留分子量从103~106，孔径从1～100nm，组器形式有实验室型，板式，管式，中空纤维式和卷式。

目前，UF广泛用于电子、电泳漆、饮料、食品化工、医药、医疗用人工肾和环保废水处理及回收利用等各个领域，

超滤在工业上的大规模应用，是近30年的事。超滤技术应用的历史不甚长，但因其具有独特的优点，使它已成为当今世界膜分离技术领域中独树一帜的重要的单元操作技术。

2．我国超滤技术的发展

我国对超滤技术的研究较国外要晚10年左右。二十世纪70年代中期起步，80年代大发展，90年代获得广泛应用。

1983~1985年第六个五年计划的后期，我国合作研制成功了聚砜中空纤维式超滤膜和组器。

1986~1990年和1991~1995年国家第七、八个五年计划，也都把超滤技术的研究开发列入其中。通过国家“七五”、“八五”科技攻关，在原有70年代中期研制成功的醋酸纤维管式超滤膜和80年代中期研制成功的聚砜中空纤维超滤膜的基础上，又先后研制成功了一批耐高温、耐腐蚀、抗污染能力强、截留性能好的膜和组器。同时，在荷电膜、合金膜、成膜机理、膜污染机理等方面的研究也取得了一定的进展。目前，我国用于超滤技术的膜材料已有10多个品种；板式、管式、卷式、中空纤维式等组器形式齐全；切割分子量从几千到十几万，主要用于电泳漆回收、酶和蛋白等的浓缩、废水处理、食品加工等领域。8.3.2超滤的基本原理

开始一般认为超滤是一种筛孔分离过程。在静压差为推动力的作用下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，一般称为滤出液或透过液，而大粒子组分被膜所阻拦，使它们在滤剩液中浓度增大。按照这样的分离机理，超滤膜具有选择性表面层的主要因素是形成具有一定大小和形状的孔，聚合物的化学性质对膜的分离特性影响不大。

4-1许多年后，发现情况并非如此。除了机械筛分作用外，还有两个因素决定膜的分离特性：其一，溶质、溶剂和膜材质之间的相互作用，这些作用力包括范德华力、静电力、氢键作用力等，溶质分子在膜表面或膜孔壁上受到吸引或排斥都会影响膜对溶质的分离效果。其二，膜的平均孔径和孔径分布影响膜的分离特性。超滤过程实际上同时存在三方面的情形：①溶质在过滤膜表面以及膜孔中产生吸附；②溶质的粒径大小与膜孔径相仿，溶质在孔中停留，引起阻塞；③溶质的粒径大于膜孔径，溶质在膜表面被机械截留，实现筛分。

超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物，胶体分散液，乳液。也可以用来分离低分子量溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。其操作静压差一般为0.1～1MPa，被分离组分的直径大约为0.005～0.1μm。所用膜常为非对称膜，膜孔径为10-3~10-1μm，膜表面有效截留层厚度较小(0.1~10μm)，操作压力一般为0.2～0.4MPa(2～4kg／cm2)，膜的透过速率为0.5～5m3／(m2·d)。

浓差极化严重影响膜的透过量。超滤膜的过滤过程三种模型1．微孔模型2．渗透压模型3．凝胶极化模型8.3.3超滤膜

1．超滤膜的结构

2．超过滤膜的制备

1．超滤膜的结构

超滤膜可分为对称膜和非对称膜。对称膜，又称各向同性膜，指各向均质的致密或多孔膜，物质在膜中各处的渗透速率相同。非对称膜，又称各向异性膜，是由一个极薄的致密皮层(决定分离效果和传递速率)和一个多孔支撑层(主要起支撑作用)组成。不对称膜又分为两类：一类为整体不对称膜(膜的皮层和支撑层为同一种材料)；另一类为复合膜(膜的皮层和支撑层为不同种材料)。

2．超过滤膜的制备

1)各向同性膜的制备。首先将高分子膜材料用溶剂直接溶解，所得料液经脱泡后，采取普通的流延法将其刮成薄层，并使溶剂蒸发即可得到均质薄膜。2)各向异性膜的制备。首先将高分子膜材料、溶剂和添加剂按一定比例配料，待完全溶解后进行真空脱泡。其次以流延法将料液倾倒在玻璃板上，以刮刀刮成一定厚度的薄层，并在适当条件下，控制蒸发速度，另一部分溶剂蒸发掉．最后，连同玻璃板一起，将膜置于冰水中凝胶定型。3）不同孔径超滤膜的制备

在控制温度、湿度、蒸发时间、冷浸温度等条件不变的情况下，改变膜材料、溶剂和添加剂的配料比，即可制成不同孔径的膜。超过滤膜的基本性能主要包括：水通量；截留率；化学物理稳定性(包括机械强度)。一般的要求是有较大的水通量，较高的截留率和较好的化学物理稳定性。超过滤膜若使用恰当，能连续运转1~2年。暂时不用时，可保存在1％甲醛水溶液或者50％甘油水溶液中。

8.3.4超过滤装置

超过滤装置一般由若干超过滤组件构成。通常也可分为板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式等四种主要类型。

由于超过滤法处理的对象液体大多含有水溶性高分子，有机胶体、多糖类物体及微生物等，这些物质极易粘附和沉积于膜表面上，造成严重的浓差极化和堵塞。为尽量减弱此等因素所造成的透水量衰减情况，通常必须大幅度提高原液的流量，以加快线速度(超过1m/s)使传质强化，从而最大限度地缩小由于极化或沉积所导致的不利影响。

此外，为消除浓差极化等的影响，在超滤器的实际使用中，还往往采用湍流促进器。例如安装螺旋导流板，网栅或通以泡沫塑料球等，均可提高组件的水通量。

一般说来，当原水中含有易产生凝胶的溶质或存在一定量悬浊物时，采用管式和板式组件为宜。不过，不论采用哪种形式的组件，待超滤的原水，最好都进行一定的前处理，特别是对一些水质较差，浊度较高的原水、均需要采取严格的前处理措施。

1．薄层流道超滤组件

薄层流道超滤组件是一种内压管式膜组件，此组件的主要优点是，在低流量下可达到高线速和大通量。

4-22．中空丝型超滤组件

中空丝型超滤组件是以特殊的丙烯腈为原料，在一定条件下拉丝而成的膜。中空丝膜与一般的超过滤膜相比较，有以下优点：1)化学稳定性好，在pH值为2~10范围内，可使用1年以上。有抗氯和抗其他有机溶剂的性能。2)可随时反冲洗，这对通常的膜组件是不可能的。反冲洗是每隔30~60分钟自动进行的。3)与众不同的是，这种中空丝膜的内外两表面上都有活化层。因此，从两面任何方向都能滤过。4)对含有较多沉淀物的被处理液，也可使用。它的主要处理对象液体是高、低粘性液体和含悬浮物的淤水等。

8.3.5超滤技术的应用超滤膜的典型应用是从溶液中分离大分子物质和胶体，所能截留的溶质分子量范围为500~1000000。它已广泛用于食品、医药、工业废水处理、超纯水制备及生物技术工业，其中最重要的是食品工业，乳清处理是其最大市场；在工业废水处理方面应用得最普遍的是电泳涂漆过程；在超纯水制备中超滤是重要过程。城市污水处理及其他工业废水处理以及生物技术领域都是超滤未来的发展方向。虽然超滤的应用领域很广，但其主要应用还是在于溶液的净化、分离和浓缩方面，且多采用错流操作。

1.水处理中的应用工业废水处理城市污水处理水的净化——直饮水制备、水的深度处理回用等超纯水制备例1：滢格膜超滤被欧盟选中试验超滤＋超声波处理纺织废水据慧聪水工业网2010年1月15日讯德国滢格公司被欧盟选中参与其超滤＋超声波处理纺织废水试验项目。该项目由欧盟发起并资助，项目目的是试验是否可以用超滤＋超声波的组合工艺取代成本昂贵的反渗透工艺，成功地、经济地去除纺织废水中的有机物质（比如染料）。

超滤工艺通过物理方式去除原水中的固体、颗粒、细菌、病毒等。在选用参与试验的超滤膜时要求很高，最终选定滢格的多孔超滤膜。滢格公司做了大量试验和研究，从膜工艺方面及系统方面进行优化，以达到项目的要求。

例2：天津膜天膜中空纤维超滤技术正在广泛应用于污水处理中国水网2010年3月讯天津开发区一展厅内，一个普通的水族箱，中间有一层隔板，板的一边是混浊的污水，另一边是清水，经过中空纤维超滤膜处理，乌黑的垃圾液变得无色透明，数条金鱼畅游其间。例3：在超纯水制备中的应用

使用自来水预过滤超滤或微滤反渗透阴、阳离子交换树脂混合床超滤分配系统微滤使用点微滤8.4纳滤8.4.1纳滤的发展概况

纳滤是20世纪70年代中后期开发的一种新型膜分离过程。由于其操作压力较低(1.0MPa)，对一、二价离子有不同选择性，对小分子有机物有较高的截留率、节能等特点，在90年代以后得到了迅速发展，它是近20年来发展起来的一种新型膜分离技术。

纳滤是近年来国际上膜分离技术领域研究的热点。美国、日本等国的企业界和科研机构对纳滤膜的开发十分重视。纳滤的研究可以追溯到20世纪70年代中后期用哌嗪与均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯通过界面聚合得到了NS-300膜。后来，一些犹太科学家相继研制出了一系列化学性能异常稳定的纳米膜，当时命名为选择性反渗透(简称SelRO)。

20世纪80年代初期，美国FilmTec的科学家研制了一种薄层复合膜(NF-40、NF-50、NF-70)，由于其表面孔径处于纳米级，能去除尺寸约1nm的分子，因而简称纳滤膜；到了90年代，纳滤膜得到飞速发展，针对不同的应用领域相继开发了一批分离性能独特的纳滤膜，并已实现商品化，如NTR-729HF，NTR-7250，NTR-7400，NF-45，NF-90，SU-600等。目前国际上已商品化的纳滤膜多为复合型纳滤膜。

我国从20世纪90年代才开始研究纳滤，初期把纳滤膜称为“疏松型”反渗透膜或“紧密型”超滤膜。1993年，高从堦院士在兴城会议上首次提出了纳滤膜概念，自此纳滤膜技术才开始受到国内膜分离和水处理领域的科技工作者的广泛关注，并在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜、S-PES涂层纳滤膜、芳香聚酰胺复合纳滤膜和其他荷电材料的纳滤膜；对纳滤膜分离性能和机理行了实验研究，并取得了一定进展。上海原子核研究所膜分离中心近年来在超滤膜的基础上通过选用多元酚、多元胺和多元酰氯，采用界面缩聚的方法对超滤膜进行改性得到了具有较好分离效果的纳滤系列复合膜：聚芳酯复合膜NF-1、芳香聚酰胺复合膜NF－2、聚哌嗪酰胺类复合膜NF-3。与国外相比，我国纳滤技还处于起步阶段，膜的研制、膜组件及其应用都比较落后。

8.4.2纳滤膜材料与制备

基于不同的出发点，纳滤膜的分类有许多方法。(1)按膜的材料分纳滤膜有醋酸纤维素及其衍生物膜、芳香族聚酰胺膜、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)等。(2)按膜的结构特点分纳滤膜有一体化的不对称膜和复合膜，如溶液相转化的CA膜属非对称膜之列，其表皮层致密，皮下层比较疏松。通用的复合膜大多是用聚砜多孔支撑膜制成，而表层致密的芳香族聚酰胺薄层是以界面聚合法形成的。

(3)按膜的传递机理分

膜可分为活性膜和被动膜。活性膜是在透过膜的过程中透过组分的化学性质可改变；被动膜是指透过膜前、后的组分没有发生化学变化。目前所有的纳滤膜都属于被动膜。(4)按制膜工艺分纳滤膜有溶液相转化膜、熔融热相变膜、复合膜和动力形成膜等，如CA膜为溶液相转化膜，CTA中空纤维为熔融热相变膜。目前卷式普遍用的为芳香族聚酰胺复合膜。

(5)按膜的功能和作用分

纳滤膜属渗透膜范畴，渗透压在膜的传递过程中起重大作用。(6)按膜的使用和用途分膜可分为低压膜、超低压膜等，纳滤膜属于超低压膜。(7)按膜的外形分

纳滤膜可制成膜片、管状膜和中空纤维膜形状。商用的纳滤膜组件多为卷式，另外还有管式和中空纤式。

1．纳滤膜材料纳滤膜的成膜材料基本上与反渗透膜材料相同。已商品化纳滤膜的膜材质主要有以下几种：醋酸纤维素(CA)，磺化聚砜(SPS)，磺化聚醚砜(SPES)、聚酰胺(PA)和聚乙烯醇(PVA)等。除了以上膜材质外，还有用甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯聚合物和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)/聚砜(PSF)制备复合膜。无机材料制备的纳滤膜商品化程度还不够高，但是由于无机材料同有机高分子材料相比，具有耐高温，耐化学溶剂等特点，所以，无机纳滤膜的研究也越来越受到了人们的重视。例如，研究了新的陶瓷纳滤膜的性能和过滤能力。表明新型陶瓷纳滤膜在纳滤范围内具有分离性能并且其渗透能力明显优于其它聚合体纳滤膜。又如，研究了氧化铝不均匀纳滤膜对二元NaCl和CaCl2

电解液以及三元NaCl-CaCl2

混合物的分离过程中的PH和压力因素。实验数据显示支撑的氧化铝膜的化学稳定PH范围为4～10。陶瓷纳滤膜同有机高分子纳滤膜相比，在热稳定性、化学稳定性、机械稳定性等方面有明显优势，适合分离离子和小分子的需求，特别是在恶劣环境中的应用要求。2．纳滤膜制备纳滤膜的制备方法主要有L-S相转化法，共混法，荷电化法和复合法等，目前使用最多最有效的方法是复合法，也是生产商品化纳滤膜品种最多产量最大的方法，该方法是在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄表层。复合膜包括基膜的制备，超薄表层的制备及复合。无机材料纳滤膜一般采用溶胶-凝胶法制备。（1）基膜的制备常用的基膜的材质有聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯、聚烯烃等。基膜制备可以将均相制膜液中的溶剂蒸发，或在制膜液中加入非溶剂，或使制膜液中的高分子热凝固，使制膜液由液相转化为固相，可以由单一高聚物形成均相膜。（2）超薄表层制备及复合主要有涂敷法、界面聚合法、就地聚合法、等离子体聚合和动力形成法等。涂敷法是重要的制膜方法，就是将多孔基膜的上表面浸入到聚合物的稀溶液中，然后将基膜从溶液中拉出阴干或将高聚物制膜液涂刮到基膜上后，经外力将膜液压入基膜的微孔中，再转化成膜。纳滤膜可制成膜片、管状膜和中空纤维膜形状。商用的纳滤膜组件多为卷式，另外还有管式和中空纤维式。8.4.3纳滤膜的分离性能

纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，但制作比反渗透膜更精细。日本学者大谷敏郎对纳滤膜进行了具体的定义：操作压力≤1.50MPa，截留分子量200~1000，NaCl的截留率≤90％的膜可以认为是纳滤膜。

纳滤与反渗透相比若达到同样的渗透通量，纳滤工艺所需压差要低0.5~3MPa，因此纳滤又被称为低压反渗透或疏松反渗透。由于具有尺寸更大的孔结构，因而纳滤膜三维交联结构更疏松，即网络具有更大的立体空间。不少纳滤膜表面荷负电，对不同电荷和不同价态的离子有不同的Donnan效应，纳滤膜的这些孔径和表面特征决定了其独特的分离性能。

表

纳滤和反渗透的截留特性比较溶

质RONF单价离子(Na+，K+，Cl-，NO3-)>98％<50％二价离子(Ca2+，Mg2+，SO42-，CO32-)>99％>90％细菌、病毒>99％>99％微溶质(Mw>100)>90％>50％微溶质(Mw<100)0~99％0~50％8.4.4纳滤膜的分离原理

纳滤膜处于超滤和反渗透两者之间，且大部分为荷电膜，其对无机盐的分离行为不仅由化学势梯度控制，同时也受电势梯度的影响，即纳滤膜的行为与其荷电性能，以及溶质荷电状态相互作用都有关系。其传质机理根据分离对象的不同，主要有以下两种类型。1．纳滤膜分离非电解溶液时的传质模型2．纳滤膜分离电解质溶液时的传质模型

8.4.5纳滤膜装置(设备)与纳滤的应用

纳滤膜设备

NF膜装置(设备)主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维四种类型，与RO类同。

纳滤膜的主要应用

纳滤(NF)膜是介于反渗透(RO)膜及超滤(UF)膜之间的一种新型分离膜，由于其具有纳米级的膜孔径、膜上多带电荷等结构特点，因而主要用于以下几个方面：①不同分子量的有机物质的分离；②有机物与小分子无机物的分离；③溶液中一价盐类与二价或