第6章_纳米膜过滤技术

1、6.1.16.1.1定义：纳米过滤定义：纳米过滤( (简称纳滤简称纳滤) )是介于反渗透与超滤之间的是介于反渗透与超滤之间的一种以压力为驱动力的新型膜分离过程。能一种以压力为驱动力的新型膜分离过程。能截留有机小分子截留有机小分子而使而使大部分无机盐大部分无机盐透过，操作压力低，在食品工业、生物化透过，操作压力低，在食品工业、生物化工及水处理等许多方面有很好的应用前景工及水处理等许多方面有很好的应用前景。6.1.26.1.2纳滤与超滤及反渗透的关系：纳滤与超滤及反渗透的关系：a.a.纳米过滤膜的截断相对分子质量小于纳米过滤膜的截断相对分子质量小于10001000，大于，大于100100，填补，填

2、补了超滤与反渗透之间的空白。（比反渗透大，比超滤小）了超滤与反渗透之间的空白。（比反渗透大，比超滤小）b.b.纳滤可以截留能透过超滤膜的溶质；而不能截留能透过反纳滤可以截留能透过超滤膜的溶质；而不能截留能透过反渗透膜的溶质（水）。渗透膜的溶质（水）。6.1概述概述纳米膜过滤技术纳米膜过滤技术6.1.3纳米过滤的特点纳米过滤的特点操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低渗透压远比反渗透为低，这样，在保，这样，在保证一定的膜通量的前提下，纳米过滤过程所需的外加证一定的膜通量的前提下，纳米过滤过程所需的外

3、加压力就比反渗透低得多，具有节约动力的优点。压力就比反渗透低得多，具有节约动力的优点。与反渗透相比，纳滤通量大，降低了成本。与反渗透相比，纳滤通量大，降低了成本。在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物并可在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，即集同时透析出盐，即集浓缩与透析浓缩与透析为一体；为一体；6.2 6.2 纳滤膜的性质与特点纳滤膜的性质与特点6.2.16.2.1性质性质a.a.大多数的纳米滤膜是由大多数的纳米滤膜是由多层聚合物薄膜多层聚合物薄膜组成。活性组成。活性层通常层通常荷负电化学基团荷负电化学基团。一般认为纳米滤膜是多孔性。一般认为纳米滤膜是多孔性的，其平均

4、孔径为的，其平均孔径为2 2nmnm，通常相对分子质量截留范围通常相对分子质量截留范围为为200200 100 1000 0，目前截留相对分子量在，目前截留相对分子量在100100200200的纳的纳滤膜已成为研究热点。滤膜已成为研究热点。b. b. 纳米滤膜同样要求具有良好的热稳定性、纳米滤膜同样要求具有良好的热稳定性、pH pH 值值稳定性和对有机溶剂的稳定性。稳定性和对有机溶剂的稳定性。T80, pH=1T80, pH=114 14 。SelRO系列纳滤膜包括卷式与管式两种构型的组件。6.2.2 纳滤膜组件纳滤膜组件SelROSelRO纳滤膜的剖面示意图纳滤膜的剖面示意图A A 卷式膜；

5、卷式膜；B B 管式膜管式膜ABa.卷式膜：由于单位体积中拥有较大的膜面积，因而造价较低，但要求通过膜的料液必须经预处理步骤，以避免分离过程中膜间隙内堵塞；b.管式膜：单位体积中膜面积小、造价高，但料液可不经预处理，直接浓缩，并且不易堵塞，方便清洗。 NF膜与UF膜一样为多孔膜，其分离过程也是利用膜的筛分作用。但NF膜大多为荷电膜，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NF膜的行为与其荷电性能，以及溶质荷电状态和相互作用都有关系。6.3.纳米过滤机理纳米过滤机理23- 24-3，CO，SO，OH，ClNO222，Cu，Mg，Ca，K，NaHa.对于阴离子，截留率按

6、以下顺序递增：对于阴离子，截留率按以下顺序递增：b.阳离子的截留率递增顺序为：阳离子的截留率递增顺序为：c.一价离子易透过，高价离子的截留率高一价离子易透过，高价离子的截留率高Eg：Na2SO4和和NaCl混合溶液混合溶液d.分子量在分子量在2001000之间，分子大小在之间，分子大小在1nm以上的分子被截留以上的分子被截留7.4纳滤膜的污染及解决方法v纳滤膜污染的因素：浓差极化、膜面吸附、粒子沉积和溶质与膜面间的景点效应。v控制膜污染的方法：v（1）对已经污染的膜进行清洗v（2）改变进料部分物理化学性质v（3）改变操作方式v（4）对膜表面进行改性-6.5纳滤技术的应用领域纳滤技术的应用领域凯

7、能公司生产的NF1014S卷式膜(Mw250)浓缩抗生素6-APA(Mw216)，可将含0.37的6-APA的发酵液浓缩到5，该膜对6-APA的截留率达95，对6-APA的回收率约90，同时将盐分等杂质除去。(1)(1)纳滤在抗生素的回收与精制上的应用纳滤在抗生素的回收与精制上的应用(2)(2)纳米过滤在各类肽的纯化与浓缩中的应用纳米过滤在各类肽的纯化与浓缩中的应用 在制药工业中，常用色谱柱从混合有机物或水溶液中纯化肽和多肽化合物。过色谱后的洗脱液需要进行浓缩。采用NF浓缩的优点：与蒸发浓缩过程相比，纳米过滤可在低温下进行肽与多肽的与蒸发浓缩过程相比，纳米过滤可在低温下进行肽与多肽的浓缩并使浓缩过程从几天缩短到几个小时，同时可以得到完浓缩并使浓缩过程从几天缩短到几个小时，同时可以得到完整的产品；整的产品；浓缩过程中同时可以进行产品的纯化，这是因为小分子的浓缩过程中同时可以进行产品的纯化，这是因为小分子的有有机污染物和小分子盐将与溶剂同时透过膜而肽与多肽机污染物和小分