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饮用水处理应用纳滤膜分离新工艺阐述

  纳滤膜是一种具有纳米级带电微孔结构的分离膜,其在应用过程中具有两个显著特性,一是筛分效应,可以截留小分子量的中性溶质。二是对于不同价态的阴离子具有筛分和电荷双重效应,这就是纳滤膜在很低压力下(相对反渗透的高压)仍对离子型无机物具有一定截留率的重要原因。

  由于世韩纳滤膜分离兼有RO和UF的特点,可以同时去除水中有机物和无机离子,所以将纳滤膜用于饮用水深度处理,可以将水中的有机物和有害无机物等一次性同时去除,但保留对人体有益的矿物质;而且运行管理和NF或UF膜分离一样可以简单地实现自动控制,既可用于人力资源缺乏的小型水厂,又可作为臭氧/生物活性炭的替代工艺在大型水厂应用。

  纳滤膜在大型饮用水深度处理中应用存在的主要问题,首先是现有纳滤膜的操作压力大(0.5-1.0MPa),电耗高。其次纳滤膜的通量低(10-30L/m2.h),膜设备的投资大。纳滤膜的有机和无机污染严重,运行费用高,操作管理复杂。并且纳滤膜的预处理要求高,预处理工艺组成复杂。

  降低纳滤膜的操作压力主要有三种途径:

  1、制备多层复合膜,并使用亲水性的支撑层;

  2、采用超薄的、高亲水性的膜皮层(分离层);

  3、通过引入功能性的化学基团,达到既能降低膜压力,又能保证膜通量及污染物截留率的目的。

  降低纳滤膜的成本,包括降低膜设备投资和运行费用。纳滤膜设备的价格主要与制备膜的原料及膜通量有关,通过开发廉价的新型膜材料,并制备高通量的纳滤膜组件,可以降低纳滤膜设备的投资,运行费用主要决定于膜的操作压力和膜的寿命(换膜周期)。

  纳滤膜污染一方面会使膜通量降低,导致设计的膜设备数量增加。另一方面膜污染会使纳滤膜操作压力增大(恒流量运行),运行费用提高。

  控制纳滤膜污染的方法:

  1、 是将膜与其他处理工艺组合,去除可以对膜产生污染,特别是不可逆污染的污染物;

  2、 是优化膜系统的运行参数;

  3、是研究各种有效的清洗方法(包括物理清洗和化学清洗),恢复污染膜通量;

  4、是开发新型抗污染膜材料。

  目前就降低纳滤膜的操作压力、提高膜通量、控制膜污染以及简化预处理工艺等方面的研究很多,但是建立在纳滤膜与污染物相互作用机理基础上的新型膜材料及相应的制备技术的突破是解决这些问题的关键。

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