1、淺析影響納濾膜性能的主要因素摘要:納濾技術(shù)在有機相中的應(yīng)用越來越多，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、精細 化工及催化劑的回收利用等領(lǐng)域。本文比較詳細的分析了納濾膜的一般特點和影 響納濾膜性能的主要因素。關(guān)鍵詞:納濾膜性能因素納濾是近年來發(fā)展起來的介于超濾和反滲透之間的一種新的膜分離過程，是 目前國外膜分離領(lǐng)域研究的熱點之一。由于納濾膜在有機溶劑中不穩(wěn)定，起初納 濾技術(shù)多應(yīng)用于水相。隨著耐溶劑納濾膜的研制和商業(yè)化,納濾技術(shù)在有機相中 的應(yīng)用越來越多。雖然水相在納濾膜中傳遞機理比較成熟，但在有機相中的納濾 過程和水相中的存在較大差異，尚無法對有機相納濾過程進行直接預(yù)測，所以探索 有機相中納濾機理和構(gòu)造相應(yīng)

2、的納濾模型已經(jīng)成為當(dāng)前急待解決的問題之一。一、納濾膜的一般特點大部分納濾膜為非對稱薄層復(fù)合膜。一般認為納濾膜是多孔性的，其平均孔 徑為1-2 nm。作為一般規(guī)律，通常納濾膜的截斷分子量1000而大于200。截留分 子量范圍比反滲透膜大而比超濾膜小,因此納濾膜可以截留能通過超濾膜的溶質(zhì) 而讓不能通過反滲透膜的容質(zhì)通過，根據(jù)這一原理，可用納濾來填補山超濾和反滲 透所留下的空白部分。二、影響納濾膜性能的因素納濾膜的性能主要包括選擇性、通量、截留能力及穩(wěn)定性等。膜的選擇性受 膜孔徑及其分布、組分在膜中溶解的擴散性、荷電性及密度、選擇載體組分等因 素的影響,膜的通量及截留率受膜厚度、驅(qū)動力、供料組成、供

3、料組分性質(zhì)、滲 透壓等因素的影響;膜的穩(wěn)定性則受膜的化學(xué)和機械穩(wěn)定性、吸附、組器構(gòu)型、 供料速率和切向速度等因素的影響。在實際操作過程中，膜的選擇性往往已固定, 可變的性能主要是膜的通量、截留能力和膜的穩(wěn)定性。由于納濾膜自身結(jié)構(gòu)上的 特殊性，其分離性能除與膜材料自身的性質(zhì)及制膜工藝有關(guān)外,還受操作條件、物 質(zhì)性質(zhì)和組件構(gòu)型三個方面的影響，具體說來，可分為以下幾個方面：1、操作時間通過用納濾膜分離回收制藥廢水中林可霉素的實驗也發(fā)現(xiàn)，即使料液是蒸餾 水，且操作壓力、流量、溫度等其它因素不變的條件下，膜通量也會隨著運行時間 而下降，尤其在運行初期,通量下降較快，此后通量逐漸趨于穩(wěn)定。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原

4、因估計是膜在一定壓力下運行時被壓實,此壓實過程在初期是快速的，造成通量快 速下降，此后壓實作用逐漸變得困難從而通量漸漸趨于穩(wěn)定。2、溶質(zhì)回收率隨溶質(zhì)回收率的提高，水通量、溶質(zhì)截留率均下降。溶質(zhì)回收率越高,濃縮液 的最終濃度也越高，此時料液的滲透壓增大，有效操作壓力下降，同時因濃度升高, 膜污染加劇，也使通量下降。隨料液濃度升高，溶質(zhì)穿過膜的推動力變大，更多的溶 質(zhì)穿過膜進入透過液側(cè)。根據(jù)溶質(zhì)截留公式，納濾膜對溶質(zhì)的截留率下降。3、濃差極化濃差極化會增大膜內(nèi)側(cè)的滲透壓，減小有效操作壓力;此外，濃差極化現(xiàn)象會 造成溶質(zhì)在膜面的沉積形成阻力層，也會阻止溶劑的通過，即濃差極化的存在可降 低納濾膜的通量

5、。濃差極化層對溶質(zhì)滲透性的影響相對較復(fù)雜，濃差極化層中某 些溶質(zhì)的濃度比主體料液中的高，增大了這些溶質(zhì)穿過納濾膜的推動力，從而截留 率降低。同時因濃差極化層的存在，增加了某些溶質(zhì)的擴散阻力，從而又使這些溶 質(zhì)的滲透性降低。4、共離子和道南離子效應(yīng)NF膜對離子的截留率受共離子的強烈影響。對同一種膜而言，在分離同種 離子并在該離子濃度恒定條件下，共離子價數(shù)相等，共離子半徑越小，膜對該離子 的截留率越小。NF膜對二價離子的截留率較一價離子的截留率高得多。這主要 是由于離子半徑和離子的靜電斥力作用影響造成的。Donnan離子效應(yīng)是溶質(zhì)截 留的主要機理之一，對于處理不同自由離子的離子選擇性膜，離子的分布

6、平衡會導(dǎo) 致離子穿過膜（穿透率隨離子濃度而變），這就是Donnan效應(yīng)。5、離子濃度離子濃度的增加會導(dǎo)致納濾膜濃水側(cè)的滲透壓增大，降低有效滲透壓力，從而 使通量下降。此外高離子濃度也會降低膜與荷電粒子間的吸引或排斥力，使溶質(zhì) 的截留下降。水通量取決于進料液中離子濃度:高離子濃度會造成水通量的急劇 減小;離子的截留率隨離子濃度的增加而下降。用納濾膜處理造紙廠廢水時我們 發(fā)現(xiàn),鹽濃度的增加降低通量并使COD和氯化物的截留率降低。6、pH 值當(dāng)pH值達到膜與溶質(zhì)的等電點時，膜的截留率突然增大。對于荷正電的絡(luò)合 物，通量幾乎不受溶液pH值的影響，而對于荷負電的絡(luò)合物，隨pH值升高，通量增 大。用超濾/

7、納濾分離乳清蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值從5增大9時, 不僅通量增大,且降低了污染的趨勢。在用納濾膜處理造紙廠廢水的實驗中發(fā) 現(xiàn),pH值對于膜對各種物質(zhì)截留能力影響較大，增pH值可提高膜的截留能力。7、溶質(zhì)的分子粒徑和極性分子粒徑是影響納濾膜截留性能的一個重要參數(shù)。很明顯，小分子比大分子 更易穿過膜，當(dāng)分子粒徑增大時，截留率往往上升。在NF膜的截留相對分子質(zhì)里 以下，相對分子質(zhì)量越小，截留相對分子質(zhì)量越小的NF膜，對同一相對分子質(zhì)量的 有機物的截留率則越高。溶質(zhì)分子的極性降低了納濾膜的截留率。這是因為兩極 中帶有與膜相反電荷的那一極更易于接近膜面,并且易進入膜孔與膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)中, 從而使

8、截留率下降。與具有同樣粒徑的非極性分子相比，極性分子具有較低的截 留率。8、膜表面電荷納濾的分離性能不僅由其物理性能（含孔率、孔徑分布）所決定，也由其表面荷 電性決定腳。膜面的電力學(xué)性質(zhì)會影響膜的通量和選擇性。當(dāng)前所有的對膜截 留或污染的研究工作都是基于表面相互作用,這些表面相互作用可以改變物種的 遷移狀況。膜表面負電荷越多，對荷負電的自然有機物的截留率越高。膜過程的 設(shè)計和操作需要對膜性能（尤其是表面電荷）有所了解。膜的表面電荷能常常由 zeta電位（或電動勢）定性，它是膜面電荷重要而可靠的指示劑。9、膜面形狀和結(jié)構(gòu)膜面形狀和結(jié)構(gòu)會影響納濾膜的透水率、截留率和膠體污染行為。不管膜表 面性質(zhì)如

9、何,膜內(nèi)質(zhì)子旋轉(zhuǎn)晶格松弛加強了膜的透過率。膜的壓實可產(chǎn)生密實而 緊湊的構(gòu)造,從而減小了膜的有效孔徑,可強化過濾過程的截留性能，更多的分子 因較小的孔徑而截留。同時因更密實的結(jié)構(gòu)，膜的表面電荷密度也增加。電荷密 度的增加，增加了對帶同種電荷的分子的排斥作用，從而溶質(zhì)的截留率上升。但納 濾膜的壓實會導(dǎo)致通量的下降。參考文獻：1陳一鳴，蔡惠如,劉玉榮.膜分離技術(shù)的現(xiàn)狀及其在染料化工中的應(yīng)用,l.化 工裝各技術(shù),2000,22（1）:6 一 124Bhanushali D, Kloos S, Bhattacharyya D. Performanceof solvent-resistant membra