納濾技術(shù)的最新工業(yè)應(yīng)用實(shí)例及工業(yè)發(fā)展前景環(huán)境與能源工程學(xué)院Lin第一頁(yè)，共五十九頁(yè)。CONTENTS142536NF的發(fā)展歷程N(yùn)F膜的制備與裝置NF的定義及特點(diǎn)NF的應(yīng)用及工程實(shí)例NF的分離機(jī)理NF的發(fā)展前景第二頁(yè)，共五十九頁(yè)。1NF的發(fā)展歷程第三頁(yè)，共五十九頁(yè)。1發(fā)展歷程

納濾是一種介于超濾和反滲透之間的一種膜分離技術(shù)，截留分子量大約在100～1000范圍，孔徑約為幾納米，分離對(duì)象的粒徑約為1nm。納濾具有膜技術(shù)共同的高效節(jié)能的特點(diǎn)，是近來(lái)世界各國(guó)優(yōu)先發(fā)展的膜技術(shù)之一。目前納濾已在生活用水，工業(yè)給水和廢水的處理，食品，生化制藥等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

納濾是一種介于超濾和反滲透之間的一種膜分離技術(shù)，截留分子量大約在100～1000范圍，孔徑約為幾納米，分離對(duì)象的粒徑約為1nm。納濾具有膜技術(shù)共同的高效節(jié)能的特點(diǎn)，是近來(lái)世界各國(guó)優(yōu)先發(fā)展的膜技術(shù)之一。目前納濾已在生活用水，工業(yè)給水和廢水的處理，食品，生化制藥等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。第四頁(yè)，共五十九頁(yè)。1發(fā)展歷程

納濾技術(shù)的起點(diǎn)來(lái)自于20世紀(jì)70年代TilmTec公司對(duì)NS-300的研究。當(dāng)時(shí)JohnECadotte在研究中發(fā)現(xiàn)將哌嗪與1.3.5-苯三甲酰氯結(jié)合，再與間苯二甲氯混合，制備成一系列超薄層復(fù)合膜具有令人驚奇的高通量特性，這些膜對(duì)水溶液中的氯離子表現(xiàn)很高的滲透性，而對(duì)硫酸根離子有很高的截留率。1.1NF技術(shù)的發(fā)明與命名納濾膜的表面結(jié)構(gòu)第五頁(yè)，共五十九頁(yè)。1發(fā)展歷程1.1NF技術(shù)的發(fā)明與命名納濾膜的表面結(jié)構(gòu)

當(dāng)時(shí)，以色列脫鹽公司用“混合過(guò)濾”（HybridFiltration）來(lái)表示這種介于反滲透膜和超濾膜之間的膜分離過(guò)程，稱為“疏松性反滲透”（LooseRO）；也有將其稱作“致密型超濾膜”，但都不能很好地表達(dá)其特性。直到1984年，F(xiàn)ilmTec推出商用納濾膜模組，并根據(jù)其分離孔徑為1nm左右而將這種膜技術(shù)成為納濾，并一直沿用至今。第六頁(yè)，共五十九頁(yè)。1發(fā)展歷程1.2NF技術(shù)發(fā)展大記事1970年代：納濾膜誕生于低壓反滲透研究，優(yōu)異奇特的性能立即吸引了膜技術(shù)領(lǐng)域的極大關(guān)注。1980年代：“納濾”被正式命名，相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，在水質(zhì)軟化、飲用水中天然有機(jī)物（NatualOrganicMatter，NOM）的去除中得到應(yīng)用。1987年：首篇有關(guān)“納濾”的文獻(xiàn)發(fā)表第七頁(yè)，共五十九頁(yè)。1發(fā)展歷程1.2NF技術(shù)發(fā)展大記事1990年代：納濾作為主流膜處理技術(shù)登上歷史舞臺(tái)，有關(guān)納濾的科學(xué)研究增多，技術(shù)發(fā)展加速，學(xué)術(shù)論文數(shù)目激增，一批擁有核心技術(shù)的納濾膜研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始涌現(xiàn)，如德國(guó)Nanoton、荷蘭Lenntech等。2000年后：開(kāi)始對(duì)納濾防堵塞進(jìn)行廣泛深入研究，其他種類的納濾膜開(kāi)始出現(xiàn)，比如陶瓷納濾膜、耐溶劑型納濾膜等。第八頁(yè)，共五十九頁(yè)。1發(fā)展歷程1.3NF技術(shù)發(fā)展過(guò)程1995年開(kāi)發(fā)（1972年NS-100）CA-RO膜的開(kāi)發(fā)RO復(fù)合膜的開(kāi)發(fā)低壓高截留率RO膜超低壓RO膜NF膜(疏松型RO膜))NaCl截留率≥99%NTR-759H、BW-30(即FT-30)、SU-7001996年開(kāi)發(fā)NaCl截留率≤99%NTR-729HF、NTR-7250NTR-7400系、NF-45、NF-70、NF-90、SU-200SSU-600第九頁(yè)，共五十九頁(yè)。2NF的定義及特點(diǎn)第十頁(yè)，共五十九頁(yè)。2定義及特點(diǎn)2.1NF的定義納濾是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過(guò)程，納濾膜的孔徑范圍在幾個(gè)納米左右。納濾（NF）用于將相對(duì)分子質(zhì)量較小的物質(zhì)，如無(wú)機(jī)鹽或葡萄糖、蔗糖等小分子有機(jī)物從溶劑中分離出來(lái)。納濾又稱為低壓反滲透，是膜分離技術(shù)的一種新興領(lǐng)域，其分離性能介于反滲透和超濾之間，允許一些無(wú)機(jī)鹽和某些溶劑透過(guò)膜，從而達(dá)到分離的效果。第十一頁(yè)，共五十九頁(yè)。2定義及特點(diǎn)2.2NF膜的特點(diǎn)兩個(gè)顯著特征：一個(gè)是其截留分子量介于RO和UF之間，為200～2000，因而推測(cè)NF的表面分離層可能有1nm左右的微孔結(jié)構(gòu)，即具有納米級(jí)孔徑；另一個(gè)是NF膜對(duì)無(wú)機(jī)鹽有一定的截留率，因?yàn)樗谋砻娣蛛x層由聚電解質(zhì)所構(gòu)成（大多是復(fù)合型膜），對(duì)離子有靜電相互作用。受膜與離子間Donnan效應(yīng)的影響，NF膜對(duì)不同價(jià)態(tài)的離子截留能力不同。對(duì)于陰離子，截留率為NO3-＜Cl-＜OH-＜SO42-＜CO32-對(duì)于陽(yáng)離子，截留率為H+＜Na+＜Ca2+＜Mg2+NF膜能截留透過(guò)UF膜的那部分相對(duì)分子質(zhì)量較小的有機(jī)物，而又能滲透被RO膜所截留的無(wú)機(jī)鹽。操作壓力比RO低（一般低于1.0MPa），通量比RO大。第十二頁(yè)，共五十九頁(yè)。3NF的分離機(jī)理第十三頁(yè)，共五十九頁(yè)。3分離機(jī)理3.1傳質(zhì)機(jī)理NF與UF、RO均是以壓力差為推動(dòng)力的膜過(guò)程，但它們的傳質(zhì)機(jī)理有所不同。UF主要為孔流形式（篩分效應(yīng)）；RO為溶解~擴(kuò)散過(guò)程（靜電效應(yīng)）；而NF介于它們兩者之間，對(duì)無(wú)機(jī)鹽的分離行為不僅受化學(xué)勢(shì)控制，同時(shí)也受電勢(shì)梯度的影響。NF膜NF對(duì)極性小分子有機(jī)物的選擇性截留是基于溶質(zhì)分子的尺寸和電荷。（1）根據(jù)離子所帶電荷選擇性吸附在膜的表面；（2）在擴(kuò)散、對(duì)流、電泳移動(dòng)性能的共同作用下傳遞通過(guò)膜。第十四頁(yè)，共五十九頁(yè)。3分離機(jī)理3.2傳質(zhì)模型（1）非平衡熱力學(xué)模型經(jīng)典熱力學(xué)研究體系的平衡或進(jìn)行理想的、可逆的變化（即取無(wú)限個(gè)平衡狀態(tài)成一系列），對(duì)真實(shí)過(guò)程只研究其變化方向，而不考慮變化速率，即此學(xué)科沒(méi)考慮“時(shí)間”參數(shù)。經(jīng)典熱力學(xué)也不適用于描繪生命體系，在這些體系中的特征是以物質(zhì)流和能量流表示平衡，且物質(zhì)流和能量流不僅在體系內(nèi)部，也涉及體系和環(huán)境之間。非平衡熱力學(xué)或稱不可逆熱力學(xué)是較近期發(fā)展的，它擴(kuò)充了經(jīng)典熱力學(xué)的原理，以不可逆物質(zhì)和能量流為特征以表示平衡，引入了“時(shí)間”參數(shù)來(lái)處理流率。第十五頁(yè)，共五十九頁(yè)。3分離機(jī)理3.2傳質(zhì)模型（2）電荷模型又可分為空間電荷模型和固定電荷模型。固定電荷模型假定膜是均質(zhì)無(wú)孔的，在膜中的固定電荷分布是均勻的，它不考慮孔徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)，認(rèn)為離子濃度和電勢(shì)在傳質(zhì)方向上具有一定的梯度。該模型首先用于離子交換膜，隨后用來(lái)表征荷電型RO和NF膜的截留特性和膜電位。空間電荷模型假設(shè)膜為有孔膜（毛細(xì)管通道），電荷分布在毛細(xì)管通道的表面，離子濃度和電勢(shì)能除了在傳質(zhì)方向分布不均外，在孔的徑向也存在電勢(shì)能分布和離子濃度分布。該模型可表征電解質(zhì)及其離子在荷電膜內(nèi)的傳遞。第十六頁(yè)，共五十九頁(yè)。3分離機(jī)理3.2傳質(zhì)模型（3）細(xì)孔模型該模型考慮了溶質(zhì)的空間位阻效應(yīng)和溶質(zhì)與孔壁之間的相互作用?？山柚撃Ｐ蛠?lái)確定膜的結(jié)構(gòu)參數(shù)，也可適用于NF膜的結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)。（4）靜電位阻模型該模型將細(xì)孔模型和固定電荷模型結(jié)合起來(lái)。它假設(shè)膜分離層由孔徑均一、表面電荷分布均勻的微孔構(gòu)成。它考慮了膜的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)膜分離過(guò)程的影響，截留率由道南效應(yīng)與篩分效應(yīng)共同決定。由于道南效應(yīng)的影響，物料的荷電性，離子價(jià)數(shù)，離子濃度，溶液pH值等對(duì)NF膜的分離效率有一定的影響。第十七頁(yè)，共五十九頁(yè)。4NF膜的制備與裝置第十八頁(yè)，共五十九頁(yè)。4制備與裝置4.1NF膜的制備一、轉(zhuǎn)化法可分為UF膜轉(zhuǎn)化法和RO膜轉(zhuǎn)化法UF膜轉(zhuǎn)化法——先制得較小孔徑的UF膜，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理、荷電化后處理，使膜表面致密化。RO膜轉(zhuǎn)化法——調(diào)整合適的有利于RO膜表面疏松化的工藝條件，如鑄膜液中添加劑的選擇、各成分的比例及濃度等，使表層疏松化而制得NF膜。二、共混法將兩種或兩種以上的高聚物進(jìn)行液相共混，通過(guò)合理調(diào)節(jié)鑄膜液中各組分的相容性差異及研究工藝條件對(duì)相容性的影響，可制備表層具有納米級(jí)孔徑的NF膜。如CA-CTA納濾膜的制備。第十九頁(yè)，共五十九頁(yè)。4制備與裝置4.1NF膜的制備三、復(fù)合法（用得最多且最有效的制備NF膜的方法）原理就是在微孔基膜上復(fù)合上一層具有納米級(jí)孔徑的超薄表層（活性層）。微孔基膜（多孔支撐體）的制備——燒結(jié)法和L-S相轉(zhuǎn)化法超薄表層制備及復(fù)合涂敷法（較為經(jīng)典）界面聚合法（最有效，該法所制得的NF膜品種最多、產(chǎn)量最大）化學(xué)蒸氣沉積法（較新的方法）動(dòng)力形成法（也較新的方法）四、荷電化法膜荷電后可提高膜的耐壓密性、耐酸/堿性及抗污染性，提高水的通量。荷電化的方法：表面化學(xué)處理法、由荷電材料通過(guò)L-S相轉(zhuǎn)化法直接成膜、含浸法、成互聚合法第二十頁(yè)，共五十九頁(yè)。4制備與裝置4.2NF膜的裝置與RO、UF裝置一樣，NF膜組件有4種形式：卷式（最常見(jiàn)，主要用于脫鹽及超純水的制備）中空纖維式（水的軟化）板框式（處理粘度較大的料液）管式（處理含懸浮物、高粘度的料液）管式NF膜系統(tǒng)螺旋卷式NF膜系統(tǒng)第二十一頁(yè)，共五十九頁(yè)。4制備與裝置4.2NF膜的裝置第二十二頁(yè)，共五十九頁(yè)。5NF的應(yīng)用與工程實(shí)例第二十三頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用14253水處理6食品加工染料工業(yè)石油工業(yè)醫(yī)藥廢水第二十四頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.1在水處理中的應(yīng)用

膜法軟化水是NF膜的最重要的工業(yè)應(yīng)用之一。NF膜一般可用于去除Ca2+、Mg2+等硬度成分、三鹵甲烷中間體（致癌物的一種前驅(qū)物）、異味、色度、農(nóng)藥、可溶性有機(jī)物及蒸發(fā)殘留物質(zhì)，并在低壓下實(shí)現(xiàn)水的軟化及脫鹽。膜法軟化水在美國(guó)已很普遍，佛羅里達(dá)州近10多年來(lái)新的軟化水廠都采用膜法軟化。第二十五頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.2在食品加工中的應(yīng)用

1）乳品加工

在食品加工中，乳清脫鹽是NF膜最重要的應(yīng)用。在奶制品加工中含鹽乳清存在著排放問(wèn)題。乳清中含有4%~6%的NaCl和高達(dá)6%的乳清固體物，BOD達(dá)45000mg/m3。由于含鹽，所以既不能與正常的乳清混合，同時(shí)又不能直接排放。用NF膜處理含鹽乳清，可溶性鹽透過(guò)NF膜，透過(guò)液可再利用或者直接排放，截留濃縮物質(zhì)則可返回重新利用。有人對(duì)使用NF和RO進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，用NF能有效地除去雜味和鹽味，而且不破壞牛奶的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，綜合評(píng)價(jià)高于其他處理方法。第二十六頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.2在食品加工中的應(yīng)用

2）果汁濃縮

果汁濃縮可以減少體積，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，又可提高儲(chǔ)存的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)上用蒸餾法或冷凍法濃縮，不但消耗大量能源工業(yè)，還會(huì)導(dǎo)致果汁風(fēng)味和芳香成分的散失。人們采取RO和NF連用方法，用于各種果汁的濃縮，既保證果汁在濃縮過(guò)程中色、香、味不變，又節(jié)省了大量能源。采用該法將10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）葡萄糖溶液濃縮到45%所需能耗，僅為通常蒸餾法的1/8，冷凍法的1/5。3）酵母生產(chǎn)

酵母通常是用糖漿等糖類在嗜氧條件下發(fā)酵生產(chǎn)的。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水中含糖類、深色素以及較高的BOD和COD。采用MF和NF工藝可進(jìn)行有效的處理。第二十七頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.2在食品加工中的應(yīng)用

4）低聚糖的分離和精制

低聚糖是兩個(gè)以上單糖組成的碳水化合物，相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)百至幾千，主要用于食品工業(yè)，可改善人體內(nèi)的微生態(tài)環(huán)境，提高人體免疫功能，降低血脂，抗衰老抗癌，被稱為原生素，具有很好的保健功能，因而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。天然低聚糖通常是從菊芋或大豆中提取，大豆低聚糖從大豆乳清中分離得到。合成低聚糖則通過(guò)蔗糖的酶化反應(yīng)制取。在上述兩種情況下，都可以用NF膜來(lái)分離和精制低聚糖。第二十八頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.2在食品加工中的應(yīng)用

5）環(huán)糊精的生產(chǎn)

環(huán)糊精是通過(guò)液狀淀粉在酶的作用下生產(chǎn)的。如果在反應(yīng)過(guò)程和后處理中加入膜處理步驟可以大大提高產(chǎn)率，UF膜能夠分離出環(huán)糊精，同時(shí)將活性酶返回反應(yīng)釜，然后通過(guò)NF膜濃縮環(huán)糊精，濃縮物再進(jìn)行噴霧干燥，從而大大減少干燥費(fèi)用。第二十九頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.3在染料工業(yè)中的應(yīng)用

膜分離技術(shù)在染料脫鹽、純化、濃縮等方面的應(yīng)用發(fā)展很快，對(duì)改善商品染料品質(zhì)作用顯著，并能降低能耗?？捎糜谔岣吒黝惾玖?，如酸性染料、活性染料、直接染料等的純度，制備性能更優(yōu)良的液體染料和固體染料。廈大的周花等應(yīng)用該技術(shù)對(duì)浙江某染料廠生產(chǎn)的活性紅3BS(相對(duì)分子質(zhì)量約1000)進(jìn)行了納濾濃縮中試脫鹽。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選擇截留分子量為350的SNF-150納濾膜是適宜的，并具有很好的重現(xiàn)性。可使染料的著色強(qiáng)度達(dá)到150%左右，提高約50%。料液的濃縮倍數(shù)達(dá)3倍，染料固含量提高到20%~30%，染料的損失率極低，副染料及未完全反應(yīng)的原輔材料可部分脫除，中試設(shè)備的平均膜通量在50L/(m2·h)以上。第三十頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.4在醫(yī)藥中的應(yīng)用

納濾技術(shù)目前在醫(yī)藥方面的應(yīng)用主要集中在生化試劑生產(chǎn)上。生化試劑多具有熱敏性，在加工過(guò)程中易受熱而被破壞。采用NF技術(shù)對(duì)生化試劑進(jìn)行提純與濃縮，不僅可降低有機(jī)溶劑及水的消耗量，而且可將微量的有機(jī)污染物和低分子鹽分除去，最終達(dá)到節(jié)能降耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果。第三十一頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.4在醫(yī)藥中的應(yīng)用

1）抗生素生產(chǎn)

NF技術(shù)可從兩方面改進(jìn)抗生素的濃縮和純化工藝。①用NF膜濃縮未經(jīng)萃取的抗生素發(fā)酵液，除去可自由透過(guò)膜的水和無(wú)機(jī)鹽，然后再用萃取劑萃取。這樣可以大幅度地提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，并大大減少萃取劑的用量；②用溶劑萃取抗生素后，用耐溶劑的NF膜濃縮萃取液，透過(guò)的萃取劑可循環(huán)使用。這樣，可節(jié)省蒸發(fā)溶劑的設(shè)備投資以及所需的能耗，同時(shí)也可改善操作環(huán)境。NF技術(shù)已成功地應(yīng)用于紅霉素、金霉素、萬(wàn)古霉素和青霉素等多種抗生素的濃縮和純化過(guò)程中。第三十二頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.4在醫(yī)藥中的應(yīng)用

頭孢菌素C(7-ACA)膜法純化流程示意圖第三十三頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.4在醫(yī)藥中的應(yīng)用

2）維生素B12的回收

維生素B12通過(guò)發(fā)酵法生產(chǎn)。傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝包括過(guò)濾分離、溶劑萃取、色譜純化和純維生素B12析出。納濾改進(jìn)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝：1）用MF膜對(duì)含有維生素B12的發(fā)酵液進(jìn)行透濾、純化；緊接著用管式NF膜濃縮。這將使萃取用溶劑減少到最小量并減少溶劑向環(huán)境的排放。2）用卷式NF納濾膜組件從萃取后的廢水中回收維生素B12

，以保證產(chǎn)品的損失最少；3）用卷式NF膜從廢有機(jī)物中回收維生素B12

，并使溶劑純化供循環(huán)使用。第三十四頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.4在醫(yī)藥中的應(yīng)用

3）多肽的濃縮與分離

醫(yī)藥工業(yè)中，肽和多肽的生產(chǎn)需要多個(gè)過(guò)程。它們可通過(guò)色譜柱純化，并通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)行濃縮。由于肽溶液太稀(0.1%~0.5%)，蒸發(fā)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)破壞提純的產(chǎn)品。若用NF膜直接濃縮含肽的溶液，可以克服上述不足。非常小的有機(jī)污染物和低相對(duì)分子質(zhì)量的無(wú)機(jī)鹽，都是合成肽的副產(chǎn)品，也能透過(guò)膜被除去。（NF膜對(duì)偏離等電點(diǎn)的氨基酸和多肽等溶質(zhì)的截留率較高）第三十五頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.4在醫(yī)藥中的應(yīng)用

4）中成藥生產(chǎn)

國(guó)家海洋局杭州水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)中心和云南白藥集團(tuán)公司合作，采用膜分離技術(shù)取代傳統(tǒng)蒸餾濃縮，以簡(jiǎn)化原有工藝，減少酒精損耗和能耗，降低成本，提高有效成分收率。同時(shí)對(duì)中藥進(jìn)行分離純化，減少中藥中的雜質(zhì)和鹽分，提高注射液、口服液的澄明度，保證中藥成分和質(zhì)量的穩(wěn)定，以利于出口創(chuàng)匯。透過(guò)液澄清無(wú)色，效果較好，濃縮過(guò)程中通量略有下降，經(jīng)分析，主要是濃縮過(guò)程中物料濃度升高引起的滲透壓增加及濃差極化導(dǎo)致通量下降。經(jīng)檢測(cè)料液對(duì)膜幾乎沒(méi)有污染，較適合采用納濾膜濃縮。第三十六頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展在為社會(huì)創(chuàng)造巨大財(cái)富的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。越來(lái)越多的海洋、湖泊及河流等由于大量工業(yè)廢水的排入而被污染，給人類及動(dòng)植物生存造成嚴(yán)重威脅。膜分離技術(shù)的特點(diǎn)使其在工業(yè)廢水方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。NF膜以其特殊的分離性能，已成功地應(yīng)用于制糖、造紙、電鍍、機(jī)械加工等工業(yè)廢水的處理上。第三十七頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

1）造紙廢水處理

NF膜可以替代吸收和電化學(xué)方法除去紙漿廠沖洗水中的深色木質(zhì)素和來(lái)自木漿漂白過(guò)程中產(chǎn)生的氯化木質(zhì)素，因?yàn)槲廴疚镏械脑S多有色有機(jī)物都帶電負(fù)性，它易被荷負(fù)電的NF所截留，且對(duì)膜不會(huì)產(chǎn)生污染。有人開(kāi)發(fā)了水循環(huán)使用一步法NF過(guò)程，并同UF法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)采用NF技術(shù)處理后得到的水不僅透明、無(wú)色、不含陰離子廢物，而且將透過(guò)水的COD、總碳和無(wú)機(jī)物含量的去除由UF泊的50%~60%提高到80%以上。第三十八頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

2）紡織工業(yè)廢水的處理

可采用MF和NF聯(lián)合膜過(guò)程回收棉紡纖維洗滌廢水中的NaOH。一般用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~20%濃度的NaOH處理紡織品，然后用水沖洗。沖洗廢水中含有低濃度的NaOH和有機(jī)物，廢水經(jīng)由電解池產(chǎn)生的氯水中和。MF可除去皂化蠟、果膠以及絡(luò)合無(wú)機(jī)離子等懸浮物；NF可除去二價(jià)鹽、微量色素和有機(jī)物，而讓NaCl通過(guò)膜。透過(guò)液流經(jīng)電解池，NaCl回復(fù)到NaOH形式。NF膜處理也延長(zhǎng)了電解池的使用壽命。此外，NF還用于在纖維加工過(guò)程中漂白所帶來(lái)的廢水處理，以控制污染物。第三十九頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

3）電鍍廢水處理

NF用于鍍鎳漂洗水再循環(huán)及鎳的回收，設(shè)備操作及維修簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。含鉻廢水過(guò)濾均質(zhì)化濃縮液滲透液濃縮液再用NFMF第四十頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

4）用于金屬加工和合金生產(chǎn)中廢水處理

在金屬加工和合金生產(chǎn)中，經(jīng)常需用大量水沖洗，在這些清洗水中，含有濃度相當(dāng)高的重金屬，如鎳、鐵、銅、鋅等。為了使這些含重金屬的廢水符合排放要求，一般的措施是將這些重金屬處理成氫氧化物沉淀除去。如果采用NF技術(shù)，不僅可以回收90%以上的廢水，使之純化，而且同時(shí)使重金屬離子含量濃縮10倍以上，濃縮后的重金屬具有回收利用的價(jià)值。如果控制適當(dāng)條件，NF還可將溶液中的不同金屬實(shí)現(xiàn)分離。第四十一頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

5）處理制糖工業(yè)廢水

在制糖工業(yè)中，含有高濃度的NaCl和帶色有機(jī)物的離子交換樹(shù)脂再生廢液的排放是個(gè)難題。而將NF技術(shù)用于處理該樹(shù)脂再生液，不僅可以去除有機(jī)物質(zhì)，而且可使80%以上的鹽和90%的水重新循環(huán)使用，從而大大降低生產(chǎn)成本和減少排放量。第四十二頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

6）化學(xué)工業(yè)的廢水處理

處理化學(xué)工業(yè)廢水的常用方法是經(jīng)濃縮后進(jìn)行焚燒或曝氣。蒸發(fā)和RO一般情況下因?yàn)槌蝗ニ械柠}分而不適宜作為濃縮的手段。高鹽濃度的廢水會(huì)對(duì)焚燒或曝氣裝置產(chǎn)生很大腐蝕。另外，廢水中還含有許多生物不能降解的低相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)物(MW＜100)，這些問(wèn)題用NF膜可以得到較好解決。NF在濃縮水中有機(jī)成分的同時(shí)，讓鹽分透過(guò)，從而達(dá)到分級(jí)處理。第四十三頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

7）生活污水處理生活污水一般用生物降解/化學(xué)氧化法結(jié)合處理，但氧化劑浪費(fèi)太大，殘留物多。因此可以在它們之間加一NF環(huán)節(jié)，能使微生物降解掉的小分子(MW＜100)透過(guò)，而把不能降解的大分子截住，讓它進(jìn)入化學(xué)氧化器后再去生物降解。這樣就可充分利用生物降解作用，節(jié)約氧化劑或活性炭用量，降低最終殘留物含量。第四十四頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.5在廢水處理中的應(yīng)用

8）處理受污染的地下水

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)排放水對(duì)地下水質(zhì)污染越來(lái)越受到人們關(guān)注。這些廢水進(jìn)入地下使水中的有機(jī)物含量增加，這些有機(jī)物并且還容易與水處理過(guò)程中的氯反應(yīng)生成致癌性物質(zhì)——三鹵化物（THMs）。據(jù)報(bào)道，NF膜能夠有效地去除這些有機(jī)物質(zhì)。在美國(guó)佛羅里達(dá)州，利用NF脫除飲用水中97%的有機(jī)鹵化物，總有機(jī)碳（TOC）含量可降低90%以上。最近，美國(guó)一廢水處理公司用NF技術(shù)成功地解決了核廢水排放問(wèn)題。研究結(jié)果表明，如果結(jié)合砂濾，NF對(duì)處理二級(jí)廢水非常有效。砂濾能減少易結(jié)垢在NF膜表面的有機(jī)物，而NF能減少鹽分、硬度、重金屬和其他污染物，降低顏色深度，脫除大量的可溶性有機(jī)物，減少了形成THM的前驅(qū)物。第四十五頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.1NF的應(yīng)用5.1.6在石油工業(yè)中的應(yīng)用

石油提煉過(guò)程主要是通過(guò)精餾把原油分級(jí)成汽油、煤油、重油等。粗產(chǎn)品再經(jīng)過(guò)裂解、催化以及加氫脫硫等進(jìn)一步提煉。在提煉過(guò)程的蒸餾步驟中需要消耗巨大有能量。如果能夠用膜分離過(guò)程替代蒸餾，這將節(jié)省大量的能耗費(fèi)用。第四十六頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.2NF技術(shù)應(yīng)用于滲濾液處理中的工程實(shí)例5.2.1垃圾滲濾液的特征

由于我國(guó)城市生活垃圾的收集基本采用混合收集的方式，使得垃圾滲濾液的成分受到生活水平、收集方式、地區(qū)和氣候等的影響，但總的來(lái)說(shuō)垃圾滲濾液主要具有以下一些特點(diǎn)：（1）有機(jī)污染物濃度高，其中的COD

和BOD5

高達(dá)幾萬(wàn)每升毫克；（2）成份復(fù)雜，其中的重金屬離子和有毒有機(jī)物會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害抑制作用；（3）氨氮含量高，最高可高達(dá)幾千到幾萬(wàn)每升毫克，嚴(yán)重抑制和降低了生物處理中微生物的活性；（4）C/N

的比值失調(diào)，且磷元素缺乏；（5）水質(zhì)隨填埋時(shí)間和穩(wěn)定程度不斷變化水質(zhì)變化大，隨著垃圾填埋場(chǎng)年齡的增大，垃圾滲濾液的可生化性呈降低趨勢(shì)。第四十七頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.2NF技術(shù)應(yīng)用于滲濾液處理中的工程實(shí)例5.2.2簡(jiǎn)陽(yáng)市垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

第四十八頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.2NF技術(shù)應(yīng)用于滲濾液處理中的工程實(shí)例5.2.2簡(jiǎn)陽(yáng)市垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

來(lái)自填埋區(qū)的滲濾液首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，再經(jīng)提升泵進(jìn)入氨吹脫，調(diào)節(jié)pH

至10.5

左右，經(jīng)空氣吹脫去除部分氨氮，確保后續(xù)生物處理的正常運(yùn)行，氨吹脫法是去除滲濾液中氨氮最普遍應(yīng)用的方法。然后滲濾液經(jīng)調(diào)解pH

后進(jìn)入生物處理，生物處理單元包括厭氧和好氧活性污泥池，在此利用生物反應(yīng)去除大部分BOD5、COD

以及NH3-N。之后不宜生物降解的有機(jī)污染物隨水流進(jìn)入加藥沉淀池和砂濾池，通過(guò)加入藥劑使?jié)B濾液中的懸浮物質(zhì)或膠體物質(zhì)得到去除，進(jìn)一步去除難降解的有機(jī)污染物。最后滲濾液進(jìn)入膜處理系統(tǒng)（超濾+

納濾），滲濾液在進(jìn)入超濾之前首先流到中間水池，以調(diào)節(jié)水量，然后經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器過(guò)濾，過(guò)濾后的水通過(guò)高壓泵進(jìn)入超濾膜組件，超濾設(shè)計(jì)最大工作壓力為0.2～0.3MPa，每運(yùn)行1h

清水反沖洗2min，藥洗周期為1

周，超濾出水經(jīng)由保安過(guò)濾器過(guò)濾，過(guò)濾后的水通過(guò)高壓泵進(jìn)入納濾膜組件。納濾出水達(dá)標(biāo)后，濃水回灌填埋場(chǎng)。第四十九頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.2NF技術(shù)應(yīng)用于滲濾液處理中的工程實(shí)例5.2.3北京阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)滲濾液現(xiàn)運(yùn)行的處理工藝如圖1

所示,

圖中虛框內(nèi)部分為改擴(kuò)建工程的工藝流程,

MBR采用超濾膜

,

反滲濾采用碟管式反滲透.處理能力為600m3/d

。第五十頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.2NF技術(shù)應(yīng)用于滲濾液處理中的工程實(shí)例5.2.3北京阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

降低滲濾液CODcr的最有效方法是反滲透(RO)技術(shù),但由于RO膜結(jié)垢、污染和滲透壓等原因,限制了出水回收率的提高,所以RO常需高成本、高能耗.與原有反滲透(RO)處理工藝聯(lián)合使用第五十一頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.2NF技術(shù)應(yīng)用于滲濾液處理中的工程實(shí)例5.2.3北京阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

與原有反滲透(RO)處理工藝聯(lián)合使用當(dāng)納濾作為反滲透進(jìn)水的預(yù)處理,這樣可以大大優(yōu)于反滲透的進(jìn)水要求,降低反滲透的操作壓力及減少砂濾器反沖洗頻次,使系統(tǒng)回收率增大.第五十二頁(yè)，共五十九頁(yè)。5應(yīng)用與工程實(shí)例5.3NF技術(shù)應(yīng)用于凈水器中的實(shí)例第五十三頁(yè)，共五十九頁(yè)。6NF的發(fā)展前景第五十四頁(yè)，共五十九頁(yè)。

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，人工合成化合物的數(shù)量急劇增大，此類化合物隨生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水進(jìn)入水體，各類水源水質(zhì)不斷惡化．世界范圍內(nèi)突發(fā)水質(zhì)污染事件的頻繁發(fā)生，這些都嚴(yán)重威脅著人類的健康發(fā)展，納濾膜水處理技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)正在引起各界的廣泛關(guān)注。為提高飲用水質(zhì)量、保證人民生活健康、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家已將納濾膜水處理技術(shù)列入“21世紀(jì)水計(jì)劃”．納濾膜選擇性敏銳，同時(shí)兼?zhèn)涑瑸V和反滲透的分離性能。6發(fā)展前景