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纳滤如何设计

发布时间:2025-04-29 13:12:23

纳滤技术的纳滤膜

  1. 纳滤膜是以压力差为推动力,介于反渗透超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一版种膜分离技术。权

  2. 孔径在1nm以上,一般1-2nm(1纳米(nm)=0.001微米(um))。是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种,它因能截留物质的大小约为纳米而得名,它截留有机物的分子量大约为150-500左右,截留溶解性盐的能力为2-98%之间,对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。

  3. 纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭,且部分去除溶解盐,在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。

❷ 纳滤的应用

纳滤分离作为一项新型的膜分离技术,技术原理近似机械筛分。但是纳滤膜本体带有电荷性。这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因。
纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业,诸如超纯水制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等实际分离过程中。与超滤或反渗透相比,纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差,而对二价或多价离子及分子量介于200~500之间的有机物有较高脱除率,基于这一特性,纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩(如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级和浓缩)、脱色和去异味等。主要用于饮用水中脱除Ca、Mg离子等硬度成分、三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂,可溶性有机物,及蒸发残留物质。
随着对环境保护和资源综合利用认识的不断提高,人们希望在治理废水的同时实现有价物质的回收,比如:大豆乳清废液中含有1%左右的低聚糖和少量的盐,亚硫酸盐法制备化纤浆和造纸浆过程出现的亚硫酸钙废液中含有2%~2.5%的六碳糖和五碳糖,制糖工业中出现的废糖蜜中含有少量的盐等等。
NF分离是一种绿色水处理技术,在某些方面可以替代传统费用高,工艺繁琐的污水处理方 法.其技术特点是:能截留分子量大于100的有机物以及多价离子,允许小分子有机物和单 价离子透过;可在高温,酸,碱等苛刻条件下运行,耐污染;运行压力低,膜通量高,装置 运行费用低;可以和其他污水处理过程相结合以进一步降低费用和提高处理效果.在水处理 中,NF膜主要用于含溶剂废水的处理,能有效地去除水中的色度,硬度和异味.NF膜以其特殊的分离性能已成功地应用于制糖,制浆造纸,电镀,机械加工以及化工反应催化剂的回收等行业的废水处理.
纳滤是一种绿色水处理技术,是国际上膜分离技术的最新发展,在某些方面可以替代传统费用高、工艺繁琐的污水处理方法。纳米级孔径且带有电荷的特殊过滤性能特点是:能截留分子量大于200的有机物以及多价离子,允许小分子有机物和单价离子透过;可在高温、酸、碱等苛刻条件下运行,膜耐受的条件范围宽,浓缩倍数高,耐污染;运行压力低,膜通量高,装置运行费用低,能耗极低(唯一驱动力是压力)。
由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理(如复合化、荷电化),使得纳滤膜具有较特殊的分离性能,其在降低废水COD、水源水的色度、硬度和去除饮用水中的有机物(TOC)、三卤代烷(THMs)前驱物等方面的应用近年来受到广泛重视,已成功地应用于制糖行业、造纸行业、电镀行业、机械加工行业及化工反应催化剂的回收行业等的废水处理中。纳滤膜的应用研究主要集中在几个方面:根据中性溶质的分子量大小而进行分离;截留有机物分子而让单价电解质透过膜层;根据离子价态而实现离子问的分离。根据纳滤膜分离的特点,其应用范围主要适用于下述情况的物质分离:①对单价盐分离的截留率要求不高;②要求进行不同价态离子的分离,如软化处理;③需要对高分子量有机物与低分子量有机物进行分离,如葡萄酒脱醇;④盐和对应的酸的分离;⑤有机物和无机物的分离,如染料脱盐、乳清浓缩脱盐和饮用水净化。
纳滤膜具有热稳定性、耐酸、耐碱和耐溶剂等优良性质,在废水的有价物质回收中起到不可估量的作用,广泛地应用于各种有机废水的回收处理。比如农药废液处理、乳清和抗菌素脱盐、电镀废液中金属回收、各种石化废水处理等。在给水处理中,纳滤膜主要用于制备软化水、饮用纯净水,能有效地去除水中的色度、硬度和异味 。
试验研究及应用
(1)日用化工废水处理.用NF膜处理日用化工废水的应用研究表明NF膜耐酸碱,有优良的截留率,对重金属有很好的去除率,不存在膜污染问题.据估计,由于NF膜的运行费用低于反渗透技术,对有机小分子有良好的脱除率,可能会覆盖90%以上的日用化工废水处理.
(2)石油工业废水处理.
石油工业废水主要包括石油开采和炼制过程中产生的含各种无机盐和有机物的废水,其成分 非常复杂,处理难度大.采用膜法特别是NF法与其他方法相给合,既可有效处理废水还可以 回收有用物质.例如,先用NF膜将原油废水分离成富油的水相和无油的盐水相,然后把富油 相加入到新鲜的供水中再进入洗油工序,这样既回收了原油又节约了用水.以前多采用反渗 透 和相分离结合的方法处理石油工业废水,但存在着膜污染严重的问题,如果在反渗透前加一NF膜,就可以解决膜污染的问题.石油工业的含酚废水中主要含有苯酚,甲基酚,硝基酚以 及各类取代酚,此类物质的毒性很大,必须脱除后才能排放,若采用NF技术,不仅酚的脱除 率可达95%以上,而且在较低压力下就能高效地将废水中的镉,镍,汞,钛等重金属高价离子脱除,其费用比反渗透等方法低得多.
(3)杀虫剂废水处理.一般的水处理方法不能除去污染水中的低分子有机农药.通过研究NF膜对不含酚杀虫剂的截留性能发现除了二氯化物以外,其他杀虫剂的截留 率均高于96.7%,所有杀虫剂在NF膜上的吸附能力均受其疏水性的影响.采用NF处理含有酚 类杀虫剂的废水也十分有效.
(4)化纤,印染工业废水处理.NF可以用于印染过程排水中染料及助剂的脱除和回用.处 理染料聚合浆料时,由于大多数染料的分子量在几百到几千,NF膜可以让一些无机盐或小分 子通过,而对较大的染料分子进行截取,粗染料浆液经NF系统后,染料可以富集,而无机盐 的浓度下降,脱盐率大于98%,染料损失率小于0.1%,而且可以在高温下运行.此外,NF还 可以用于纤维加工过程中的含油废水的处理及回收再利用.
(5)生活污水处理.采用常用的生物降解和化学氧化相结合的方法处理生活污水时,氧化 剂的消耗很大,残留物多.如果在它们之间增加一个NF系统,让能被微生物降解的小分子( 分子量小于100)通过,不能生物降解的有机大分子(分子量大于100)被截留下来经化学氧化 后再生物降解,这样就可以充分发挥生物降解的作用,节省氧化剂或活性炭的用量,降低最 终残留物的含量.
(6)热电厂二次废水的治理及回收利用.热电厂的二次废水主要来自冲灰,除尘及冷却系统,此类废水中含有大量的悬浮固体,灰份 及高含量的盐份和部分有机物.利用NF可以把这一类废水处理成工业回用水.首先用微滤除 去水中的全部悬浮颗粒,质量分数为99%的BOD,98%的COD,73%的总氮和17%的总磷,同时将水中的菌落总数降到3~4个/L,然后加酸降低pH以除去CO2,最后再经NF脱盐,达到锅炉用水的质量.澳大利亚太平洋热电厂的Eraring发电站已用NF对此类废水进行处理,每天处理1 000~15 000 m3废水,既减轻了市政供水系统的负荷,每年又可为热电厂节约 操作费用80万美元.该热电厂准备扩大发电规模,用水量也相应增大,估计到2010年,处理 此类废水量将达5 000 m3/d,效益极其可观.
(7)酸洗废液处理.钢厂的酸洗工序是将钢材浸入质量分数为20%左右的硫酸酸洗槽中进行 酸洗.随着酸洗的进行,硫酸浓度逐渐降低,硫酸亚铁浓度不断增高,当溶液中硫酸的质量 分数降至6%~8%,生成的硫酸亚铁浓度超过200~250 g/L时,酸洗速率下降,必须更 换酸洗液,排放酸洗废液.酸洗好的钢材必须用清水进行冲洗以除去表面的酸性物质,又造 成了废酸水的外排.为了保护环境,节约资源,可采用NF工艺处理酸洗废液.利用NF膜对硫 酸和硫酸亚铁截留率的不同,先将硫酸亚铁截留在浓缩液中,然后将浓缩液送入冷却结晶罐,冷却结晶出FeSO4·7H2O;透过液再经能截留硫酸的另一NF膜组件,截留后浓缩为20%的 硫酸,再生酸液回收利用,透过液则排至废酸水站,进一步处理排放或回收.这一工艺回收 了硫酸和硫酸亚铁,同时实现了酸洗废液的回收综合利用和废酸水达标排放的目的.
(8)造纸废水处理.采用NF膜技术替代传统的化学处理 法能更为有效地除去深色木质素.木浆漂白过程产生的氯化木质素 是带负电的,容易被带负电性的NF膜截留,并且对膜不会产生污染.另外,因为整个处理过程中对阳离子(Na+)的脱除率并没有严格要求,采用反渗透技术就显得没有必要 .采用超滤/纳滤处理牛皮纸制造废水有很好的效果。
工程应用
纳滤膜的孔径范围介于反渗透膜和超滤膜之间,其对二价和多价离了及分子量在200~1000之间的有机物有较高的脱除性能,而对单价离子和小分子的脱除率则较低。而且,与反渗透过程相比,纳滤过程的操作压力更低(一般在1.0Mpa左右);同时由于纳滤膜对单价离子和小分子的脱除率低,过程渗透压较小,所以,在相同条件下,纳滤与反渗透相比可节能15%左右[3]。因而在水处理中,纳滤被广泛应用于饮用水的浓度净化、水软化、有机物和生物活性物质的除盐和浓缩、水中三卤代物前躯物的去除、不同分子量有机物的分级和浓缩、废水脱色等领域。
Sibille等研究了法国Auverw-sur-Oise市的地下水,对纳滤和生物处理饮用水(臭氧—生物活性炭过滤)进行了对比。结果表明,纳滤可以显著提高饮用水的水质,减少细菌数量和有机物的浓度,从而使后续消毒更有效,也减少了三氯甲烷的形成。但是,研究又指出,少量极易被细菌等吸收的可生物降解的有机物质(BOM:BiologicalOrganicMatter)、可同化有机碳(AOC:AssimilableOrganicCarbon)也能透过纳滤膜。
虽然,纳滤技术的工程应用在美国、日本等国家的给水行业中已经得到大规模的推广,但在我国,将纳滤技术广泛地应用于工程实践的条件还不成熟,尚处于尝试阶段、本要问题是国产纳滤膜的性能指标不够过关。已有工程实例的报道,如国内首套工业化大规模膜软化系统——山东长岛南隍城纳滤示范工程,是纳滤技术在高硬度海岛苦咸水净化的实际应用。该工程由国家海洋局杭州水处理中心设计,于1997年4月正式投入生产淡水,系统连续正常运行27个月,淡化水符合国家生活饮用水卫生标准。
有关学者曾采用纳滤膜对某市自来水(以污染严重的淮河水为原水)进行深度处理试验,研究了纳滤循环制水试验工艺的效果。结果表明,循环试验工艺与单级纳滤工艺相比,在同样较低的压力下,出水率较高,并且能耗降低,减少了浓水排放。即使在回收率较高(80%)的情况下,膜出水中的总有机碳(TOC)仍比自来水低50%;对致会变物的去除十分显著,使Ames试验阳性的水转为阴性。
纳滤膜应用问题
纳滤膜有较高的膜通量,可以截留有机及无机污染物,而对人体必需的一些离子又有较大的透过率,因此,把纳滤膜应用于饮用水的深度净化较其它的膜分离技术有较大的优势。把钢滤膜应用于给水处理领域的主要问题是:
这三个问题是膜分离的基本问题,也是纳滤膜法水处理技术难以广泛应用的主要原因。世界各国的水处理工作者正在进行广泛的研究,寻求解决这些问题的途径。纳滤技术在给水处理领域的推广应用还依赖于这些问题的进一步解决。

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❹ 渗滤液处理工艺设计的方法有哪些

1.UASB+SBR+CMF+RO处理工艺
渗滤液由调节池泵入均衡池,进行水质水量的均衡和pH调节,均衡池出水进入UASB反应池中,在反应池中COD负荷为10~15 kgCOD/m3d ,BOD降解可达75%,COD降解可达70%。经厌氧后渗滤液进入SBR池,在此利用生物反应进行BOD5、COD以及NH3-N的去除,停留时间为10.5d,反硝率:4.51gNO3/kgVSS.h (20°C)。
SBR 反应期的操作以好氧,缺氧交替运作,在好氧情况下,微生物会产生硝化作用;在缺氧情况下,微生物会进行反硝化作用以去除氨氮。
2.蒸发+RO处理工艺
渗滤液由调节池泵入预处理池,通过投加臭氧对氨氮与低分子有机物进行预处理,出水经沉淀后进入热交换器。预处理后渗滤液用泵送入两个热交换器进行预热,交换器同时作为蒸发器浓缩液和冷凝水的冷却器。预热后的渗滤液进入进水池,然后提升进入蒸发器。在蒸发器内,渗滤液通过喷头喷洒在高温的管束外表面而蒸发成蒸气,蒸气经收集后通过离心压缩机压缩进入管束,从而产生持续的蒸发循环。同时渗滤液喷洒到管束外表面对管束中的蒸气起到降温作用而使管道内蒸气冷凝。管道中形成的冷凝水收集后进入脱气器中,减少易挥发有机成分,冷凝液用泵从脱气器经过冷凝液冷却器进入暂存池。
.MBR+UF+NF处理工艺方案
渗滤液由调节池泵入生化池,生化池包括硝化池和反硝化池,在硝化池中,通过高活性的好氧微生物作用,降解大部分有机物,并使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐,回流到反硝化池,在缺氧环境中还原成氮气排出,达到脱氮的目的。MBR反应器通过超滤膜分离净化水和菌体,污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度达到20g/l,经过不断驯化形成的微生物菌群,对渗滤液中难生物降解的有机物逐步降解。MBR生化系统COD设计去除率90%,NH3-N设计去除率99%。
采用特殊设计的高效内循环射流曝气系统,氧利用率可高达25%。MBR的剩余污泥量小,每天排泥量按不同运行期(前,中,后)为110 ~50 m3/d左右。MBR出水无菌体和悬浮物,进入纳滤系统进一步深化处理,出水稳定达标排放,浓缩液则回灌至填埋场。
纳滤系统采用特殊纳滤膜和工艺设计,可使盐随净化水排出,不会出现盐富积现象,纳滤净化水回收率可达到85%。纳滤浓缩液量3.7 m3/h,为节省投资及运行费用可将浓缩液回灌至填埋场处置。
采用该工艺处理渗滤液,适应性强,能确保不同季节不同水质条件下,出水稳定达标。在国外大量工程实例中发现,即使对于BOD/COD小于0.2的老填埋场渗滤液,经过MBR与纳滤后也能使COD、BOD和NH4-N达标排放。
4.DT-RO工艺
渗滤液由调节池泵入储罐中进行pH调节,控制pH在6~6.5之间。经pH调节的渗滤液加压泵入砂滤器,砂滤器可根据压差自动进行反冲洗,反冲洗水进入浓缩液储存池。经过砂滤的渗滤液泵入筒式过滤器,经过滤后的渗滤液由柱塞泵输入第一级反渗透(RO)系统。一级RO系统膜通量为12L/m2•h,净水回收率为80%,设计操作压力为60bar。渗出液进入二级RO装置,浓缩液排至浓缩液储存池。二级RO系统回收率为90%,膜通量为34.6L/m2•h,设计操作压力为50bar。渗出液进入脱气装置,浓缩液则排至砂滤器的进水端。膜组的反冲洗在每次系统关闭时进行,清洗由系统自动控制,清洗后的液体排入浓缩液储存池中。
为避免浓缩液回灌时长期将高浓度的氨氮在垃圾填埋场不断积累循环,在浓缩液储存池设置脱氮系统,通过化学沉淀法将渗滤液中的NH3-N转化为MgNH3PO4.6H2O沉淀,沉淀后形成的结晶性状稳定,可以直接随浓缩液回灌到填埋场,也可以分离出来做肥料。

❺ 纳滤膜净水器缺点介绍

现在很多人很注重饮食的健康,也就是对水质比较有要求,在自来水使用前都会使用一些净水器来对水进行净化。市面上的净水器有多种,纳滤膜净水器就是一种使用纳滤膜来净化水的净水器,它的推动力是压力差,追要枝衡针对的水质是自来水、地下水、湖水等。不过,纳滤膜净水器也是缺点的,那么,这一净水器的缺点有哪些呢?具体请看小编的介绍。

纳滤膜净水器缺点介绍一

纳滤膜净水器缺点是,超滤膜可以去除60百分号左右的有机污染,但无法去除余氯,且在没有预处理的情况下,膜的使用寿命会缩短。也就猛告做是,纳滤膜净水器的纳滤膜有孔的薄膜,但是这些孔很小,小到只能让水这样的分子通过,而其他比水分子大的杂质就过不去了。当然这只是理想状态,实际上生产出来的膜没办法刚好让水分子过,而且孔越小,过滤的速度就会越慢,而膜也越容易堵塞。

纳滤膜净水器缺点介绍二

这样,纳滤膜净水器的纳滤膜如果长期不更换不清洗的话,由于其吸附能力反而本身容易成为细菌和病毒的温床,对净水有害无益。如果不进行反冲洗,纳滤膜净水器很快都会废掉,而国内净水器的厂家根本就不会给你更换膜的。也就是,纳滤膜净水器的缺点是,需要经常清理或换芯,还有更换保养纳滤膜。

纳滤膜净水器缺点介绍三

纳滤膜净水器缺点还有,纳滤不至于象反渗透那样把钠、钾都给脱除了,也就是,纳滤膜净水器在工作时,一般只允许水通过,而氯化钠通不过。具体来讲,就是纳滤膜净水器的纳滤膜的一个特点是具有离子选择性:具有一价阴离子的盐可以大量渗过膜(但并不是无阻挡的),然而膜对具有多价阴离子的盐(例如硫酸盐和碳酸盐)的截留率则高得多。由此可见,纳滤膜净水器的产生的反渗透水喝多了对人体内部离子平衡很不好。而且,一般来讲,

这样,我们对于纳滤膜净水器的缺点了解了一友弊些,可见,纳滤膜净水器的使用需要经常定期进行清理、保养、更换,还有纳滤膜净水器产生的水常喝对于身体健康不利。这样,纳滤膜净水器的使用是有其合适的环境的。在此,土巴兔小编建议大家需要想要采购纳滤膜净水器,建议大家寻找相关专业人士寻求意见,了解其缺点,寻求规避方法。


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❻ 纳滤膜的结构以及原理

纳滤膜可以过滤水中二价以上金属离子(一般水中一价离子含量极少,且都是对人体有益的矿物质),而纳滤膜的运行压力要远远低于反渗透,同时出水量要远远高于反渗透,完全可以去除水中易结垢的钙镁离子,使用纳滤膜足以满足饮用水的需求。

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