纳米膜过滤技术

课题名称：纳米膜过滤技术课题内容：1.概述1.1 定义：纳米过滤(简称纳滤)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，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。能截留有机小分子而使大部分无机盐透过，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。1.2 纳滤与超滤及反渗透的关系：a.纳米过滤膜的截断相对分子质量小于 1000，大于 100，填补了超滤与反渗透之间的空白。（比反渗透大，比超滤小）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渗透膜的溶质（水）。 2.纳米过滤机理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。2.1 纳滤技术原理：a.溶解--扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在膜的表面形成物相之间的化学平衡，传递的形式是：能量=浓度*淌度*推动力，使得一种物质通过膜的时候必须克服渗透压力。b.电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南(DONNAN)效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。 纳滤过程之所以具有离子选择性，是由于在膜上或者膜中有负的带电基团，它们通过静电互相作用，阻碍多价离子的渗透。根据文献说明，可能的荷电密度为 0.5～2meq/g。为此，我们可用道南效应加以解释：ηj=μj*z j*f*φ式中ηj——电化学势；μj——化学查组分的电荷数；f——每摩势；z j——被考尔简单荷电组分的电荷量；φ——相的内电位，并且具有电压的量纲。式中的电化学势不同于熟知的化学势，是由于附加 zj*f*φ 项，该项包括了电场对渗透离子的影响。利用此式，可以推导出体系中的离子分布，以计算出纳滤膜的分离性能。2.2 纳滤膜的离子选择性：a.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：c.一价离子易透过，高价离子的截留率高Eg：Na2SO4 和 NaCl 混合溶液d.分子量在 200～1000 之间，分子大小在 1nm 以上的分子被截留2.3 纳米过滤的特点① 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，即集浓缩与透析为一体；② 操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米...