納濾水處理技術(shù)的應(yīng)用

王幸

[摘 要]納濾（nanofiltration，NF）是一種介于超濾和反滲透之間的膜分離技術(shù)，在過(guò)濾過(guò)程中同時(shí)兼具物理孔隙產(chǎn)生的篩分效應(yīng)和膜面電荷產(chǎn)生的道南效應(yīng)作用。對(duì)水中大多數(shù)有機(jī)物和多價(jià)鹽離子有高截留率，對(duì)單價(jià)離子截留率較低，因而可以很好地將單價(jià)多價(jià)鹽選擇分離。相比較傳統(tǒng)的反滲透技術(shù)來(lái)說(shuō)，它不僅可以截留對(duì)人體有益的元素，而且允許小分子通過(guò)，在保留對(duì)人體有益的微量元素的同時(shí)，也除去了消毒后水中的副產(chǎn)品或殘留物質(zhì)等。因此在水處理中，納濾膜法具有不可比擬的優(yōu)越性。尤其是近年來(lái)在飲用水軟化與凈化、污水深度處理與再生水生產(chǎn)、工業(yè)過(guò)程濃縮分離、海水淡化等方面得到了較為廣泛的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]納濾；水；應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]X52 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

飲用水的安全問(wèn)題是民生之根本，尤其是在人口眾多的國(guó)家，保障水質(zhì)安全，維護(hù)公眾健康，是國(guó)家發(fā)展的必要前提。近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，眾多科研成果的相繼問(wèn)世，公眾對(duì)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求不斷提高。納濾膜可高效用于去除水中的雜質(zhì)和色度、降低TDS濃度。所以，納濾膜在小分子有機(jī)物分離、水質(zhì)軟化、脫鹽等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

1 應(yīng)用方向和現(xiàn)狀

1.1 方向

由于納濾技術(shù)能選擇性分離單價(jià)多價(jià)鹽以及對(duì)小分子有高截留率等特點(diǎn)，使得納濾能夠滿足一些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)且高效的分離目的?；谶@些特點(diǎn)，納濾在飲用水的深度處理、海水淡化、食品工業(yè)、染料工業(yè)、醫(yī)用廢水、垃圾滲濾液等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2 現(xiàn)狀

1.2.1 飲用水的深度處理

飲用水深度處理中，納濾膜不僅可以去除水中殘留農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑等和消毒副產(chǎn)物，截留水中的病原微生物和重金屬等有害離子，而且能夠在突發(fā)條件下保證最終供水水質(zhì)的安全性和穩(wěn)定性，滿足不同地區(qū)和人群的用水需求。尤其是對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且水環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)，選用納濾膜技術(shù)對(duì)飲用水進(jìn)行深度處理可能是最為合適的選擇。

1.2.2 海水淡化

早在1988年P(guān)lummer就采用4英寸納濾膜NF-40開(kāi)展了海水軟化的研究，SO42-去除率達(dá)98%，Ca2+去除率達(dá)70%左右（Plummer，1988）。納濾膜軟化能有效降低海水的硬度、總?cè)芙夤腆w（TDS）和有機(jī)物的含量，大大降低了CaSO4結(jié)垢的可能性，在海水淡化領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的的應(yīng)用潛力。海水淡化技術(shù)為解決水資源短缺問(wèn)題提供了有效的途徑，因而納濾膜技術(shù)的應(yīng)用就顯得尤為關(guān)鍵。

1.2.3 食品工業(yè)

食品工業(yè)廢水屬于高濃度重污染的工業(yè)廢水，它對(duì)環(huán)境的危害程度可見(jiàn)一斑。在食品工業(yè)中，已經(jīng)可以較成功地處理乳清。在整個(gè)過(guò)程中，大分子有機(jī)物乳清被截留返回，繼續(xù)稀釋、脫鹽、濃縮，直到大部分溶液都可以通過(guò)納濾膜，此時(shí)溶液再進(jìn)行二次處理，而稀釋后的乳清中的含鹽量被降到極低。

1.2.4 染料工業(yè)

紡織印染廢水中含有大量有毒性的染料類物質(zhì)和重金屬物，而且一般的傳統(tǒng)處理工藝難以去除廢水中的色度物質(zhì)。紡織印染行業(yè)中大量使用的染料物質(zhì)分子量通常分布在700～1000Da范圍內(nèi)，非常適于選用納濾膜技術(shù)處理。采用納濾技術(shù)對(duì)工業(yè)中的廢水進(jìn)行處理，不僅提高了染料的強(qiáng)度，而且增強(qiáng)了染料的色度，使其更加光彩奪目。

1.2.5 醫(yī)用廢水

近年來(lái) ，自然水體中存在的合成藥物對(duì)人類的危害愈來(lái)愈受到人們的重視 ， 部分藥物中抗生素的濃度極高，若將這些廢水排放至自然水體中，將極大地威脅人類及水生生物的健康，其產(chǎn)生的后果無(wú)法估量。目前來(lái)看已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。程愛(ài)華等用芳香聚酰胺復(fù)合納濾膜來(lái)去除水中類固醇類雌激素，試驗(yàn)結(jié)果表明，納濾技術(shù)能有效去除水中微量類固醇類雌激素，平均截留率達(dá)90%以上。王健行等對(duì)納濾膜在制藥廢水深度處理與回用中的適用性做了實(shí)驗(yàn)室小試膜材料篩選、操作參數(shù)優(yōu)化以及中試試驗(yàn)研究，結(jié)果表明運(yùn)用MBR-NF雙膜法系統(tǒng)處理制藥廢水二級(jí)生化出水可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水中殘留抗生素的高效截留（>95%）。

1.2.6 垃圾滲濾液

垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜、有機(jī)物濃度極高的廢水， 若不加以處理而直接排入環(huán)境，會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重的污染。目前，國(guó)外一般多采用一級(jí)超濾及二級(jí)反滲透的聯(lián)合處理方法深度處理垃圾滲濾液，但是反滲透方法存在著一些弊端，其動(dòng)力消耗大，運(yùn)行成本高。納濾出水水質(zhì)雖然不及反滲透，但相比而言，納濾的能耗低，而且水的回收率較高，因?yàn)榭勺鳛橐环N主體的處理工藝而具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

2 展望

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，納濾膜技術(shù)在水處理中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用 。但與此同時(shí)，納濾膜在工業(yè)應(yīng)用中也受到了一些缺點(diǎn)和不足的限制，包括膜污染問(wèn)題、不夠徹底的分離效果等。隨著研究人員對(duì)納濾膜傳質(zhì)機(jī)理、新型膜材料的研發(fā)、膜組件設(shè)計(jì)構(gòu)型的優(yōu)化以及過(guò)濾過(guò)程的模擬控制研究的深入，新的發(fā)現(xiàn)和成果將會(huì)有力地推動(dòng)納濾膜在更多的行業(yè)和領(lǐng)域應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)突破和進(jìn)展。

[參考文獻(xiàn)]

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