納濾(NF)和反滲透(RO)用于將低分子量物質(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)。納濾又稱低壓反滲透,是膜分離技術(shù)的一個(gè)新興領(lǐng)域,其分離性能介于反滲透與超濾之間,允許一些無(wú)機(jī)鹽和某些溶劑透過(guò)膜,從而達(dá)到分離目的。納濾膜所特有的功能是反滲透膜和超濾膜無(wú)法取代的,它兼有反滲透和超濾的工作原理。
超濾與納濾和反滲透的差別在于分離溶質(zhì)的大小,反滲透需要使用對(duì)流體阻力大的更致密的膜,從而截留這些小分子,而這些小分子溶質(zhì)可自由地通過(guò)超濾膜。事實(shí)上,納濾和反滲透膜可視為介于多孔膜(微濾/超濾)與致密無(wú)孔膜(全蒸發(fā)/氣體分離)之間的過(guò)程。因?yàn)槟ぷ枇^大,所以為使同樣量的溶劑通過(guò)膜,就需使用較高的壓力,而且需克服滲透壓(海水的滲透壓力大約是2500kPa)o
原則上反滲透可用于很多領(lǐng)域,可分成溶劑純化(即以滲透物為產(chǎn)物)和溶質(zhì)濃縮(即以原料為產(chǎn)物)兩大類(lèi)。大部分應(yīng)用是水的純化,主要是半咸水脫鹽,特別是由海水生產(chǎn)飲用水(海水淡化)。半咸水中鹽的量為(10?50)%,而海水中鹽的濃度為3.5x10-4%。另一個(gè)重要應(yīng)用為制備半導(dǎo)體工業(yè)用超純水。
反滲透也用于濃縮過(guò)程,特別是食品工業(yè)(果汁、糖、咖啡的濃縮)、電鍍工業(yè)(廢液濃縮)和奶品工業(yè)(生產(chǎn)干酪前牛奶的濃縮)。
納濾膜與反滲透膜幾乎相同,只是其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較疏松。這意味著納濾對(duì)Na+和CP等單價(jià)離子的截留率很低,但對(duì)二價(jià)離子的截留率仍很高。此外,對(duì)除草劑、殺蟲(chóng)劑、農(nóng)藥等微污染物或微溶質(zhì)及染料、單糖、雙糖等低分子量組分的截留率也很高。說(shuō)明納濾膜和反滲透膜的應(yīng)用領(lǐng)域是不同的,當(dāng)需要對(duì)濃度較高的NaCl進(jìn)行高強(qiáng)度截留時(shí),最好選擇反滲透過(guò)濾。當(dāng)需要對(duì)低濃度、二價(jià)離子和相對(duì)分子質(zhì)量在500到幾千的微溶質(zhì)進(jìn)行截留時(shí),最好選擇納濾過(guò)程。由于納濾過(guò)程中水的滲透性要大得多,所以對(duì)一定應(yīng)用場(chǎng)合其資金耗費(fèi)較低;表9-3對(duì)納濾與反滲透中一些溶質(zhì)的截留特性進(jìn)行了比較。
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