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      纳滤(NF)设备

      发布时间:2022-06-24 14:26:20人气:0

      一、纳滤NF性能介绍

             纳滤膜(Nanofiltration Membranes)是80年代末期问世的一种新型分离膜,其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,约为200-2000,由此推测纳滤膜可能拥有lnm左右的微孔结构,图片1故称之为"纳滤"。纳滤膜大多是复合膜,其表而分离层由聚电解质构成,因而对无机盐具有一定的截留率。国外已经商品化的纳滤膜大多是通过界面缩聚及缩合法在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄分离层。

      纳滤膜能截留纳米级(0.001微米)的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间,其截留有机物的分子量约为200-800MW左右,截留溶解盐类的能力为20%-98%之间,对可溶性单价离子的去除率低于高价离子,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。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。

      纳滤过程的关键是纳滤膜。对膜材料的要求是:具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、机械强度高、耐酸碱及微生物侵蚀、耐氯和其它氧化性物质、有高水通量及高盐截留率、抗胶体及悬浮物污染,价格便宜且采用的纳滤膜多为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。复合膜为非对称膜,由两部分结构组成:一部分为起支撑作用的多孔膜,其机理为筛分作用;另一部分为起分离作用的一层较薄的致密膜,其分离机理可用溶解扩散理论进行解释。对于复合膜,可以对起分离作用的表皮层和支撑层分别进行材料和结构的优化,可获得性能优良的复合膜。膜组件的形式有中空纤维、卷式、板框式和管式等。其中,中空纤维和卷式膜组件的填充密度高,造价低,组件内流体力学条件好;但是这两种膜组件的制造技术要求高,密封困难,使用中抗污染能力差,对料液预处理要求高。而板框式和管式膜组件虽然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造价高。因此,在纳滤系统中多使用卷式膜组件。

      纳滤膜的过滤性能还与膜的荷电性、膜制造的工艺过程等有关。不同的纳滤膜对溶质有不同的选择透过性,如一般的纳滤膜对二价离子的截留率要比一价离子高,在多组分混合体系中,对一价离子的截留率还可能有所降低。纳滤膜的实际分离性能还与纳滤过程的操作压力、溶液浓度、温度等条件有关。如透过通量随操作压力的升高而增大,截留率随溶液浓度的增大而降低等。

      二、工作原理

      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。是在压力差推动力作用下,盐及小分子物质透过纳滤膜,而截留大分子物质的一种液液分离方法,又称低压反渗透。纳滤膜截留分子量范围在200-1000MWCO,介于超滤和反渗透之间,主要用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。利用纳滤对二价盐有较高的截留率,对单价盐有较高的透过率这一特性,对部分混盐物料进行分盐处理。

      三、NF膜设备主要参数:

      标准脱盐率:30-99.5%

      透过水量:2400(9.1)gpd

      耐压等级:低压纳滤膜≤4.1MPA;高压纳滤膜≤8.0MPA

      单支膜元件回收率:15%

      运行温度:≤40℃

       

      四、纳滤NF应用

      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。与超滤或纳滤相比,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:

      卷式纳滤膜分离设备应用领域

            1 日用化工废水处理。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。

            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。

      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。NF膜对不含酚杀虫剂的截留性能 ,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。

          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。

      9纳滤分盐。利用纳滤膜对二价离子截留对单价离子不截留的特性,将二价盐和单价盐分开,变废为宝,废水中的混盐通常是作为固废或危废处理的,在某些项目中可以利用纳滤分盐技术将二价硫酸钠和单价氯化钠分离开来(其它二价盐和单价盐也是可以分离开的),分别达到工业级的氯化钠和无水硫酸钠固体。减少了固体处理费用,同时也回收了有价值的盐分。


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