吴正亚
万香科技股份有限公司，江苏 淮安 223300
摘要：膜分离的技术就是一种新型高效分离的技术。本实用新型具有工艺简单、无相变、经济、分离系数比较大、高效、节能、无二次的污染、室温连续运行等优点。它已经广泛应用到了在各个工业中的领域与科学的研究。纳滤膜作为了一种新型的分离膜，在水处理当中有着十分广泛的应用。
关键词：纳滤膜；盐化工废水处理；应用
引言
纳滤膜的平均孔径在10-30A之间，即反渗透(1-10A)和超滤(>30A)压力驱动膜分离技术。纳滤膜的工作压差一般为0.5~2.0MPa。因此，当达到相同的渗透通量时，其压差必须比反渗透膜的压差小0.5-3MPa。因此，纳滤膜可称为“低压RO”或“松散RO”。
纳滤膜具有分离水中分子量为数百的有机小分子的特性，其保留极限约为200-1000，一般适用于分离分子量约为1nm的溶解组分。此外，纳滤膜具有离子选择性，单价离子的阻断率相对较低，而多价离子的阻断率较高。这是由于Donnan中存在不同价阴离子，使得NF膜多为带电荷膜。
1 纳滤膜技术
1.1 纳滤膜分离机理
纳滤就是介于反渗透与超滤中间膜分离的技术。因为它是由表面分离层中的聚电解质组成的，它具有一定的电荷，所以它具有独特的电荷和屏蔽作用。膜的筛选功能是根据膜的孔径将不同分子量的物质进行分离。分子质量大于膜孔径的材料将被保留，否则它们将穿过膜。纳滤膜的孔径约为nm，主要排斥材料的分子量在200~1000之间。膜电荷就是指膜与离子之间的静电相互进行作用，可以阻止高价离子进入膜中。同时这也是在低压下纳滤膜仍能保持高脱盐效果的原因。
当前人们普遍认为了纳滤膜的传质机理就是扩散与溶解。由于目前还没有可靠的方法来研究纳滤膜的结构，通常采用了孔径比较大的宏观模型来分析传质的过程。描述膜的结构与性能关系之中的数学模型包括空间电荷的模型、非平衡热力学的模型、固定电荷的模型与静电势阻的模型。
1.2 纳滤膜的分类
按制备工艺可分为:复合膜、动态成形膜、界面聚合膜、相转化膜、稀溶液膜、热诱导相转化膜。
根据膜的形状可分为:板状膜、卷状膜、管状膜、中空纤维膜等，其中卷状膜应用最广泛。
按膜材料的不同可分为磺化聚醚砜膜(SPEs)、纤维素醋酸酯膜、芳族聚酰胺膜、衍生膜、磺化聚砜膜(SPS)和聚乙烯醇膜(PVA)。
1.3 纳滤膜分离特点
1.3.1 耐压性与抗污染能力强
由于纳滤膜主要由复合膜和荷电膜组成，具有较强的抗污染和抗压能力，对疏水胶体油、蛋白质等有机物具有较强的抗压能力。
1.3.2 具有离子选择性
纳滤膜可以根据其离子的大小和价，从高价的离子当中分离出低价的离子。单价的离子斥力比较低，二价的离子与高价的离子斥力显著要高于单价离子的斥力。
1.3.3 操作压力低
在纳滤膜中的主要特点就是膜本身是带电的，使其中在很低的工作压力之下仍然具有了很高的脱盐率。反渗透的过程所需要的工作压力是非常大的，通常在几个MPA到几十个MPA之间，而且纳滤的过程所需要的工作压力是通常要小于1MPa，这对于降低了整个分离系统中的设备投资成本是非常有利的。
1.3.4 经济实用
纳滤膜可替代传统处理工艺中的多个步骤，可一次性去除Ca2+、Mg2+，方便快捷，投资成本低。
1.4 纳滤的主要影响因素
1.4.1 料液流速
从理论上讲，增加进料流量可以降低浓差极化。但也有研究表明，当进料流量增加超过一定范围时，沿进料方向的压降会增大，平均过滤力会减小。具体的最佳流速需要通过实验确定。
1.4.2 操作压力
纳滤就是一种在压力驱动当中的膜分离过程。一般情况来说，增加其压力有助于改善膜的通量与排斥的反应。伴随着压力的增加，水通量也应该增加。但是由于浓度的极化会随着压力的增加而增加的，所以通量也不会伴随着压力的增加而增加的。研究发现，当压力达到一定值时，由于膜表面结垢，会形成凝胶层。此时传质仅受GEL层控制，与压力无关。尽管如此，固定的数值随着膜的类型和要分离的组分而变化。
1.4.3 pH
由于在待分离组分之间的相互作用与膜的表面电荷的变化，膜的过滤性能自然也是不同的。由于在纳滤膜当中的大部分表面层都会有一定的电荷，而且溶液的pH值不仅仅会影响到表面电荷的性质，还会改变在进料溶液当中要分离的某些组分的电荷。pH值对于纳滤过程之中的影响需要在具体的实验当中来进行确定。
1.4.4 温度
温度的变化会影响纳滤膜的表面电荷，从而导致分离效果的差异。同时，被分离的组分的组成可以改变，分离的结果也会受到影响。
2 纳滤膜在盐化工废水中的应用
2.1 现状调查
在纳滤膜系统安全滤芯当中的目的就是有效拦截在预处理的过程当中不能完全去除或者形成的悬浮颗粒进入到纳滤膜的系统，从而降低了SDI值，保护了纳滤膜。通过观察在纳滤膜工艺中的运行情况，发现了主要的问题如下:①在纳滤膜系统之中，纳滤膜与滤芯容易被堵塞与污染，而且安全过滤器的滤芯污染比较严重。易滋生细菌和结垢，从而导致了进口安全过滤器在运行之时压差迅速的增大，影响纳滤膜系统的稳定性和使用寿命。②纳滤膜还需要高频率化学清洗和身体清洗，使膜工艺的纳滤膜系统无法连续运行，从而减少了膜水的生产过程，增加了工人的工作量，影响了膜系统的运行成本。
2.2 原因分析
为了解决上述的问题，我们检查了安全过滤器中的滤芯与纳滤膜，发现其中有一层少量的产品与白色的物质。白色的物质就是磷酸盐、硫酸盐与质氟化物，而泥是微生物。我们还对进入膜的原水进行了水质分析。水含有钙、镁、铁、硫酸盐、磷酸盐(3-)和氟化物。这些物质进入安全滤池，当进水pH值很高时，沉积物首先在滤池滤芯表面形成，被滤芯堵塞，从而造成滤芯结垢和堵塞。为了找出生物污染的来源，我们对膜处理设备进行了研究。反冲洗水箱、超滤和纳滤膜生产水箱均为闭式水箱，通风差，易在潮湿环境中滋生微生物。
2.3 效果检验纳滤膜系统
除上述生化污染措施外，纳滤膜运行相对稳定，纳滤膜产水量增加，纳滤膜和膜的运行周期延长，降低了膜处理废水的成本。这个系统已经简化了。
2.4 制定措施
在膜的系统之中，介质过滤、超滤水和安全过滤水不断监测到水质的变化，并且根据水质的变化调整了水处理工艺，从而降低了无机盐的含量。针对在纳滤膜系统当中的生化污染，制定出了如下的措施:当pH值较高时，纳滤膜与滤元容易结垢。我们还会对进入膜之内的原水进行了化学的分析，并且于每周一、三、五进行抽取样本，可以监测到水中离子浓度之中的变化。纳滤膜系统中的低pH运行模式可以避免了氢氧化铁与氢氧化钙的形成，从而也抑制了水中磷酸盐、硫酸盐与氟化物的析出，这样也防止了纳滤膜与滤芯结垢的堵塞。通过膜系统的化学维护与清洗，每小时进行打开安全滤网的端盖，清洗其滤网的元件，有效防止了细菌的滋生。
3 结语
纳滤膜是由于其中独特的优异的性能与分离的特性，在水处理的领域有着不可以替代的地位。为了获得最佳的处理效果和经济效益，采用了多种膜工艺或膜分离技术与其他分离技术相结合。
参考文献:
[1]武福平,焦相伟,郭译文,汪川,薛彦茵.国产纳滤膜对无机盐截留性能的研究[J].水处理技术,2018(12).
[2]刘国栋.纳滤膜在冶金工业废水处理中的应用.市政工程,2020(2).
[3]赵航.工业废水处理中超滤膜技术的实践应用.市政工程,2020(9).