南京蔚华膜科技有限公司
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在饮用水处理技术中,纳滤可以做到什么?

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饮用水生产工艺一般以膜技术为核心,由前处理、膜分离以及后处理三个部分组成。在前处理中,由PP棉、活性炭、石英砂等技术吸附和过滤水中的泥沙、色素、异味后,再由膜分离技术将水中多余无机盐离子去除,后处理过程有时会再次增加活性炭或杀菌装置进行进一步净化。自二十世纪八十年代以来,我国膜技术进入了高速发展时期,并被大规模应用于水处理中,一般有反渗透、纳滤、超滤和双膜法集成技术这几种膜技术。[1]

相比于其他膜技术,纳滤(Nanofiltration,简称NF)的研发历史较短,20世纪80年代才将孔径介于超滤与反渗透之间的膜正式命名为纳滤膜。作为压力驱动膜,纳滤膜所需压力要比反渗透膜小的多,一般为3.5-30 bar饮用水生产中利用纳滤技术将水中Ca2+Mg2+SO42-脱除,实现水软化。如图1所示为典型纳滤膜元件,有效面积为37m2MgSO4的截留率>97%,产水量可达37m3/d,可最大程度地去除地表水的有机物和色度,脱除地下水的硬度。同时在提纯方面有较高的效率,操作简便,可实现自动化作业,稳定性好,维护方便。


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1 卷式纳滤膜元件[2]


中空纤维膜(hollow fiber membrane)是通过铸膜液与芯液从喷丝头的环形喷丝孔共同挤出而制备的具有中空结构的纤维状膜丝,集成化程度高,具有自支撑特点。中空纤维超滤膜是超滤技术中最为成熟的一种技术。原液自一端进入纤维内腔,浓缩液自另一端流出,透过液从侧面流出,实现水资源的提纯、除菌、净化等目的。[3] 2所示是一根中空纤维纳滤膜组件,过滤面积为50 m2/75 m2,具有高强度和高耐化学性的特点,可过滤原水中>99.9999%的细菌,适用于净水装置中预处理阶段。


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2 中空纤维纳滤膜[4]

较常见的水处理工艺是双膜法。原水中的悬浮物、细菌等物质的沉积污染了膜面导致极大的通量衰减和膜面的损坏,一般使用超滤工艺对供水进行预处理,以满足反渗透/纳滤的进水要求。通过超滤除去水中易对纳滤膜产生污染或导致劣化的物质,增加纳滤膜的使用寿命,再通过纳滤膜对供水进行软化。完整的纯净水制备装置首先通过传统预处理(加絮凝剂,调pH等)除去悬浮物,铁锈等,预过滤后再通过超滤膜进一步截留住大分子物质,再经过纳滤或反渗透除去供水中多余的无机盐,有时会增加后处理,通过进一步活性炭吸附、紫外消毒等手段将供水达到饮用水标准。简易的工艺流程如图3所示。[1]


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3 双膜法集成工艺流程

参考文献

[1]    邓麦村,金万勤, 膜技术手册[M]. 2020, 北京,化学工业出版社.

[2]   Chen, Bo-Zhi,Xiaohui Ju, Ning Liu, Chang-Hui Chu, Jin-Peng Lu, Chen Wang, Shi-Peng Sun,2020. Pilot-scale fabrication of nanofiltration membranes and spiral-woundmodules[J]. Chemical Engineering Research and Design,   160 : 395-404.

[3]    张裕中, 食品加工技术装备[M]. 2000, 北京, 中国轻工业出版社.

[4]   Wan, Chun Feng,Bofan Li, Tianshi Yang, Tai-Shung Chung, 2017. Design and fabrication ofinner-selective thin-film composite (TFC) hollow fiber modules for pressureretarded osmosis (PRO)[J]. Separation and Purification Technology,   172 : 32-42.