纳滤膜的分离机理及其在染料废水处理中应用

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第2 3卷第 1 2期2O 0 3年 1月 2

工业水处理I d sra a e r a me t n u ti W t r T e t n l

V0.3 No 1 1 .2 2De . 2 c, 003

纳滤膜的分离机理及其在染料废水处理中应用张林生 .沈剑斌(南大学环境工程系，苏南京 2 0 9 )东江 10 6[要]根据纳滤膜分离不同性质的物料，述了纳滤膜分离机理研究进展。滤膜分离非电解质时描述模型有摘评纳立体阻碍一孔模型：离电解质和离子时包括空间电荷模型、定电荷模型、电阻碍模型和道南一孔模型。综述细分固静细了纳滤膜应用于染料废水处理的现状。

[键词]纳滤膜；离机理；染料废水 关分[图分类号]x 8中 73[献标识码]文 A[章编号]10文 0 5—8 9 2 0 1—0 0— 4 2 X( 0 3)2 0 1 0

Sep a i e h i m fn o i r t e b a e an s ar t on m c an s o an f ta i m m r n d i l on tap l a i o dy s e pi t c on t e wa t wa erte t en t r a m tZ a gLn h n h n i s e g.S e in i h n Ja b n

( . e at e tfE vrn na E gneig, otes nvri, nig2 0 9 C i 1 D p rm n n i m t n ier o oe l n S uh atU iest Najn 10 6, hn y a)Ab ta t 1 1 e a a i n me h n s o a o h a i n, is印 p i a i n i y se t rt e t e t a e r v e d s r c: 1e s p r to c a i m f n n f rt i o t l to n d e wa t wa e r am n r e i we . c 1 1 h e— i n i n l h n r n e p r d mo e a e印 p i d t h r c e i e t e n n l c r l t e a a i n 1 1 1e t r e d me so a i d a c o e d l c n b le o c a a t rz h o e e to y e s p r t . 1e o s a e c a g d l h x d c a g d l h l c r sa i d t r e d me so

a i d a c d l p c h r e mo e,t e f e— h e mo e,t e e e to t tc a h e— i n i n h n r n e mo e,Do n n i r n l n a— se i o e mo e alb p le o c a a t r e e e to y e a d i n s p a i n Re e td v l p n f t e d e t rc p r d lC l e a p i d t h c e i l c r l t r z n o e a t . r o c n e e o me t o y hwa t wa e r a me twih n o hr to mb a c e i to c d. se t rte t n t na f a i n me r i n e a n r du e r

Ke r s: a o l ain me r c s p ain me h ns; y se tr y wo d n n f t t mb a e:e a to c a im d ewa twae i r o n r

纳滤 ( F是 2 N ) 0世纪 8 0年代最新的膜技术。它是伴随微滤 ( )超滤 ( F)反渗透 ( O)术的发 MF、 U、 R技展而发展起来的。纳滤膜的最初研究和应用是为了

膜生产商所采用的生产工艺和材料不同，使不同品

牌纳滤膜的特征有差异。其差异根据纳滤膜基团所带电荷不同，分为荷正电膜、负电膜、极膜，可荷双现代商品化纳滤膜一般带电荷…。下面根据纳滤膜分 1离不同性质的物料，几种分离模型进行评述。对 当纳滤膜分离非电解质时：来描述的模型主要用是立体阻碍一孔模型(6细 2) -。该模型认为膜分离层两侧的压力差产生对流传递和浓度梯度产生扩散传递：假定膜分离层具有均一的细孔结构，要考虑空间阻碍作用以及溶质与孔壁之间的相互作用。 L n g等 X. Wa人 (对此进行了深人研究，求出了膜的特征系数 )并

找到一种高通量，低能耗的膜代替在净水中高能耗

的反渗透膜，而节约生产成本，从因此它首先应用于净水处理。良好的分离性能引起科研人员的重视。其 随着对纳滤膜的研究、产工艺的改进、的应用技生新术的发展，为其在工农业生产中应用掀开了新的一页。者从纳滤膜

分离机理、滤膜在染料废水处理笔纳中应用研究两个方面进行综述。1纳滤膜分离机理

对纳滤膜分离机理的研究自纳滤膜产生以来一

(即膜的反射系数和溶质透过系数 ),证明膜结构参数 (径、密度、道深度即膜分离层厚度、孔曲孔孔孔膜度 )对非电解质分离具有重要影响 (。后来 Jh oa n S h e等人利用立体阻碍一细孔模型还推导出膜的 cap反射系数 6与 r r之间的关系 (),. l 5:

直是热点。传统理论认为纳滤膜传质机理与反渗透膜相似，通过溶解扩散传递。是随着对纳滤膜应用和研究的发展 .这种理论不能很好解释纳滤膜在分离中表现出来的特征。加上世界各个科研机构和各个【金项目】江苏省科技厅高新技术项目，号： G o 1 2 基编 B 2 o o8

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专论与综述

工业水处理 2 0— 2 2 (2 0 3 1,3 1 )

61h ),-- ) (=(一 (- 1( 1 1 1_ 21 _/ r, )式中： r溶质结构尺寸，m; nr一膜孔径， m; . n

分离带相同电荷的电解质，相对分子质量或分子尺寸越大截留率越高等现象。C C hi ooo . .C r tfru等人¨ s和 G .Wetr n - .B sema n

C ek等人[运用细孔模型来描述膜分离带电粒子， lr 1 认为膜是由均一的细孔构成，且膜面和膜孔内都分

6—膜的反射系数，量纲。—无反射系数随着 r r的比率增加而增大，当 r r sp/ sp/

布电荷，点粒子在膜孔内通过对流和扩散传质时，带 带电粒子将受到空间阻碍和静电排斥两个方面的作用。来 X. . n后 L Wa g在总结 C C. hi ooo . C r tfru和 G. s

等于 1时。射系数等于 1表明溶质完全被截留，反，与试验结果相符合。根据上面的关系式联合 S ig r e e pe l—K d m[ e 程式：方R 1:一= () 2

B Wetr n— lr以及其他人研究成果的基础 . sema n C ek上，把立体阻碍一细孔模型和固定电荷模型结合起来

,立了静电阻碍模型[建 1该模型假定膜分离层 。是由孔径均一，面电荷分布均匀的微孔构成，虑表考膜的结构参数和膜的特性参数 (的体积电荷密度膜或膜的孔壁表面电荷密度 )膜分离特性影响。模对该型不仅能描述纳滤膜分离非电解质，而且还能描述纳滤膜分离电解质和离子等现象。运用该模型来预() 3

式中：。一透过液浓度， l L; C mo/ C。一料液测膜面浓度， lL; I mo/ R—膜的截留率，量纲；—无

卜

膜的特征参数，量纲；无 膜的溶质透过系数， s m/。F=ep -v 1 ) P x[J (/]

式中：——膜的溶剂透过通量，/ c ) L (m h。

测膜的分离特性同实际较为符合。

道南一立体细孔模型假定膜是由均相同质 .电荷均布的细孔构成，离离子时，子与膜面电荷之分离间存在静电作用，相同电荷排斥而相反电荷间相互

可以得到膜的孔径，计算结果与膜的实际孔径相差不大。总之，体阻碍一细孔模型较好地描述了纳滤立膜分离非电解质机理。但是该模型假定膜分离层具

有均一的细孔结构过于理想化，实际应用的膜很难

吸引，当离子通过对流和扩散传递通过极细膜孔时还受到空间阻碍作用，该模型较好地解释了纳滤膜截留硫酸钠和氯化钠的特性，在解释荷电纳滤膜分离电解质和离子时，与静电阻碍模型有很多相似之处。

做到这一点，因此该模型不能解释溶质的结构尺寸大于膜的孔径时仍然有溶质透过的现象。

当纳滤膜分离电解质和离子时：其过程受膜面特性和电解质或离子电荷影响。描述模型主要有空间电荷模型[81、 4 -]固定电荷模型[s、电阻碍模 ,1 4I静 Il

总之，间电荷模型、空固定电荷模型、电阻碍静模型、南一立体细孔模型，肯定膜面电荷对电解道都质和离子截留率的决定作用，较少考虑电解质和离子的本身特性影响膜的截留效果。 o a c a ps J h n S h e[等 人和刘红梅 n等人采用不同的膜进行试验

,现进发料液浓度越大，的截留率越小，至 …… 此处隐藏：11837字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……