纳滤过程中不同类型盐截留率随盐浓度的变化文献综述
2020-05-18 21:18:50
摘要:
纳滤膜( NF )早期被称为”低压反渗透膜”或”疏松反渗透膜”,是一种介于反渗透膜(RO)和超滤膜(UF)之间的新型的压力驱动膜,膜孔径为纳米级(10-9m),截留分子量在200~2000 Da (道尔顿),选择性分离大于l nm左右的溶解组分,可以有效截留二价及以上离子、有机小分子(分子量≥200),但是使大部分一价无机盐透过,从而实现高低分子量有机物的选择性分离。NF的分离机理体现在其具有筛分效应和Donnan效应。膜的筛分效应,是指膜孔径为纳米级(10-9m),可以选择性截留分子量大于纳米级孔径的溶质。筛分效应主要选择性截留不带电荷的物质,可以将不同分子量的物质进行选择性分离。膜的Donnan效应又称为电荷效应,是指膜所带电荷与溶液中分布的离子所带电荷之间存在的静电作用[1]。
在电解质体系中,膜的结构及表面化学性质、母液的化学性质及酸碱条件都会对纳滤膜性能产生很大影响。由于膜电荷与离子电荷间的静电作用,当纳滤膜接触电解质溶液时所形成的膜面电荷对离子的分离有很大影响[2]。流动电位测定实验说明pH能改变膜所带的电荷。文献[3-4]通过对纳滤膜动电测量亦证明了二价离子对膜的作用力远远大于单价离子对膜的作用。文献[5-6]报道只要原料液pH、浓度和溶质类型稍微改变,其截留行为就会发生很大变化。因此,研究原料液的pH、盐浓度及类型对膜性能影响尤为重要,有利于深入理解纳滤机制和优化纳滤实验过程。
为考察纳滤膜性能特点,本文从母液为盐溶液的角度入手,探究纳滤过程中不同类型盐截留率随盐浓度的变化,这对研究纳滤膜分离机理、开发纳滤膜的适用领域具有一定意义。
关键字:纳滤膜;截留
1. 纳滤膜的研究意义
膜分离技术是指借助膜的选择渗透作用,在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中溶质和溶剂进行分离,分级,提纯和富集[7]。相比需要复杂分离方法的传统过滤技术,膜分离技术采用混合物的物理特性进行分离,分离的方式属于低能耗的分离方式,整个膜分离的过程可以不用在化学反应当中进行,并且能够保证没有污染,操作起来简单方便[8]。因此,膜分离技术在化工、电子、纺织、轻工、冶金、石油和医药等领域得到了广泛的应用,发挥着节能、环保和清洁等作用,在国民经济中也占有重要的战略地位[9]。
纳滤(NF)是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术,虽然仅有20多年市场开拓的历史,但它在水软化,百量级分子量物质(如抗生素、多糖、染料等)的纯化、分离和浓缩领域得到了较好的应用,可替代或部分替代沉淀、蒸发和pH调节等工艺,成为生物制药和精细化工的重要高效节能单元操作。另外,还可用于食品脱色,氨基酸分离,多肽的纯化及浓缩[10]。
因为膜技术已越来越受到人们的重视,所以与之相关的科学研究工作也日益活跃。常见的液体分离膜技术(其分离对象为溶液,特别是水溶液)有反渗透(RO), 超滤(UF),微滤(MF),透析(Dialysis),电渗析(ED),以及渗透汽化(PV)[11]。纳滤(Nanofiltration,简称NF) 膜及其相关过程的出现大大地促进了膜技术在液体分离领域的应用。
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