文 献 综 述

摘要：

纳滤( nanofiltration, 简称NF)膜是一种比较特殊并前景看好的膜品种,因其孔半径大小约为1 nm而得名。纳滤的性能介于超滤和反渗透之间,通常纳滤分离需要的跨膜压差约为0.5～2.0 MPa,比反渗透达到同样的渗透通量所需施加的压差低约0.5～3.0 MPa。对溶质的荷电选择性是纳滤膜最主要的分离性能之一, 这一特性使纳滤膜在水的软化、净化和食品、染料等领域的应用越来越广泛[1]。为考察DL纳滤膜性能特点, 本文用DL纳滤膜对不同种类的无机盐溶液进行截留实验, 研究DL纳滤膜对阴、阳离子选择性的表现, 这对研究纳滤膜分离机理、开发DL纳滤膜的适用领域具有一定意义[2]。

关键字：DL纳滤膜；截留；离子选择性

1 纳滤膜研究意义

膜分离技术是一项新兴的分离技术， 自从60年代开始大规模工业化应用以来， 发展十分迅速, 其品种日益丰富, 应用领域不断扩展, 被认为是20世纪末到21世纪初最有发展前途的高技术之一[1]。 由于在膜分离过程中, 物质不发生相变(个别膜过程除外), 分离效果好, 操作简单, 可在常温下避免热破坏, 使得膜分离技术在化工、电子、纺织、轻工、冶金、石油和医药等领域得到广泛的应用, 发挥着节能、环保和清洁等作用, 在国民经济中占有重要的战略地位[7]。 膜技术已越来越受到人们的重视, 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)[2]。 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。

2 纳滤膜孔结构和荷电性质

纳滤膜有两个典型特征:1) 其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,可以截留分子量为200～2 000 D的小分子；2） 纳滤膜表面活性层通常会使盐溶液离子吸附其上，从而显电性, 因此对不同价态的离子存在Donnan效应和介电排斥效应；由此可知，此效应对无机电解质具有一定的截留率。大多数纳滤膜的相关研究都是基于这两个典型特征展开的, 因此如何表征纳滤的这两个典型特征是至关重要的[3]。

2.1 纳滤膜孔结构

对于膜孔半径为纳米尺度的纳滤膜而言,将膜视为有孔膜还是视为均相膜,目前还难以得出有效的结论。若将纳滤膜视为有孔膜,对溶质、溶剂的宏观传递过程是否适用于纳米尺度下的膜孔也尚无定论,这主要是目前用于证实纳滤膜结构的分析、测量技术尚不成熟[4]。但是目前大多数研究者还是将纳滤膜视为有孔膜,并使用一些适用于宏观传递过程的模型进行描述,那么目前纳滤膜的结构参数包括膜孔半径( rp) 、孔形状、孔等效长度与等效分离层厚度只比(△X) 、孔径分布和孔隙率(Ak) 等。而在实际中应用较多的主要包括膜孔半径(rp) 和孔等效长度与孔隙率比值(△X/Ak) 等[5]。