纳米膜
纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于:气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。
纳滤(NF)膜的研制与应用较反渗透膜大约晚20年。20世纪70年代J·E·Cadotte研究NS-300膜,即为研究NF膜的开始。
基本信息
- 中文名
纳米膜
- 分类
颗粒膜与致密膜
- 含义
颗粒粘在一起、中间有间隙的薄膜
- 常见材料
气体催化材料;过滤器材料等
技术参数
使用特征:高脱盐率标准脱盐率:99.5%透过水量:2,400(9.1)gpd操作压力:110(0.76)psi(Mpa)测试液浓度:500mg/L单支元件回收率或浓水流量:15%
定义标准
纳滤膜定义到如今为止,对纳滤膜的准确定义、机制、特征等的认识还远远不充分。学术界比较统一的解释纳滤膜的定义包括以下七个方面:
① 纳滤膜介于反渗透和超滤膜之间,其膜表面分离皮层可能具有纳米级微孔结构。
② 相对于反渗透膜NaCI的脱除率均在95%以上,一般将NaCI脱除率为90%以下的膜均可称之为纳滤膜。
③ 反渗透膜几乎对所有溶质都有很高的脱除率,而纳滤膜只对特定的溶质具有脱除率。
④ 纳滤膜孔径在1nm以上,一般1~2nm。
⑤ 主要去除一个纳米左右的溶质粒子,截留分子量在200~1000道尔顿。
⑥ 反渗透膜几乎均为聚酰胺材质,而纳滤膜材料可采用多种材质,如醋酸纤维素、醋酸-三醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺复合材料和无机材料等。
⑦ 一般纳滤膜的表面形成高聚物电解质因而常常有较强的负电荷性。
纳滤原理
与超滤及反渗透等膜分离过程一样,纳滤也是以压力差为推动力的膜分离过程,是一个不可逆过程。其分离机制可以运用电荷模型(空间电荷模型和固定电荷模型)、细孔模型以及近年来才提出的静电排斥和立体阻碍模型等来描述。与其他膜分离过程比较,纳滤的一个优点是能截留透过超滤膜的小分子量的有机物,又能透析反渗透膜所截留的部分无机盐——也就是能使“浓缩”与脱盐同步进行。
NF膜分离需要的跨膜压差一般为0.5~2.0MPa,比用反渗透膜达到同样的渗透能量所必须施加的压差低0.5~3MPa。在同等的外加压力下,纳滤的通量要比反渗透大得多,而在通量一定时,纳滤所需的压力则比反渗透的低很多。所以用纳滤代替反渗透时,“浓缩”过程可更有效、快速地进行,并达到较大的“浓缩”倍数。一般来讲,在使用纳滤膜进行的膜分离过程中,溶液中各种溶质的截留率有如下规律:
① 随着摩尔质量的增加而增加;
② 在给定进料浓度的情况下,随着跨膜压差的增加而增加;
③ 在给定压力的情况下,随着浓度的增加而下降;
④ 对于阴离子来说,按NO3ˉ、CIˉ、OHˉ、SO42ˉ、CO32ˉ 顺序上升。
⑤ 对于阳离子来说,按H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+ 顺序上升。