膜分离技术在处理废水中的应用23370.docx

《膜分离技术在处理废水中的应用23370.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《膜分离技术在处理废水中的应用23370.docx（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.纳滤膜分离技术及其应用叶振君（华东理工工大学，上上海，20002377）摘要：纳滤滤是介于反反渗透和超超滤之间的的一种新型型的膜分离离技术。本本文综述了了纳滤膜的的特性，分分离机理及及其在在水水处理、食食品、医药药、化工等等领域的应应用进展，并对其更更广泛的发发展前景进进行展望。关键词：纳纳滤，纳滤滤膜，膜分分离，应用用Nanoffiltrratioon Meembraane TTechnnologgy annd Itts Apppliccatioons Y

2、e ZZhen-jun（Shannghaii Keyy Labborattory of CChemiical Biollogy, Schhool of PPharmmacy, Easst Chhina Univversiityoff Sciiencee andd Tecchnollogy, Shaanghaai 20002377）Abstrract:Nanoofilttratiion iis a new presssuree-drivven mmembrrane-sepaaratiion ttechnniquee simmilarr to reveerse osmoosis filttrati

3、ion aand uultraafilttratiionIIn thhis ppaperr，the charracteeristtics andd mecchaniisms of nnanoffiltrratioon arre diiscusssed in bbrieff. Appplicaationns off nannofilltrattion membbranees inn watter ttreattmentt，pharmmaceuuticaal inndusttry，ffood and chemmicall inddustrries etc. aree revvieweed. In

4、addiitionn，futture prosspectts onn thee devveloppmentt of nanoofilttratiion aare aalso pressenteedKey wwordss:nanoofilttratiion mmembrrane,membbranee sepparattion,appllicattion1膜技术介介绍1.1概述述膜分离是在在20世纪初初出现，220世纪60年代后后迅速崛起起的一门分分离新技术术1。膜分离技技术(Meembraane SSeparratioon Teechnoologyy)以选择择性透过膜膜为分离介介质，当膜膜两侧存

5、在在某种推动动力(如压力差差、浓度差差、电位差差等)时，原料料侧组分选选择性地透透过膜，以以达到分离离、提纯的的目的。膜膜分离技术术以其低能能耗、高效效率被认为为是理想的的分离技术术之一。由由于其兼有分离离、浓缩、纯纯化和精制制的功能，又又有高效、节节能、环保保、分子级级过滤及过过滤过程简简单、易于于控制等特特征，因此此，目前已已广泛应用用于食品、医医药、生物物、环保、化化工、冶金金、能源、石石油、水处处理、电子子、仿生等等领域，产产生了巨大大的经济效效益和社会会效益，已已成为当今今分离科学学中最重要要的手段之之一。膜是具有选选择性分离离功能的材材料。利用用膜的选择择性分离实实现料液的的不同组

6、分分的分离、纯纯化、浓缩缩的过程称称作膜分离离。它与传传统过滤的的不同在于于，膜可以以在分子范范围内进行行分离，并并且这过程程是一种物物理过程，不不需发生相相的变化和和添加助剂剂。膜的孔孔径一般为为微米级，依依据其孔径径的不同（或或称为截留留分子量），可可将膜分为为微滤膜、超超滤膜、纳纳滤膜和反反渗透膜，根根据材料的的不同，可可分为无机机膜和有机机膜，无机机膜主要还还只有微滤滤级别的膜膜，主要是是陶瓷膜和和金属膜。有有机膜是由由高分子材材料做成的的，如醋酸酸纤维素、芳芳香族聚酰酰胺、聚醚醚砜、聚氟氟聚合物等等等。膜分离优点点：l 常温下进行行：有效成分分损失极少少，特别适适用于热敏敏性物质，如

7、如抗生素等等医药、果果汁、酶、蛋蛋白的分离离与浓缩l 无相态变化化：保持原有有的风味，能能耗极低，其其费用约为为蒸发浓缩缩或冷冻浓浓缩的1/3-1/8l 无化学变化化：典型的物物理分离过过程，不用用化学试剂剂和添加剂剂，产品不不受污染l 选择性好：可在分子子级内进行行物质分离离，具有普普遍滤材无无法取代的的卓越性能能l 适应性强：处理规模模可大可小小，可以连连续也可以以间隙进行行，工艺简简单，操作作方便，易易于自动化化1.2主要要的膜技术分类类当前，国际际上对膜分分离技术的的研究较多多，这是因因为其具有有节能、高高效、操作作方便等特特点，所以以越来越受受到科研工工作者的重重视。常用用的膜分离离

8、过程除了了反渗透(RO)、纳纳滤(NFF)、超滤滤(uF)、微滤(MMF)这四四种膜技术术之外，另另外还有渗渗析、控制制释放、膜膜传感器、膜膜法气体分分离等2。微微滤(MFF)膜制品品的产量近近年来增长长较快，但但年总产值值在亿元以以下。我国国MF膜制品品约为整个个膜市场份份额的1/6，其潜在在市场相当当大。鉴于于微孔滤膜膜的分离特特征，微孔孔滤膜的应应用范围主主要是从气气相和液相相中截留微微粒、细菌菌以及其他他污染物，以以达到净化化、分离、浓浓缩的目的的。具体涉及及领域主要要有：医药药工业、食食品工业(明胶、葡葡萄酒、白白酒、果汁汁、牛奶等等)、高纯水水、城市污污水、工业业废水、饮饮用水、生

9、生物技术、生生物发酵等等。超超滤(uFF)在我国国为生产与与应用最广广泛的膜品品种，产值值约占整个个膜产业的的25%以上，中空空纤维式与与板框式组组件都已产产业化，在在电泳漆、酶酶制剂、饮饮料、食品品、超纯水水、医药和和废液废水水回收再利利用等领域域都有广泛泛的应用。早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。纳滤(NFF)对特定的的溶质具有有很高的脱除率。在在饮用水领领域用于脱脱除三卤甲甲烷中间体体、异味、色色度、农药药、合成洗洗涤

10、剂、可可溶性有机机物、Caa和Mg、铊等硬度度成分及蒸蒸发残留物物质。我国国对纳滤技技术的开发发和应用还还处于初始始阶段。纳纳滤的主要要应用领域域涉及：食食品工业、植植物深加工工、饮料工工业、农产产品深加工工、生物医医药、生物物发酵、精精细化工、环环保工业等等领域。反渗透(RRO)的研究始始于19665年，19886年前后后醋酸纤维维素非对称称RO膜投入入生产，其其脱盐率990%92%，最高达达到95%。我国ROO膜主要用用干海水淡淡化、苦咸咸水脱盐、锅锅炉补给水水的处理和和饮用水制制备，此外外，在食品品、医药和和废水处理理方面也有有广泛应用用。由于反渗透透分离技术术的先进、高高效和节能能的特

11、点，在在国民经济济各个部门门都得到了了广泛的应应用，主要要应用于水水处理和热热敏感性物物质的浓缩缩，主要应应用领域包包括以下：食品工业业、牛奶工工业、饮料料工业、植植物(农产品)深加工、生生物医药、生生物发酵、制制备饮用水水、纯水、超超纯水、海海水、苦咸咸水淡化、电电力、电子子、半导体体工业用水水、医药行行业工艺用用水、制剂剂用水、注注射用水、无无菌无热源源纯水、食食品饮料工工业、化工工及其它工工业的工艺艺用水、锅锅炉用水、洗洗涤用水及及冷却用水水2纳滤膜分离离技术2.1纳滤滤膜的特点点和种类纳滤膜的研研究始于220世纪70年代，是是由反渗透透膜发展起起来的，早早期称为“疏松的反反渗透膜(Lo

12、osseRevversee Osmmosiss Memmbranne)”，将介于于反渗透和和超滤之间间的膜分离离技术称为为“杂化过滤滤(HybbridFFiltrratioon)”。直到200世纪90年代，才才统一称为为纳滤膜(Nanoofilttratiion)。纳纳滤膜作为为一种新型型的分离膜膜，具有以以下的特点点3：(1)具有有纳米级孔孔径。纳滤滤膜的相对对截留分子子量(Moolecuular Weigght CCut-Off，MWCO)介于反反渗透膜和和超滤膜之之间，约为为20020000；(2)纳滤滤膜对无机机盐有一定定的脱除率率，大多数数纳滤膜是是复合膜，其其表皮层由由聚电解质质构

13、成，膜膜的分离性性能与原料料液的pHH值之间有有较强的依依赖关系；对不同价态态离子截留留效果不同同：对单价离离子的截留留率低，对对二价和多多价离子的的截留率明明显高于单单价离子。对对阴离子的的截留率按按下列顺序序递增：NNO3，Cl，OH，SO4，CO3对阳离子子的截留率率按下列顺顺序递增：H，Na，K，Mg，Ca，Cu对离子截留留受共离子子影响:在分离同同种离子时时，共离子子价数相等等，共离子子半径越小小，膜对该该离子的截截留率越小小，共离子子价数越大大，膜对该该离子的截截留率越高高4,5。(3)对疏疏水型胶体体、油、蛋蛋白质和其其它有机物物有较强的的抗污染性性，相比于于RO，NF具有操操作

14、压力低低、水通量量大的特点点,纳滤膜的的操作压力力一般低于于1MPaa，故有“低压反渗渗透”之称，操操作压力低低使得分离离过程动力力消耗低，对对于降低设设备的投资资费用和运运行费用是是有利的。相相比于MF，NF截留分分子量界限限更低，对对许多中等等分子量的的溶质，如如消毒副产产物的前驱驱物、农药药等微量有有机物、致致突变物等等杂质能有有效去除6。纳滤膜技术术的独特性性能使得它它在许多领领域具有其其他膜技术术无法替代代的地位，它它的出现不不仅完善了了膜分离过过程，而且且正在逐渐渐替代某些些传统的分分离方法。20世纪880年代以以来，国际际上先后开开发了多种种商品纳滤滤膜，其中中绝大多数数是复合膜

15、膜，且其表表面大多带带负电荷。常常见的纳滤滤膜有3：(1)芳香香聚酰胺类类复合纳滤滤膜该类纳滤膜膜主要是美美国Fillm Tec公司生产产的NF-50和NF-70两种纳纳滤膜，纯纯水通量为为43L/(m2.h)，工作作压力分别别为0.4和0.6MPaa。(2)聚哌哌嗪酰胺类类复合纳滤滤膜该类纳滤膜膜主要是美美国Fillm Tec公司生产产的NF-40和NF-40HFF、日本东东丽公司的的UTC-20HFF和UTC-60以及美美国AMTT公司的ATTF-30和ATF-50纳滤膜膜。(3)磺化化聚砜类复复合纳滤膜膜该类膜主要要是日本日日东电工公公司的NTTR-74100和NTR-74500纳滤膜，

16、纯纯水通量为为500和92L/(m2.h)。2.2纳滤滤膜分离的机理理纳滤膜分离离机理的研研究自纳滤滤膜产生以以来一直是是热点问题题。尽管纳纳滤膜的应应用越来越越广泛，其其迁移机理理还没能确确切地弄清清楚。传统统理论认为为纳滤膜传传质机理与与反渗透膜膜相似，是是通过溶解解扩散传递递。随着对对纳滤膜应应用和研究究的深入，发发现这种理理论不能很很好解释纳纳滤膜在分分离中表现现出来的特特征。就目目前提出的的纳滤膜机机理来看，表表述膜的结结构与性能能之间关系系数学模型型有电荷模模型、道南南-立体细孔孔模型、静静电位阻模模型7。电荷模型根根据对膜内内电荷及电电势分布情情形的不同同假设，分分为空问电电荷模

17、型(the SpacceChaarge Modeel)和固定电电荷模型(the Fixeed-Charrge MModell)。空间电电荷模型最最早由Ossterlle等提出出，该模型型的基本方方程由Pooissoon-Bolttzmannn方程、Neernstt-Plannck方程程和Navvier-Stokkes方程程等来描述述。运用空空间电荷模模型，不仅仅可以描述述诸如膜的的浓差电位位、流动电电位、表面面Zetaa电位和膜膜内离子电电导率、电电气粘度等等动电现象象，还可以以表示荷电电膜内电解解质离子的的传递情形形。固定电电荷模型最最早由Teeorelll、Meyeer和Sievvers提

18、提出，因而而通常又被被人们称为为Teorrell-Meyeer-Sievvers(TMS)模型。固固定电荷模模型假设膜膜为一个凝凝胶相，其其电荷分布布均匀、贡贡献相同；离子浓度度和电位在在传递方向向具有一定定梯度；主主要描述膜膜浓差电位位、溶剂和和电解质在在膜内渗透透速率及其其截留性。道南-立体体细孔模型型(Donnnan-sterric PPore Modeel)建立在Neernstt-plannck扩展展方程基础础上，用于于表征两组组分及三组组分的电解解质溶液的的传递现象象，假定膜膜是由均相相同质，电电荷均布的的细孔构成成，分离离离子时，离离子与膜面面电荷之间间存在静电电作用，相相同电荷排

19、排斥而相反反电荷问相相互吸引，当当离子在极极细微的膜膜孔隙中的的扩散和对对流传递过过程中会受受到立体阻阻碍作用的的影响。近来，Waang等建建立了静电电排斥和立立体阻碍模模型(thhe Ellectrrostaatic and Sterric-hindrranceeModeel)又可简称称为静电位位阻模型。静静电位阻模模型假定膜膜分离层由由孔径均一一、表面电电荷分布均均匀的微孔孔构成，其其结构参数数包括孔径径rp、开孔率率Ak、孔道长长度即膜分分离层厚度度x。电荷特特性参数则则表示为膜膜的体积电电荷密度XX(或膜的孔孔壁表面电电荷密度为为q)。根据据上述膜的的结构参数数和电荷特特性参数，对对于

20、已知的的分离体系系，就可以以运用静电电位阻模型型预测各种种溶质(中性分子子、离子)通过膜的的传递分离离特性(如膜的特特征参数)。2.3纳滤滤膜制备纳滤膜的制制备方法有有L-S相转化法法，共混法法，荷电化化法和复合合法等，目目前使用最最多最有效效的方法是是复合法,也是生产产商品化纳纳滤膜品种种最多产量量最大的方方法，该方方法是在微微孔基膜上上复合一层层具有纳米米级孔径的的超薄表层层。复合膜膜包括基膜膜的制备，超超薄表层的的制备及复复合。复合法是目目前使用最最多，而且且较有效的的制备纳滤滤膜的方法法，也是生生产商品化化纳滤膜品品种最多、产产量最大的的方法。包包括微孔基基膜的制备备及超薄表表层的制备

21、备及复合8。1基膜的的制备一般用液固相转化化法。由单单一高聚物物形成，如如聚砜超滤滤膜；也可可由两种或或两种以上上的高聚物物经液相共共混形成合合金基膜。2超薄表表层的制备备及复合目前，超薄薄表层的制制备方法主主要有涂敷敷法、浸渍渍法、界面面聚合法、化化学蒸汽沉沉积法、动动力形成法法、等离子子体聚合法法、水力铸铸膜法、旋旋转法等。其其中主要的的方法：(1)涂敷敷法。涂敷敷法就是将将多孔基膜膜的上表面面浸入到聚聚合物的稀稀溶液中，然然后将基膜膜从溶液中中取阴干或或将铸膜液液直接刮涂涂到基膜上上，再借外外力将铸膜膜液轻轻压压入基膜的的微孔中，然然后用相转转化法成膜膜，该方法法的关键是是选择和基基膜相

22、匹配配的复合液液，并调节节工艺条件件以形成纳纳米级孔径径。俞三传传等采用涂涂敷法制备备了SPEES复合纳纳滤膜，并并研究了其其性能;(2)界面面缩聚和界界面缩合法法。界面聚聚合法是目目前世界上上最有效的的制备纳滤滤膜的方法法也是工工业化纳滤滤膜品种最最多、产量量最大的方方法。该方方法利用PPWMorggan的相相界面聚合合原理为基基础使反反应物在互互不相溶的的两相界面面处发生聚聚合成膜。一一般的方法法是用微孔孔基膜吸取取溶有一类类单体的水水相，排除除过量的单单体溶液，再再浸入某种种疏水单体体的有机溶溶液中进行行液一液界界面缩聚反反应，为了了提高膜性性能一般还还需水解荷荷电化、离离子辐射或或热处

23、理等等后处理过过程以形成成致密的超超薄层，该该法的关键键是基膜的的选取和制制备及调控控两类反应应物在两相相中的分配配系数和扩扩散速率以以使膜表面面的疏松程程度合理化化并尽量薄薄。瞿晓东东等利用界界面缩聚制制备了聚酰酰胺复合纳纳滤膜。3纳滤膜分分离技术的的应用进展展纳滤膜作为为新型的分分离膜，以以其优异的的分离性能能得到了广广泛的应用用，在降低低能耗、环环境保护、优优化工艺和和经济发展展中必将发发挥推动作作用。3.1 饮饮用水处理理纳滤膜分离离可应用于于水质的软软化、降低低TDS浓度度、去除色色度和有机机物。一般般来说9，不同NFF膜对有机机物去除率率相差不太太大，但是是它们对于于无机物的的去除

24、率却却有显著差差异。从无无机物的去去除率来看看，NF膜基本本上可以分分为两大类类：一种是是传统脱盐盐软化NFF膜，这种种传统NFF膜主要是是通过较小小的孔径来来截留和筛筛分杂质，其其脱盐率往往往较高；另外一种种就是以去去除水中有有机物为主主要目的的的新型NFF膜，即荷荷电NF膜(往往带负负电)，此种NFF膜的截留留机理不同同于传统软软化型NFF膜的机械械筛分机理理，最重要要的是它考考虑了膜与与有机物间间的电性作作用，甚至至以电性作作用作为除除去有机物物的主要机机理，因此此既保留了了传统NFF膜对有机机污染物去去除较好的的特点，同同时允许较较多的无机机盐透过，特特别适合于于饮用水的的处理。新新型

25、NF膜可以以通过改变变膜孔径和和表面电荷荷的大小来来改变其脱脱盐率。理想NF膜膜的条件应应该是能完完全除去有有害有机物物，同时适适度除去多多余的无机机物(理想的产产品水TDDS为300mmg/L，最大不不超过5000mg/L)9。纳滤膜对对一价离子子的截留率率可低至440%，对二价离离子的截留留率可高至至90%以上，且截留分分子量约为为2001000DDa的中性性溶质。因因此，纳滤滤在水的软软化、低分分子有机物物的分级、除除盐等方面面具有独特特的优势。水水的总硬度度为水中CCa2+、Mg2+的总含含量。对于于饮用水的的软化，先先经过二步步NF分离过过程(用Filmm-tech公司的NFF-70

26、膜，操操作压力为为0.5-0.7Mpaa，脱除855%-95%的硬度以以及70%的一价离离子)，水质硬硬度降低了了10-20倍。然然后进行氯氯处理，就就可制成标标准饮用水水。纳滤膜在饮饮用水领域域主要脱除除三氯甲烷烷中间体、低低分子有机机物(特别是环环境荷尔蒙蒙物质旧)、农药、合合成洗涤剂剂、微生物物、异味、色色度、硫酸酸盐、碳酸酸盐、氟化化物、砷、细细菌、重金金属污染物物(大多来源源于工业废废弃物泄露露和工业废废水排放等等)镉、铬(六价)、铜、铅铅、锰、汞汞、镍等有有害物质。3.2废水水和污水处理理中的应用用由于纳滤滤膜的截留留特性可以以使得有机机溶质得到到同步浓缩缩和脱盐，同同时又具有有热

27、稳定性性、耐酸、耐耐碱和耐溶溶剂等优良良性质，堪堪称先进的的工业分离离膜,在工业废废水的有价价物质回收收中起到不不可估量的的作用，广广泛地应用用于各种有有机废水的的回收处理理。比如农农药废液处处理、乳清清和抗菌素素脱盐、染染料废液处处理、电镀镀废液中金金属回收、各各种石化废废水处理等等10。造纸废水处处理造纸废废水是造成成环境污染染的重要因因素，纳滤滤膜可以代代替吸收和和电化学方方法除去深深色木质素素和木浆漂漂白过程中中产生的氯氯化木质素素，因为污污染物中有有许多有色色的有机物物都带有负负电荷，容容易被荷负负电的纳滤滤膜截留，并并且对膜不不产生污染染。M等采用纳纳滤方法对对纸厂的废废水进行处处

28、理，得到到的渗透水水无色透明明，不含阴阴离子废物物，且渗透透水的COOD、总碳碳含量和无无机物含量量的去除率率均可以达达到80%以上。制糖工业废废水处理在在制糖工业业中，含有有高浓度NNaCl和有色物物质的离子子交换树脂脂再生废液液的排放是是个难题，将将纳滤技术术用于处理理树脂再生生液，可以以去除有机机物质和880%以上的盐盐，而且可可以使90%的水重新新循环使用用，从而大大大降低生生产成本和和减少排放放量。石油工业废废水主要包包括石油开开采和炼制制过程中产产生的含各各种无机盐盐和有机物物的废水，其其成分非常常复杂，处处理难度大大。采用纳纳滤膜法与与其他方法法相结合，既既可有效处处理废水还还可

29、回收有有用物质。Ohya11等成功地制备出一种聚酰亚胺纳滤膜，该纳滤膜具有高通量并耐高压、高温及耐有机溶剂的特点。纳滤膜的截留相对分子质量为170-400。其中截留相对分子质量为170的纳滤膜能有效地分离汽油和煤油，分离系数为19.5。生活污水处处理生活污污水一般用用生物降解解结合化学学氧化法处处理，氧化化剂消耗大大，残留物物多，可以以使用纳滤滤技术，使使能被微生生物降解的的小分子(MW小于于100)渗透，而而把不能降降解的大分分子(MWW大于l000)截留，截截留液再送送去化学氧氧化，可以以节约氧化化剂的用量量。石油工业中中的应用3.3 制制药工业的的应用在生化工程程中纳滤技技术正用于于将低

30、相对对分子质量量的物质(如类固醇醇、维生素素、抗生素素和氨基酸酸等)从其他反反应物中分分离出来，进进行澄清和和精制，并并且成功的的应用于VVB12的回收收和浓缩，以以及红霉素素、金霉素素等多种抗抗生素的浓浓缩和纯化化过程。在在医药工业业，肽和多多肽可通过过色谱柱进进行纯化但蒸发时时间过长就可能破破坏被提纯纯的产品，同同时消耗大大量的有机机/水淋洗液液。采用纳纳滤膜进行行多肽的浓浓缩纯化，不不但克服了了以上不足足，而且可可以将小的的有机物和和盐分除去去。近年来来，纳滤技技术只是试试验性用于于制药工业业中，随着着膜污染、稳稳定性等技技术问题的的解决，纳纳滤将成为为医药生产产中一种高高效的分离离技术

31、8。纳滤技术已已经成功地地应用于红红霉素、金金霉素等多多种抗生素素的分离纯纯化。例如如，发酵法法生产6-APA，可可以采用MMPS-44的纳滤滤膜，可以以将发酵液液中的6-APA由0.4%浓缩到5%，操作参参数为：流流量13LL/(m2.h) ，截截留率955%，回收率率90%，浓缩缩倍数l55。维生素素Bl2的回回收发酵液液中的VBl2可以采采用管式纳纳滤膜MPPT-10进行浓浓缩，浓缩缩倍数达到到35。3.4食品品工业的应应用纳滤膜在食食品工业、饮饮料行业中中应用较多多。主要用来来对加工过过程中的料料液进行浓浓缩、脱盐盐、调味、脱脱色和去除除杂质。用纳滤膜膜能有效除除去杂味和和盐味而不不破

32、坏牛奶奶的风味、营营养价值。久米仁司12等等进行了脱脱脂牛奶的的处理。该该工艺可同同时除去其其中的食盐盐和对牛奶奶的浓缩，食食盐截留率率约为600%。研究了了透过流速速、压力、溶溶液温度、溶溶液浓度对对浓缩的影影响，比较较了纳滤和和反渗透的的使用。结结果表明，用用纳滤能有有效地除去去杂味和盐盐味，且不不破坏牛奶奶的风味，营营养评价高高于其它处处理方法。Kubei等应用纳滤膜进行了脱脂牛奶的处理，并对使用纳滤膜和反渗透膜进行了比较：使用反渗透膜浓缩处理的乳，由于盐类和乳糖都被浓缩，咸昧和甜味都被增强，所以使乳的总体评价降低。而使用纳滤膜，选择适当的浓缩比进行处理，使得脱脂乳具有盐类平衡的良好风味

33、。研究结果表明，应用纳滤还能有效地除去脱脂乳在储藏过程中产生的各种不良气味物质，且不破坏牛奶风味，营养价值也高于其他处理方法。果汁的浓缩缩传统上是是用蒸馏法法或冷冻法法浓缩，不不仅能耗大大，且导致致果汁风味味和芳香成成分的散失失。Nabbetanni133用反渗渗透膜和纳纳滤膜串联联起来进行行果汁浓缩缩，以获得得更高浓度度的浓缩果果汁。应用用这个技术术进行各种种果汁浓缩缩，可以保保证果汁的的色、香、味味不变，也也可节省大大量能源，提提高经济效效益。将反反渗透与纳纳滤连用，可可得到400的果汁汁浓缩液所所需的能耗耗仅为通常常蒸馏法的的八分之一一或冷冻法法的五分之之一。3.5 膜膜生物反应应器的开

34、发发近年来,水水处理专家家将膜分离离技术引入入废水生物物处理系统统，开发了了一种新型型的水处理理系统，即即膜生物反反应器(MMBR)，它它是膜单元元与生物反反应器相结结合的一个个生化反应应体系。Jeanttet等14叫将纳滤滤膜与CSSTR(连连续搅拌反反应器)耦合组成成纳滤膜生生物反应器器(NFMMBR)用用于乳酸的的半连续生生产，利用用膜截留底底物和菌体体细胞而乳乳酸被不断断移去，得得到较高的的产率约为为7.1g/(lh)，乳酸浓浓度为555g/l。膜反反应器是一一项急待开开发的新型型技术,目前工业业进展较慢慢,但由于它它的卓越性性能,必将得到到广泛的应应用。4膜污染问问题15膜经过一段段

35、时间的运运行会发生生堵塞，从从而引起水水通量和产产水品质的的下降，达达不到预设设值，此时时需要对膜膜进行清洗洗。引起上上述变化的的主要原因因为浓差极极化和膜污污染，二者者在膜的运运行过程中中是交替出出现的。浓差极化是是指在膜分分离过程中中，料液中中溶剂在压压力驱动下下透过膜，大大分子溶质质被截留，于于是在膜表表面和临近近膜面区域域浓度越来来越高，在在浓度梯度度作用下，大大分子溶质质由膜面向向主体溶液液扩散。上上述质量迁迁移的结果果，使邻近近膜表面溶溶液的浓度度高于主体体进料液中中的浓度，这这种现象称称为浓差极极化。浓差极化的的结果增加加了进料液液的渗透压压，从而降降低了渗透透的有效压压力，同时

36、时增加了产产水浓度，其其结果会降降低水通量量和脱盐率率。另外，浓浓差极化也也往往会引引起一些难难溶盐如CCaSO44等在膜上上沉淀，由由此而使压压力损失增增加和产生生沉淀物对对膜的化学学作用，加加速水通量量和脱盐率率的下降，可可见浓差极极化严重影影响膜的性性能，缩短短膜组件的的寿命，降降低经济效效益。作为为用户来说说，通过采采用改善进进水水质条条件，对于于浓差极化化对膜性能能的影响会会有一定的的作用。膜污染是指指处理物料料中的微粒粒，胶体离离子或溶质质大分子由由于与膜存存在物理化化学相互作作用或机械械作用而引引起的在膜膜表面或膜膜孔内吸附附、沉积造造成膜孔径径变小或堵堵塞，使膜膜产生透过过流量

37、与分分离特性的的不可逆变变化现象。它它与浓差极极化有内在在联系，尽尽管很难区区别，但是是概念上截截然不同。应应当说，一一旦料液与与膜接触，膜膜污染即开开始，由于于溶质与膜膜之间相互互作用产生生吸附，开开始改变膜膜性能。由由于水中含含有难溶盐盐、胶体、微微生物、有有机物、金金属氧化物物及其它各各种杂质，所所以造成膜膜污染的因因素也是这这几种。膜膜工艺中预预处理的设设置，就是是为了减少少膜污染的的发生。在在膜分离过过程中，由由于纯水不不断透过膜膜并被引出出，使膜表表面溶质浓浓度逐渐高高于主体溶溶液中的浓浓度，当某某些盐的浓浓度达到饱饱和溶解度度时，或者者说当某两两种离子浓浓度达到或或超过其溶溶度积

38、时，该该种盐类便便以固体形形式析出。在在很多地区区的地下水水和地表水水中，主要要成分是CCa2和HCO3，而CaCCO3又是几种种难溶盐中中溶解度较较小的一种种，因此，在在膜分离过过程中首先先要考虑到到是否会产产生CaCCO3沉淀。在在以苦咸水水为水源时时，Ca2和S04浓度过大大时，也会会产生硫酸酸钙沉淀。防防止产生碳碳酸钙和硫硫酸钙沉淀淀的主要方方法是：(1)降低低回收率，即即降低浓缩缩倍率，避避免达到超超过难溶盐盐的溶度积积。(2)加酸酸调整PHH值，使LaangLiier饱和和指数小于于几或者加加酸脱气，降降低HCOO3浓度，也也可以防止止CaCOO3沉淀。总之，膜污污染的机理理是非常

39、复复杂的，关关系到膜表表面化学和和水中溶质质一溶质、溶溶质一膜的的相互作用用机理。目目前还没有有一个可用用于估算膜膜污染性质质和程度的的通用规则则。膜污染染物的特性性是与水中中污染物间间的物理因因素、化学学因素、微微生物因素素三者的相相互作用密密切相关的的。它们是是相互关联联的，并非非单一存在在，也就是是说当其中中某一污染染趋势形成成，必将加加速另两种种污染的形形成，造成成膜污染加加剧。另外外，只有合合理设计预预处理，才才能减小这这些污染势势的形成。实实际运行中中一旦发现现其中某类类膜污染的的迹象，应应及时解决决，以避免免产生连锁锁反应，造造成更大的的污染。5总结纳滤膜由由于截留分分子质量介介

40、于超滤与与反渗透之之间,同时还存存在Donnnan效效应，因此对低低分子质量量有机物和和盐的分离离有很好的的效果，并具有不不影响分离离物质生物物活性、节节能、无公公害等特点点，在食品工工业、发酵酵工业、制制药工业、乳乳品工业等等行业得到到越来越广广泛的运用用。但纳滤膜膜的应用同同时也存在在一些问题题，如膜污染染等，并且食品品与医药行行业对卫生生要求极严严，膜需要经经常的杀菌菌、清洗等等处理，使得该技技术的广泛泛使用受到到一定的影影响，因此如何何推广及膜膜清洗等大大量问题尚尚待研究10。总体看看来,目前国际际上对于纳纳滤膜的研研究多集中中在应用方方面，而有关与与纳滤膜的的制备、性性能表征、传传质

41、机理等等的研究还还不够系统统、全面、深深入。现在的应应用过程的的选膜多是是以实验为为依托的，缺少更系系统的理论论依据。在今后的的研究中,希望对于于所制备的的高性能膜膜，能够以定定量的方法法对膜性能能进行预测测，并面向应应用过程的的膜产品系系列化，这不仅可可以拓宽膜膜的应用范范围,而且能够够减少实验验的工作。同理,膜过程设设计也应该该进行标准准化，将现存操操作模型的的特点对于于不同适用用范围关联联，进行设备备优化。纳滤膜膜作为膜科科学中的一一种新型分分离膜，问世10多年来来以其显著著的分离特特性在诸多多领域得以以越来越广广泛的应用用，而且也越越来越受人人们的关注注和重视。而许多新新的低分子子质量

42、中性性及电解质质溶质分离离体系的出出现，如水资源源的净化、生生化工程，下游产品品的分离精精制等，对纳滤膜膜及其分离离过程而言言也是一个个契机。纳滤膜分分离技术存存在着众多多的优越性性，是一个新新兴的值得得瞩目的领领域，必将会有有广阔的发发展前景。参考文献1中华华膜工业网网，技术：膜分分离技术优优点、发展史及及现状，httpp:/wwww.ssinoffilteer.neet/arrticlle/arrticlle.phhp/70040，20077.9.442刘青青，膜技术术与工业发发展栅况，青青海科技（高高新科技），2006，63张杰杰,纳滤膜分分离技术的的发展与工工业应用，Chemical

43、Enginee，2005，113，2：40414 PPeterr EriikssoonNanoofilttratiion eextennds tthe rrangee ofmmembrrane filttratiion, Enviiromeentall Proogresss,19888,7,1：58-625 RRRauttenbaachSepaaratiion ppotenntiall of nanoofihrratioonmemmbranneDesaalinaationn，199996 LLakshhminaarayaanPRamaanConssiderr nannofihhratiion

44、fformeembraane sseparratioon Cheemicaal Enngineeerinng Prrogreess19944,3：68-747 王王胜智，吴吴克宏，纳纳滤膜技术术及其应用用，Enerrgy RReseaarch and Infoormattion,20055,21,2:106-1118王薇薇.杜启云，纳滤膜分分离技术及及其进展，Induustriial WWaterr Treeatmeent,22004,24,33:5-889 杨杨靖.周柏青.黄荣华,纳滤膜处处理优质饮饮用水，Technnologgy of WateerTreeatmeent，20044，30，

45、5，288-29110曹曹国凭.张学峰，纳纳滤膜技术术及其应用用的研究进进展， Watter CConseervanncy SSciennce aand TTechnnologgy annd Ecconommy,20006,112,100:6833-686611 OHYAA H，OKAZZAKI I，AIHAARA MM，et aa1Studdy onn mollecullar wweighht cuutof perfformaance of aasymmmetriicaroomatiic poolymiide mmembrraneJMembbranee Scii，19977，(1233)：1

46、43-14712 陈华新，董董声雄纳纳滤技术在在食品及制制药工业中中的应用(下)J上海化化工，20001，26(110)：23-2513 NABEETANII H,Deveelopmment of aa memmbranne syystemm forr higghly conccentrratedd fruuit jjuiceeJMembbranee,1 9996,21(22)：102-10814JJEANTTET RR，MAUBBOIS J L，BOYAAVAL PSemiiconttinuoous PProduuctioon off lacctic in aa biooreacctor c

47、ouppled withhnanoofilttratiion mmembrranessJEnzyyme MMicroob Teecholl，19966，19(88)：614-61915刘刘泉征.曾丽娥,纳滤膜分分离技术最最新研究进进展, 20006,222.8:1123-112616 王晓琳,纳滤膜分分离技术最最新进展, Jouurnall of Tiannjin Insttitutte off Urbban CConsttructtion,20033,9,22:82-8917 Enriico DDriolli , Doonaldd R. Paull , Prrefacce: “AAdvann

48、ced Membbranee Tecchnollogy III:Membbranee Enggineeeringg forr Proocesss Inttensiificaationn”Connfereence,Ind.Eng. Cheem. RRes. 20077, 466, 2223518WWANG X-L，TSURRU NAAKAO S. Thee eleectroostattic aand ssteriic-hinddrancce moodel for the trannsporrtofchaargedd sollutess thrroughh nannofilltrattion membbranees. J. Membbranee Scii,1997,(1355)：1