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纳滤膜的应用
纳滤膜的应用

纳滤膜主要应用于以下场合:单价盐不需要有较高的脱除率;分离不同价态的离子;分离高分子量与低分子量的有机物  一、饮用水制备  纳滤膜最大的应用领域是饮用水的软化和有机物的脱除。随着水污染加剧,人们对饮用水水质越来越关心。传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂滤和加氯消毒来去除水中的悬浮物和细菌,而对各种溶解性化学物质的脱除作用却很低。随着水资源贫乏的日益严峻、环境污染的加剧和各国饮用水标准的提高,可脱除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理技术”日益受到人们的重视。目前深度处理的方法主要有活性炭吸附、臭氧处理和膜处理。膜分离试验表明,纳滤膜可以去除消毒过程产生的微毒副产物、痕量的除草剂、杀虫剂、重金属、天然有机物及硫酸盐和硝酸盐等。同时具有处理水质好,且稳定、化学药剂用量少、占地少、节能、易于管理和维护、基本上可以达到零排放等优点。  二、小分子有机物的回收或去除  由于小分子有机物的相对分子质量多在数百到1000之间,正好处于纳滤膜的分离范围内,因而采用纳滤技术可将它们十分有效地分离出来。如采用纳滤膜分离技术可以回收相对分子质量在160~1000之间的有机金属络合物催化剂。由于有机金属络合物催化剂价格昂贵,因而它的回收与再利用大大降低了成本。此外,纳滤膜可用于分离含有高浓度的有机物、杀虫剂、染料、无机盐及其他微量污染物的体系。结果表明,纳滤膜对有机物、杀虫剂等有优异的截留能力,分离效果很好。此外,纳滤膜还可用于染料与无机盐的分离。  三、工业废水处理  现代工业的发展在为社会创造巨大经济效益的同时,也产生了严重的环境问题,越来越多的海洋、湖泊及河流等由于大量工业废水的排入而被污染,给人类及动植物的生存造成严重威胁,膜分离技术的特点使得其在工业废水处理方面发挥了重要的作用。  纳滤膜以其特殊的分离性能成功地应用于制糖、造纸、电镀、机械加工等行业废水(液)的处理上。在电镀加工和合金生产过程中,经常需要大量水冲洗,在这些清洗水中,含有浓度相当高的重金属如镍、铁、铜和锌等。为了使这些含重金属离子的废水符合排放要求,一般的措施是将重金属处理成氢氧化物沉淀再除去,如果采用纳滤膜技术,不仅可以回收90%以上的废水,使之纯化,而且同时使重金属浓缩10倍,浓缩后的重金属具有回收利用价值,在提高效益的同时降低了成本。  若控制适当条件,纳滤膜可实现溶液中不同金属的分离。如Cd和Ni的分离,先将它们转化成CdCl2和NiCl2,加入NaCl,分别形成荷电络合物和非荷电络合物。NaCl浓度为0.5mol/L时,在溶液中镉的主要存在形式是CdCl2,但是镍并不以络合形式存在,而以镍离子方式存在,用带正电的纳滤膜处理,截留镍离子,而让镉自由通过,即可实现金属离子间的分离。  在制糖工业中,含有高浓度氯化钠和带色有机物的离子交换树脂再生废液的排放是个难题,而将纳滤技术用于处理该树脂再生液,不仅可去除有色物质,而且可使80%以上的盐和90%的水重新循环使用,从而大大降低生产成本和减少排放量。  四、制药业中的应用  利用纳滤技术可提纯与浓缩生化试剂,不仅可以降低有机溶剂与水的消耗量,而且可以去除微量有机污染物及低分子量盐,最终达到节能、提高产品质量的效果。  抗生素的相对分子质量大都在300~1200范围内,其生产过程为先将发酵液澄清,用选择性溶剂萃取,再通过减压蒸馏得到。纳滤膜技术可以从两个方面改进抗生素的浓缩和纯化工艺。  ①用纳滤膜浓缩未经萃取的抗生素发酵滤液,除去可自由透过膜的水和无机盐,然后再用萃取剂萃取。这样可以大幅度地提高设备的生产能力,并大大减少萃取剂的用量。  ②取抗生素后,用耐溶剂纳滤膜浓缩萃取液。透过的萃取剂可循环使用。这样,可节省蒸发溶剂的设备投资费用以及所需的热能,同时也可改善操作环境。纳滤膜已成功地应用于红霉素、金霉素、万古霉素和青霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程中。维生素B12由发酵得到,传统的生产工艺复杂,产率低。  五、石油开采与提炼中的应用  近海石油开采,需要把海水与原油分开,将原油输送到岸上,而废水直接排放,但是废水的排放收到环保部门的严格控制,目前降低有机物含量的方法主要是活性炭吸收。使用纳滤膜的使用优点是低脱盐率,高通水量,水回收率高  六、食品加工中的应用  由于纳滤膜具有较高的抗污染能力,细菌不易在纳滤膜表面生存繁衍,由于纳滤膜能脱除一部分盐,能减少盐对蒸发器的腐蚀。常用语酵母和奶酪的加工过程。  它解决废水排放的问题,还可提高经济效益纳滤膜也有利于发酵溶液中有机酸的回收利用。在溶液处于低pH值时,这些酸并未离解,很容易透过纳滤膜;而在高pH值条件下,由于离解的酸与膜之间相互的排斥作用使得大部分酸被膜截留,同时膜也截留了糖类化合物,有利于回收再利用。  因此,调节发酵溶液的pH值,使它处于适当的范围,并用纳滤膜脱除发酵溶液中的有机酸,截留酵母菌、未发酵的糖以及其他有用成分,将这些截留物质再返回到发酵容器中重新利用,这样不仅可以减弱产物对发酵过程的抑制作用,同时有利于回收利用酵母菌和糖类。不仅提高了产量,还减少了高成本原料的费用。  另外,纳滤膜还可以用于纺织、皮革加工等领域废水的处理以及手性物质的分离。由于其特殊的分离性能,纳滤将越来越广泛地应用于许多领域如提高饮用水质量、软化水、染料、色素、医药与生化产品的提纯与浓缩以及油水深度分离、染料、印刷、纺织、化学与医药废水的脱色等领域。耐溶剂、耐酸碱的纳滤膜应用前景更广。

 

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