水溶性荧光染料溶液脱盐浓缩的纳滤实验研究
纳滤在染料生产中的脱盐浓缩
纳滤在染料生产中的脱盐浓缩
染料一般都是经过化学反应、过滤、喷雾干等一系列过程后得到染料成品。
当采用传统的生产时，所含盐份较高，强度比较低；同时其液体产品，固含量比较低，采用喷雾干燥时能耗过高。
采用纳滤膜分离技术，对粗滤后染料溶液进行脱盐和预浓缩，对提高产品的品质是至关重要的步骤。
而液体染料则需要脱出生产中产生的盐，以保证产品的稳定性、溶解度及强度。
详细介绍
染料生产中纳滤工艺
纳滤膜是一种具有特殊功能的分离材料，膜活行表面层带有电荷，在染料生产中选择适当的膜和膜分离系统，利用膜表面的电荷作用（Donan效应），以达到脱盐，提高染料品质的目的。
染料合成并经过粗滤后，粗滤液在加压泵的压力驱动下进入纳滤膜系统，并不断循环，染料溶液在通过纳滤膜循环中，部分水和盐将透过膜，而染料分子被膜截留，通过往系统内加水洗涤，料液中盐份将逐渐减低。
基本工艺流程。
搅拌剪切力强化纳滤脱盐精制活性蓝染料溶液
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｎ ｆｌｒ ｔ ｎ ｏ ａ ｔｖ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｌ ｔｏ ｎｈ ｎ ｅ ｔ ｔｒｉ ｈ ａ ｓ ｉｖ ｓｉ ａｅ ｈ ｅ ｅ ｐ ｒ－ ｔ ａ ｔ： ｅ ｎａ ｏ ｔａ ｉ ｆｒ ｃｉｅ ｂ ｕ ｙ ｏｕ ｉｎ ｅ ａ ｃ ｄ ｗｉｈ ｓｉｒｎｇ ｓ ｅ ｒｗａ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ．Ｔ ｘ ｅ ｉ ｏ ｅ ｉ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌｓｓ ｇ ｓｅ ｈ ｔｉ ｗａ ｏ ｓｂ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｈ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｐ ｌｒｚ ｔｏ ｄ ｍｅ ｒ ｅ ｆ ｕｉ ｔａ ｓｉ－ ｎ ａ ｕｔ ｕｇ ｅ ｔｄ ｔ ａ ｔ ｓｐ ｓｉ ｌ ｏ ｃ ｎ ｒｌｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉ ｏａ ａｉｎ ａ ｍｂ ａ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｏ ｉ ｎ ｎ ｎｇ ｒ ｉ ｇ ｒ ｔ ｆ３ ０ ｒ ｒｎ ａ ｅ ｏ ０ ／ｍｉ ｎ．Ｕｎ ｅ ｐ ｒ ｔｎ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ． ｄ ｒｏ ｅ ａｉ ｇ ｐ ｅ ｓ ｒ ｆ１ ０ ＭＰａ ，ｔ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ２ Ｃ ｄ ａ ｓｉｒｎ ｅｏ ｉ ｆ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ５ ｏ ａ ｔ ｉ ｇ ｖ ｌ ｃｔ ｏ ｎ ｒ ｙ ３ ０ｒ ０ ／ｍｉ ｎ，ｔ ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｏ ｃ ｎｒ ｔｏ ｎ ｉｆｌ ａ ｉｎ ｃ ｕ ｄ ｂ ｅ ｉｅ ｈ ｏ ｉ ｅ ｒ ｃ ｓ ｆｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｎ ａ ｄ ｄ ａｉｔ ｔｏ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｚ ｄ，ｔ ａ ｓ ｈ ｅ ｄ Ｗａ ｒｔｐ ｅ ｒ ｌ ｈ ｔｉ ，ｔ ｅｆ ｅ ｓ ｆ ｓ ｒ ． ｉ ｃ ｎ ｅ ｔａｅ ｏ ｎ ｒ ａ ｅ ｈ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ａ ｏ ３ ％ ．ｆｌｏ ｄ ｙ ｏ ｔ ｕｏ ｓ ｃ ｎ ｔ ｔ ｏｕｍｅ ｉｆｌ ａｉｎ ｏ ｏ ｃ ｎ ｔｄ ｔ ｉｃ ｓ ｔ ｅ ｏ ｃ ｎ ｔ ｂ ｕｔ３ ｒ ｅ ｒ ｏ ｏｌｗｅ ｂ ｃ ｎ ｉ ｕ ｏ ｓａ ｖ ｌ ｎ ｎ ｄ ａｉ ｒ ｔｏ ｆ ｔ ２ ９ ｈ，ｔ ｅ ｐ ｒｔ ｆｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｅ ｉｃ ｅ ｅ ｒ ｍ ． ％ ｔ ９ ％ ，ｔ ｅ ｏ ｂ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａｅ ｏｕ ｉｎ ｏ ｙ ｓ ｈ ｕ ｙ ｏ ｅ ｃ ｉ ｙ ｎ ｒ ａ ｄ ｆｏ ７１ ４ ｉ ｖ ｓ ｏ９ ｈ ｎ ａ ｄ ｕ ｌ ｏ ｃ ｎ ｔｄ ｓ ｌｔｏ ｆｄ ｅ Ｗａ ｒ ｏ ｔｉ ｅ ｙ ｐ ｓ－ ｏ ｃ ｎｒ ｔｏ ｂ ａｎ ｄ ｂ ｏ ｔｃ ｎ ｅ ｔａｉｎ． Ｂａ ｅ ｏ ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｓ ｌｓ，ｔ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｐ ｒｆｃ ｔｏ ｒ ｉ ｌ ｔｄ ｔ ｓ ｎ ｔｅｅ ｐ ｒ ｎａ ｒ ｕｔ ｉ ｌ ｅ ｈ ｅ ａ ａｉ ｕ ｉ ａｉｎ ｗｅ ｅ ｓｍｕ ａ ｅ ｏ ｏ ｎ ｉ ｇ ｔｔ ｅ ｐ ｃ ｓ ａ ａ ｔ ｒ ｎ ｄ ｔｅ ｒ ｓ ｌｓｂ ａ ｓ ａ ｐ ｓ ｅ ｔｆ ｒｉｓｉ ｄ ｓｒａ ｉａ ｉｎ． ｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｍｅｅ ｓ，ａ ｕ ｔ ｅ ｒ ｒ ｐ ｃ ｏ ｔ ｎ ｕ ｔ ｌ ｚ ｔ ｈ ｏ ｒ ｈ ｅ ｏ ｉ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ： ｙ ｙ ｗｏ ｄ ｄ ｅ；ｎ ｎ ｆｌａｉｎ；ｄ ｓ ｉ ａ ｉｎ；ｓｉ ｎ ａ ｏ ｒｔ ｉ ｏ ｅ ａ ｎ ｔｏ ｌ ｔｉ ｇ ｒ
针对纳滤膜界面聚合反应的实验研究
针对纳滤膜界面聚合反应的实验研究摘要：本文研究了关于聚酰胺复合纳滤膜制膜工艺中界面聚合反应中PH值对其影响的结果，制备完成的纳滤膜基材分别涂覆哌嗪溶液和均三苯甲酰氯溶液，在膜的表面完成界面聚合，在哌嗪溶液中加入HCl或NaOH改变哌嗪溶液PH 值，一定PH值的变化对纳滤膜截留性能产生一定影响，并通过对纳滤膜截留性能的测试，从中找到了利用调整PH值来控制复合膜性能的方法，数据结果表明，添加HCl较添加NaOH更能明显的改变膜的性质，当PIP溶液PH值降低至9～10这个区间时，膜的界面聚合反应开始发生明显的变化，表现为截留率的降低和通量的增大。
关键词：纳滤；界面聚合；PH值中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A 文章编号：纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的膜过程，纳滤膜的研制晚于超滤和反渗透膜，1976年一种由哌嗪和均三苯甲酰氯通过界面聚合反应所形成的分离膜出现，这类膜对二价硫酸根离子具有很好的截留性能，对一价氯离子的截留效果却较差，并由FilmTec首先将其商品化正式命名为纳滤膜[1]。
界面聚合法[2]是使反应物在互不相溶的两相界面处发生聚合成膜，一般将微孔基膜浸入亲水单体的含水溶液中，排除过量的单体溶液，再浸入某种疏水单体的有机溶液中进行，这种制备方法的优点是，通过改变两种溶液中的单体浓度，可以很好地调控选择性膜层的性能。
随着膜技术的发展[3][4]，应用的普及，对膜性能的要求也越来越高越来越具体，例如很多时候我们需要纳滤膜的性能更具有针对性，如宋玉军[5]等采用界面聚合法在聚砜基膜上分别用两种多元胺和多元酰氯反应成膜，制备了具有高脱盐率和水通量的复合纳滤膜；粱雪梅[6]等以PES为基膜，以二元酚BPA和二元酰氯(间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯)制备了复合纳滤膜，该膜对有机染料分子酸性大红GR(556道尔顿)和酸性墨水兰G(799道尔顿)的截留率分别为82.1％和93％。
总之，我们可以在原有制膜技术的基础上做一些改变来满足不同的应用需求。
纳滤离子筛分-概述说明以及解释
纳滤离子筛分-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述纳滤离子筛分是一种新型的分离和过滤技术，结合了纳滤技术和离子筛原理，广泛应用于各个领域。
纳滤技术是一种通过膜过滤的方式实现微物质的分离和浓缩的方法，而离子筛原理则是利用离子交换作用实现物质分离的方法。
纳滤离子筛分技术的应用范围广泛，包括水处理、化工、生物医药等领域。
纳滤离子筛分的目的是通过选择性筛选，实现对目标物质或污染物的分离和浓缩，从而达到提纯和净化的效果。
与传统的分离方法相比，纳滤离子筛分具有高效、便捷、节能等优势。
它可以有效地去除溶解在溶液中的无机离子、有机物、细菌等微小颗粒，提高物质的纯度和品质。
本文将首先介绍纳滤技术的基本原理和常用的膜材料，然后详细解析离子筛原理以及其在纳滤离子筛分中的应用。
接着，我们将通过实例和案例分析，展示纳滤离子筛分在不同领域的应用效果和优势。
最后，我们将总结纳滤离子筛分的优势并展望其未来的发展潜力。
通过深入了解纳滤离子筛分的原理和应用，我们将能够更好地掌握这一新型分离技术的优势和适用范围，并为相关领域的研究和工程实践提供参考和指导。
纳滤离子筛分的广泛应用将为我们的社会和生活带来更多的便利和效益。
在未来的研究中，我们相信纳滤离子筛分技术将会得到进一步的发展和完善，为各个领域的发展做出更大的贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构为了系统地介绍纳滤离子筛分技术，本文将分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对纳滤离子筛分进行概述，介绍该技术的基本原理和应用领域。
随后，文章将给出本文的结构和各个部分的内容概述，以帮助读者更好地理解全文。
正文部分将详细介绍纳滤技术和离子筛原理。
在2.1小节中，会对纳滤技术进行介绍，包括其定义、工作原理和常见应用。
2.2小节将深入探讨离子筛原理，包括其基本原理、结构和分类等方面的内容。
最后，2.3小节将探讨纳滤离子筛分技术在不同领域中的应用情况，包括环境保护、食品加工等方面。
纳滤膜在处理染料废水中的应用研究
（ 江西星火有机硅厂 ，江西九江 ３ ３ ０ ３ １ ９ ）
摘
要 ：聚哌嗪均苯三 甲酰胺／ 聚砜纳滤 中空纤维复合膜对模拟纺织废水的截 留性能 ，纳滤膜对 染料有
很好 的截 留率 ，其截 留过程 中筛分效应和荷电效应起主导作 用。废 水 中染料浓度和无机 盐浓 度 对纳滤膜截 留性能有显著的影响。
固定盐浓度 ２ ｇ ／ Ｌ ，改 变染料浓度 从 ０ ． １ ｅ ＇ Ｌ至 ０ ． ８ ｇ ／ Ｌ， 考察染料浓度变化对 纳滤 中空 纤维复合 膜截 留性 能的影 响 ，
实验结果 如图 ４所 示 ，其 中 （ ａ ）和 （ ｂ ）分 别为 曙红／ 氯化 钠 和金橙 Ｉ Ｉ ／ 氯化钠 模拟废水 中，膜通 量与截 留率 随染料 浓 度增加 的变化情况 。由图可 以看 出，纳滤膜对染料和氯化钠
九 江 职 业 技 术 学 院 学 报
２ ０
２ ０１ ３． ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｕ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｖ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
纳滤 膜在 处 理 染料 废水 中的应 用研 究
１ 实 验 部 分
１ ． １ 纳 滤膜
所用纳滤膜为自制纳滤中空纤维复合膜 。基膜材料为截留 分子量 ２ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ 的聚砜中空纤维超滤膜。均苯三 甲酰氯为均苯三 甲酸和二氯亚砜合成。制备过程为：将 聚砜中空纤维基膜浸入
到０ ． ５ ％的哌嗪水溶液 １ ０ ａ ｒ ｉ ｎ ，取出后去除致密面一侧富集 的水 图 １ 染料结构式 １ 。 ３ 聚哌嗪均苯三 甲酰胺／ 聚砜纳滤 中空纤维复合膜对染料
膜 ，导致截 留率下降 。
超滤_纳滤工艺在高盐印染废水处理中的应用及脱盐效果分析
析，主要测定了 COD 和 TOC 2 个指标，实验结果见
表 2。
表 2 各处理工段 COD 和 TOC 监测结果
mg·L-1
项目
CODCr
TOC
超滤
ρ进 水
5 760
503
ρ超 滤 浓 缩 液
6 380
643
ρ 出水
2 080
206
去 除 率 /％
63.9
59.1
纳滤
ρ 二次浓缩液 ρ二 次 纳 滤 出 水 去 除 率 /％
表 5 废水超滤中空纤维膜处理数据
mg·L-1
项目
进膜前 浓缩液 滤出液 去 除 率 /％
pH 值 12 12
12.06 -
ρ（TOC）
441 3 000 275 37.6
ρ（CODCr）
5 330 15 200 4 560
14.4
ρ（SO42-）
348 114 680 -
ρ（Cl-）
317 87.6 608
5 320 1 060 49.0
1 649 87.48 57.5
总 去 除 率 /％
81.6
82.6
从表 2 可以看出，现场试验监测超滤对 COD 的 去除率为 63.9%， TOC 的去除率分别为 59.1%。二次 纳 滤 浓 缩 液 的 COD 去 除 率 为 49.0% ；TOC 的 为 57.5%。 超 滤 和 纳 滤 都 明 显 降 低 了 出 水 中 COD 和 TOC 的 含 量 ，COD 和 TOC 的 总 去 除 率 都 在 80%以 上，提高了出水水质。 2.1.3 色度变化
Application of Ultrafiltration and Nanofiltration Process in Treatment of Dyeing Wastewater with High Salt and Its Desalting Effect
染料水溶液纳滤脱盐和浓缩的过程模拟
一
传递 作 了详 细 的描 述 ， 得 到位 阻 因子 与溶 质 无 因 并
次 尺寸 （ 质 半径 与 等效 孔 径 的 比率 ） 溶 的各 种 经验 关 系式 ． 些 研 究 的进 展 由 Ｎａ ５和 Ｄｅｎ６分别 作 这 ｋ １ ｅ【 １
孔模 型 对 中性 有 机分 子 的水 溶 液在 纳 滤膜 内的受 阻
式 中 ， 是膜 液 界 面 的 Ｎａ ｌ 度 （ ｌＬ） 而 ａ和 Ｃ２ Ｃ浓 ｍｏ／ ，
为 实 验 测 定 的 常 数 ． 二 个假 设 是 反射 系数 与 第 溶 液 浓 度无 关 ． 这样 Ｎａ ｌ Ｃ 的真 实截 留率 为 ：
由于染 料 和 盐分 之 间双 电层 结 构 的变 化而 相 互影 响
物 性 的微 观 动 态变 化 ． 染 料 体 系 中的 小分 子 有 机 在
上描 述该 纳 滤 过程 时作 了 两 个假 设 ． 一 个 假 设 是 第
ｖ ｎｔｉ［ ］ 通 过 在 板 式 膜 渗 透 器 （ 面 积 ｅ ｓｒ １ 等 ｎ２ 膜 为 ０ ０ ） 获 得 Ｎａ Ｉ 溶 液 的纳 滤 过 程 数 据 ， ． ２ｍ２ 上 Ｃ水 通 过简 化 的 Ｓ—Ｋ 方 程 预 测 对 Ｈ２ Ｏ— 溶 质无 因次 尺寸 之 间 的经验 关 系式 得 到孔 内
Ｎａ Ｉ 最 高浓 度 为 ００ ｏ／ Ｃ的 ．５ｔ ｌＬ． ｏ Ｓｈｒ ｃｉ ｇ和 ｗ ｉ ｒ９ 纳 滤 膜 在 Ｎａ Ｉ ｄ ＿用 ｍｅ １ Ｃ 一染 料 钠 盐 一Ｈ’ 三 元 系 统 中 测 定 了 盐 的 截 留 率 ． 们 在 ０ 他
Ｓ ｉ ｌ —Ｋｅｅ 模 型 【 １ Ｄｏ ｎ ｎ平 衡 【 Ｊ ｐｅ ｅ ｇｒ ｄｍ ｌ和 ０ ｎａ ¨ 的基 础
耐高温聚酰胺复合纳滤膜的染料脱盐性能研究
（ Ｂ Ｍｌ一５ ６ 分子 式 如 图 １ 、 机盐 均为市 售分 ＡＣ Ｋ， ｗ ９ ， ）无
究了操 作压 力 、 水温度 等对 膜 脱盐性 能的 影 响 ， 察 盐 考 了复合 膜在 高温 染料 脱 盐过程 中的分 离性 能及 热稳 定 性 。结果表 明 ， 着操 作 压 力和 温度上 升 ， 的通 量 都 随 膜
式 中 Ｑ 为 渗 透 液 体 积 （ ， 为 膜 的 有 效 面 积 Ｌ）Ａ
（ ）ｔ ｍ。 ， 为渗 透 时间 （ ） 截 留率 Ｒ： ｈ；
， 、
Ｒ — ｆ 一 ＼ １０ １ 乙 × ０
ｆ ／
式 中 Ｃ 、 ｐ 别 为测试 液 渗透 前后 的浓 度 。用 电 』Ｃ 分
导仪测定 过 滤 前后 水 溶 液 的 电导 率 ， ＨＰ ４ ３型 分 用 ８５
影响染 料的 色泽 、 色能 力等 重要 性 能指 标 。 因此 ， 染 染 料 脱 盐 精 制 一 直 以 来 都 是 染 料 行 业 的 一 项 重 要 课 题 ［ 。传统 的染料 纯化 浓缩 工 艺常 采用 盐 析 、 滤法 ， ２ ］ 压 所 得产 品含 有 大量 盐 份 和 未 反应 的 小 分子 杂 质 ， 时 同 排 出大量 高 色度 、 Ｃ 高 ＯＤ 的含 盐 废 水 ， 染 环 境 。利 污 用 纳滤膜 可允许无 机盐 和小 分 子通 过而 大 分子 被 截 留 的特点 ， 使染 料合 成 液 的脱 盐 精 制 与 浓 缩过 程 同 步 可
１０ 和 １ 左右 。在 １０ ａ ８ ℃ 下复 合 膜 可 以高 ０ ２ ． ＭＰ ，Ｏ
纳滤
饮用水水质标准
单位:mg/L WHO 欧盟 美国
硬度* 硝酸盐
砷 氟化物
铝 铅 总农药 总三卤甲烷 总有机碳
500 50# 0.01 1.5 0.2 0.01
50# 0.01 1.5 0.2 0.01 0.0005 0.1
10& 0.05 4.0
0.015
0.08
* 硬度以碳酸钙计 # 硝酸盐以硝酸根计
• 在饮用水制备过程中，纳滤膜在 去除无机盐和有机物的同时也可
去除重金属污染物
膜法水制备
——去除农药残留物
• 常见的除草剂和杀虫剂
– 莠去津、西玛津、敌草隆、二乙醇胺、 氰基吖嗪和羟基二甲氧苯基苯并呋喃醇等
• 活性炭吸附法
– 水中NOM的竞争吸附导致农药吸附效率下降
• 臭氧或过氧化氢氧化法
– 将农药大分子氧化成小分子后会促进水中细菌的再繁 衍
– 在通氯消毒以后，去除可能生成的THMs和HAA
膜法水制备
——去除消毒副产物
• 研究表明，纳滤膜可以 去除水中存在的THMs
• 纳滤膜对水中的THMs和 HAA的截留程度与地下 水水质（TOC和溴离子 含量）、通氯量、膜过 程操作参数以及膜的污 染程度有关
膜法水制备
——去除内分泌干扰化学物质
• 近年来各国政府、环境保护组织和科学家们越来 越重视内分泌干扰化学物质（EDCs）对人类和野 生动物的影响
• 依据纳滤膜对低分子量中性溶质分子的筛分作用， 可以有效地去除地表水和地下水中的农药残留物
膜法水制备
——去除消毒副产物
• 直接通氯气溶于水中生成次氯酸杀灭细菌和微生
物
过量的氯
三氯甲烷及其中间体(THMs)
NOM
应用膜技术精制水溶性染料
文章编号：!""#$%&’(（’""’）"’$""’($")应用膜技术精制水溶性染料杨刚邢卫红徐南平（南京化工大学膜科学技术研究所，南京’!"""&）摘要：采用*+卷式纳滤膜进行了,-染料水溶液脱盐和浓缩的过程研究.在!.%/01压力下经膜过程处理后，,-染料水溶液中的,1*2浓度从!.")342／5降到"."(&342／5以下，,-浓度浓缩到".’)342／5以上，,-成份的平均截留率达&&6%7.在经较长时间连续运转后，膜元件仍然具有良好的抗污染能力，但是当,-组份浓缩到".8342／5左右时，可能会在膜表面形成凝胶层，使得渗透流率异常下降，,1*2的截留率上升.工艺生产表明，该卷式纳滤膜用于,-染料的脱盐浓缩是可行的.关键词：纳滤；膜分离；脱盐；浓缩；染料；增白剂中图分类号：-9"’%6%文献标识码：+传统染料生产中通过盐析或酸析分离染料成分，或者直接蒸发浓缩，产品质量受到局限，能耗高.脱盐和浓缩膜技术用于染料脱盐和浓缩，已经有一些文献报道［!!(］，表现出良好的应用前景.高从等［!］比较了几种纳滤膜对同种染料溶液的处理效果.郭明远等［(］用片状膜考察了对染料的截留性能.本文选用了一种卷式("("型*+纳滤膜元件处理二苯乙烯双三嗪型荧光增白染料（代号,-）水溶液，目的是在考虑体系温度波动和母液浓度发生变化的条件下，考察,-染料溶液的纳滤脱盐和浓缩过程，以及排放水的*:;*<变化情况，研究其工业应用的可行性.!实验部分!"!实验装置实验装置如图!所示.!"#实验药品实验体系用水为经过反渗透膜和离子交换膜处理的去离子水，分析用水为二次蒸馏水.,-溶液为去除颗粒杂质的工业合成液，其中,-浓度为".!(342／5，,1*2浓度为!.")342／5.,1*2为分析纯.!"$分析方法由;;=$!!;型电导率仪测定纯,1*2溶液浓图!纳滤装置示意图!6储槽；’6冷却器；86泵；(、>6压力表；)、#6温度计；%6膜组件；&、!"6取样口；!!、!’6流量计；!86进样口度，用分光光度法测定,-浓度，采用氯离子选择性电极分析混合溶液中,1*2浓度（恒温到8"?）.用)@$8型快速*:;*<测定仪检测渗透液*:;*<.按A @&88%—%%测定,-增白剂的白度.!"%实验方法在进液压力!.%/01下，先将储槽中母液体积浓缩约一半.加适量去离子水后再作浓缩，这样重复(次.由于实验装置冷却效果欠佳，各轮脱盐过程中膜元件内母液的温度有所变化.母液的循环流速为".">3／B .在每轮的脱盐过程开始前作)3C D 的封闭循环，膜内循环流速为".!!3／B .在每一轮浓缩收稿日期：’""!$"8$’"；修改稿收到日期：’""!$"($"&作者简介：杨刚（!&>>$），男，江苏省南通市，工程师，博士生.第’’卷第’期膜科学与技术E 4!.’’,4.’’""’年(月/F /@G +,F=*H F ,*F+,;-F *I ,:5:A J+K!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!<.’""’万方数据过程的开始、中间和结束阶段，同时在母液侧出口和渗透侧取样分析，并测定当时膜进出口处体系的温度，取平均值为体系温度!由于渗透流量和母液循环流量相比很小，将测定的母液样品浓度近似为膜高压侧母液主体浓度!在实验过程中，母液温度和浓度都发生了变化，这样可以获得多种条件下纳滤过程的数据!配置一定浓度的"#$%溶液，在&’()和不同进液压力下，考察循环纳滤过程!通过物料平衡计算母液侧平均浓度!用工业合成"*原液在&’()温度、+!’,-#进液压力下作纳滤循环!考察渗透流率的变化趋势!!结果与讨论!"#$%&’和$(母液浓度的变化图+给出了膜出口处"*成分和"#$%的浓度!."*和!."#$%分别变化的情况!"*和"#$%的初始浓度分别为’!./01%／2和.!’301%／2!在!."*浓度往复变化时，!."#$%不断下降!每一轮脱盐后，"#4$%的浓度下降了约一半!为了考察可能引起膜污染的"*浓度极限以及广泛的"*浓度范围内的脱盐过程，在开始的几轮过程中将"*浓度浓缩到’!&&01%／2!第/轮脱盐后，母液"*浓度为’!+501%／2，"#$%浓度为’!’/501%／2!第3轮结束时，"*浓度为’!+301%／2，"#$%浓度为’!’+&01%／2!图+母液中$%6浓度!.$%6和"*浓度!7"*随脱盐时间"的变化!"!渗透流率由于"#$%和有机小分子成分得到部分脱除，因此可以预期在新一轮纳滤浓缩过程中体系的渗透流率应得到增加!但从图&可以看出情况不完全是这样!在多次的实验中都观察到了类似的变化趋势!图&各轮脱盐过程中渗透流率#8随"*浓度!7"*的变化比较各轮纳滤过程可以发现，新一轮浓缩过程中渗透流率随"*浓度而下降的梯度比上一轮要大!另一方面，在相同的"*浓度下，各轮过程的渗透流率先上升然后下降!在开始两轮浓缩过程中，渗透通量随"*母液浓度而线性下降，但是后面的几轮过程中，渗透通量先迅速下降，然后趋于平缓!虽然这可能与溶液中存在其它有机成分而影响溶剂（水）性质有关，但更主要的原因则可能是在膜表面逐渐形成了凝胶层!尽管在每一轮浓缩开始之前作了高速循环，但是凝胶层似乎并没有得到充分消除!从图&可以推断，各轮的通量下降梯度存在拐点，拐点对应的母液"*浓度逐渐下降，说明凝胶层在逐渐增厚!如图/所示，各脱盐过程中膜元件内循环母液的平均温度呈现相同的变化趋势!温度上升降低了母液的粘度，提高了膜液界面处的传质效率和水图/"*溶液脱盐过程中膜元件内母液平均温度的变化的渗透性，但是温度的这种变化不会单独地引起凝胶层的产生!有两种原因可能导致凝胶层的产生甚至累积：一是渗透通量较高，而溶质反向扩散较慢，膜液界面上"*和"#$%浓度都比较高，这样容易引第+期杨刚等：应用膜技术精制水溶性染料・+3・万方数据起凝胶化；二是在各轮脱盐过程之间的循环冲刷没有充分消除凝胶层，使得凝胶层逐渐累积!凝胶层、温度变化以及溶质浓度的变化将引起膜液界面处体系的粘度和"#$%扩散系数等动力学性质较大的变化!!"#$%&’的表观截留率从图&可以看出，在第一轮脱盐过程中，"#$%的表观截留率（’(!)$%(／!’$%(）很低，随浓缩过程而出现负的表观截留率!第一轮结束时"#$%表观截留率为(’’*&+，达到极低点，可以直观地考察到,-..#.效应［&］促进了膜过程脱盐的效率!当母液中"#$%浓度下降到/!/)0-%／1时，尽管,-..#.增强因子增大了，表观截留率已经上升到2)+!本文考察了两种浓度（/!/30-%／1和/!’0-%／1）的纯"#4$%溶液的纳滤过程，借以与"5体系脱盐过程作比较!母液流速"’、渗透流率#6、表观截留率$-78，以及体系的温度波动等如图3所示!’!9:;#下/!/30-%／1和/!’0-%／1"#$%溶液的表观截留率分别为</*)+和)3*=+，已经低于"5溶液中相同"#$%浓度下"#$%的表观截留率!这可能归因于凝胶层的阻碍作用，使得凝胶层实际上相当于一层动态膜!图&"#$%的表观截留率$-78随脱盐时间%的变化!"(渗透液的&)*&+值渗透液的$>,$?值如图=所示!"5溶液中杂色歧化产物和未完全反应原料部分进入渗透液，从而提高了渗透液的$>,$?值!随着纳滤过程的进行，母液中的小分子成分被逐渐脱除，渗透液的$>,$?值也逐渐下降!从表’可以看出，渗透液中"5浓度很低，其平均表观截留率在@@*2+以上，"5成分得到有效地截留!图3纯"#$%溶液的膜面切向流速"’、渗透流率#6、表观截留率$-78等随进压的变化和体系温度&的波动!—/!’0-%／1；"—/!/30-%／1表’在每轮浓缩结束时渗透液中"5浓度以及表观截留率序号母液"5浓度／（0-%・1(’）渗透液"5浓度／（0-%・1(’）表观截留率／+’/*))/*///&3@@*29/*)9/*///&=@@*2)/*))/*///&=@@*2</*9@/*///&<@@*2&/*9&/*///&)@@*2!",膜污染在9!/:;#和膜面切向循环流速/!/&0／8的条件下考察了"5合成原液对纳滤膜的污染情况!图2给出了"5体系在温度)/2A 下作封闭循环纳滤所得到的波动很小的渗透流率!可以推断在较低的"5浓度下，在膜液界面形成凝胶层的速度是很缓慢的!在"5阴离子周围存在"#B 和$%(组成的离子氛，使"#B 和$%(的运动范围受到局限!然而这种作用在纳滤过程中究竟起多大的影响尚不清楚，因为由此并不能解释渗透流率下降的现象!这暗示当"5组份浓缩到较高的浓度（可能在/!)0-%／1左右）时，在膜液界面的确存在凝胶层，相当于在膜表面形成了一层动态膜层，能够阻挡盐离子的通过，该动态层的厚度和阻力具有累积性!这种特殊现象实际上代表了一系列高浓度染料脱盐和浓缩过程的特征!在应用工艺设计中应尽可能减少凝胶层的形成!・93・膜科学与技术第99卷万方数据图!渗透液"#$"%随时间的变化图&渗透流率!’随时间的变化!工业应用一套膜面积为()*+,的-.浓缩脱盐装置，已在工业现场运转，处理含有*/01+23／4-.和0/*+23／4-5"3的-.合成液的能力为,67／8，-.产品溶液中-.浓度提高到*/,6+23／4，-5"3浓度降低到*/*&6+23／4/经过脱盐浓缩后分别得到的*/,6+23／4的-.溶液在,)&9下，经过0天以上的考察，发现样品溶液澄清透明/如表,所示，经过浓缩脱盐后分别得到的-.产品的稳定性得到显著地提高，增白性能也有所提高/工艺生产表明，产品的能耗和单位成本也显著降低/表,不同生产工艺的产品性能和成本的比较序号测试内容测试条件原样蒸发产品盐析产品膜分离产品0"（-5"3）／（+23・4:0）0;*0;&*;(6*;*&6 ,"（-.）／（+23・4:0）*;01*;,6*;,6*;,6 (稳定性,&&9，,1<有大量凝聚物有大量凝聚物无凝聚物澄清透明,)&9，,1<以上——有絮凝物澄清透明1白度国标=((&—&&—=&;,=&;===;("结论本文实验研究了采用1*1*型卷式">纳滤膜进行-.染料水溶液脱盐和浓缩的过程，得到如下结论：0）在0;&?@5压力下经膜过程处理后，-.染料水溶液中的-5"3浓度从0/*6+23／4降到*;*,(+23／4，-.浓度浓缩到*;,6+23／4/,）-.成份的平均截留率达到==;&A/(）以较低浓度的-.溶液作长时间循环运转后，渗透流率不下降，表明膜元件具有良好的抗污染能力/但是在本文的实验条件下当-.组份浓缩到*;(+23／4左右时，会在膜表面形成凝胶层，会降低渗透流率和-5"3成分的脱除率/分析研究表明，如果适当降低渗透流率，将会阻缓凝胶层的形成和累积/1）工艺生产结果表明，在中低压条件下，应用卷式">纳滤膜作-.染料的脱盐和浓缩具有良好的技术经济效益/参考文献［0］高从，张建飞，鲁学仁，等;纳滤纯化和浓缩染料试验［B］/水处理技术，0==)，,,（(）：01!!06*/［,］"<%C D7C5E F/?G+H%5E G D I%2J G D D G D—E5E2K C37%57C2EG3C+C LE57G D D537D C E8M G D I%28N J7C2E［B］/O E K"<C+，0==)，(&,：006!00)/［(］’G E P C85J<535+F，’G%+5Q9/"G33N32D C JE5E2K C37%57C2E+G+H%5E G DR C7<C+I%2S G8J<5%5J7G%C D7C J D K2%8G D53C E57C2E5E8J2E J G E7%57C2E2K%G5J7C S G8M G D［B］/O E8C5EB"<G+.G J<E23，0==)，(（(）：0(0!0(6/［1］郭明远，杨牛珍/纳滤膜分离活性染料的研究［B］/水处理技术，0==)，,,（,）：=!!=&/［6］@G%%M?，4C E8G%"/O E7G%+G8C57G%G S G%D G2D+2D C D N37%5K C37%5L7C2E（T#／U V）+G+H%5E G D K2%J2E J G E7%57C2E5E88G D537C E W2K32R+23G J N35%R G C W<72%W5E C J［B］/$G D53C E57C2E，0=&=，!0：,((!,16/第,期杨刚等：应用膜技术精制水溶性染料・,!・万方数据!"#$%"&’(#)*+"(+,-’",(.+/$(%0$/12"23&)%"/"41%(.(5’!"#$$%&’，()#$*+,-.&’，(/#%&0,&’（!"#$%&’"()*"’)"&’+,")-’./.012"3"&%)-4"’5"%，6&’7*’08’*9"%3*51.:4-"#*)&/,")-’./.01，6&’7*’0;<===>，4-*’&）63,/&)4/：?"3&/*’&5*.’&’+).’)"’5%&5*.’.:5-"&@A ".A 36,+1"3./A 5*.’B *5-3C*%&/B .A ’+’&’.:*/5%&5*.’#"#D $%&’"#.+A /"B "%""E C "%*#"’5&//135A +*"+F G :5"%5-"C %.)"33A ’+"%5-":""+*’0C %"33A %".:<F H !I &，5-"6&4/).#C .’"’5+")%"&3"+:%.#<F =J#./／K 5.=F =L >#./／K ，B -*/"5-"6,).#C.’"’5*’)%"&3"+:%.#=F <L#./／K 5..9"%=F ;>#./／K ，B *5-5-"&9"%&0"6,.$3"%9"+%"7")5*.’$"*’0>>F H MF ,-"#"#$%&’"#.+A /"3-.B "+0..+&’D 5*N :.A /*’0C %.C "%51+A %*’05-").#C &%&5*9"/1/.’0N 5"%#.C "%&5*.’F 6"9"%5-"/"33，&0"//&1"%#*0-5:.%#.’5-"#"#$%&’"3A %:&)"，&3$A /O6,).’)"’5%&5*.’B &3%&*3"+A C 5.&$.A 5=F P#./／K ，B -*)-B &35-.A 0-55.-&9":&)*/D *5&5"+/.B "%*’05-"C "%#"&5*.’:/A E&’+%&*3*’0%"7")5*.’.:6&4/).#C .’"’5F ,-"%"3A /53:%.#5-"&C C /*)&5*.’:*"/+3-.B "+5-&55-"3C *%&/B .A 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