纳滤、超滤、反渗

纳滤( NF，Nanofiltration)是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。

与其他压力驱动型膜分离过程相比，出现较晚。

它的出现可追溯到70年代末J.E. Cadotte的ＮＳ-3 0 0膜的研究，之后，纳滤发展得很快，膜组器于80年代中期商品化。

纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，如CA、CT A膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜等。

但与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。

纳滤-详情纳滤分离作为一项新型的膜分离技术，技术原理近似机械筛分。

但是纳滤膜本体带有电荷性。

这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因。

纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业，诸如超纯水制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等实际分离过程中。

与超滤或反渗透相比，纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高脱除率, 基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩（如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级和浓缩）、脱色和去异味等。

主要用于饮用水中脱除Ca、Mg离子等硬度成分、三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机物，及蒸发残留物质。

随着对环境保护和资源综合利用认识的不断提高，人们希望在治理废水的同时实现有价物质的回收，比如：大豆乳清废液中含有1%左右的低聚糖和少量的盐，亚硫酸盐法制备化纤浆和造纸浆过程出现的亚硫酸钙废液中含有2%～2.5%的六碳糖和五碳糖，制糖工业中出现的废糖蜜中含有少量的盐等等。

超滤目录[隐藏]概述原理分类优点&缺点超滤膜超滤装置应用概述原理分类优点&缺点超滤膜超滤装置应用超滤膜组件[编辑本段]概述超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。

以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20－1000A°之间。

中空纤维超滤器（膜）具有单位溶器内充填密度高，占地面积小等优点。

在超滤过程中，水深液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的深剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为深缩液。

超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。

溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。

超滤起源于是1748年，Schmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液，当施加一定压力时，溶液（水）透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精度远远超过滤纸，于是他提出超滤一语，1896年，Martin制出了第一张人工超滤膜，其20世纪60年代，分子量级概念的提出，是现代超滤的开始，70年代和80年代是高速发展期，90年代以后开始趋于成熟。

我国对该项技术研究较晚，70年代尚处于研究期限，80年代末，才进入工业化生产和应用阶段。

超滤装置如同反渗透装置，有板式、管式（内压列管式和外压管束式）、卷式、中空纤维式等形式。

浓差极化乃是膜分离过程的自然现象，如何将此现象减轻到最低程度，是超滤技术的重要课题之一。

目前采取的措施有：①提高膜面水流速度，以减小边界层厚度，并使被截留的溶质及时由水带走；②采取物理或化学的洗涤措施。

[编辑本段]原理超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。

超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。

通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x100 00的物质。

当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。

也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。

超滤原理并不复杂。

在超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制。

为此，需通过试验进行研究，以确定最佳的工艺和运行条件，最大限度地减轻浓差极化的影响，使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。

[编辑本段]分类超滤根据所加的操作压力和所用膜的平均孔径的不同，可分为微孔过滤、超滤和反渗透三种。

微孔过滤所用的操作压通常小于4×10^4 Pa，膜的平均孔径为500埃～14微米，用于分离较大的微粒、细菌和污染物等。

超滤所用操作压为4×10^4 Pa～7×10^5 Pa，膜的平均孔径为10-100埃，用于分离大分子溶质。

反渗透所用的操作压比超滤更大，常达到35×10^5 Pa～140×10^5 Pa，膜的平均孔径最小，一般为10埃以下，用于分离小分子溶质，如海水脱盐，制高纯水等。

[编辑本段]优点&缺点超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。

在生物大分子的制备技术中，超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。

超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。

对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50％的浓度。

[编辑本段]超滤膜超滤技术的关键是膜。

膜有各种不同的类型和规格，可根据工作的需要来选用。

早期的膜是各向同性的均匀膜，即现在常用的微孔薄膜，其孔径通常是0.05mm 和0. 025mm。

近几年来生产了一些各向异性的不对称超滤膜，其中一种各向异性扩散膜是由一层非常薄的、具有一定孔径的多孔"皮肤层"（厚约0.1mm～1.0mm），和一层相对厚得多的（约1mm）更易通渗的、作为支撑用的"海绵层"组成。

皮肤层决定了膜的选择性，而海绵层增加了机械强度。

由于皮肤层非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶质阻塞而导致流速下降。

常用的膜一般是由乙酸纤维或硝酸纤维或此二者的混合物制成。

近年来为适应制药和食品工业上灭菌的需要，发展了非纤维型的各向异性膜，例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。

这种膜在pH 1～14都是稳定的，且能在90℃下正常工作。

超滤膜通常是比较稳定的，若使用恰当，能连续用1～2年。

暂时不用，可浸在1％甲醛溶液或0.2％NaN3中保存。

超滤膜的基本性能指标主要有：水通量[cm3/(cm2•h)]；截留率（以百分率％表示）；化学物理稳定性（包括机械强度）等。

[编辑本段]超滤装置超滤装置一般由若干超滤组件构成。

通常可分为板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式四种主要类型。

由于超滤法处理的液体多数是含有水溶性生物大分子、有机胶体、多糖及微生物等。

这些物质极易粘附和沉积于膜表面上，造成严重的浓差极化和堵塞，这是超滤法最关键的问题，要克服浓差极化，通常可加大液体流量，加强湍流和加强搅拌。

[编辑本段]应用在生物制品中应用超滤法有很高的经济效益，例如供静脉注射的25％人胎盘血白蛋白（即胎白）通常是用硫酸铵盐析法、透析脱盐、真空浓缩等工艺制备的，该工艺流程硫酸铵耗量大，能源消耗多，操作时间长，透析过程易产生污染。

改用超滤工艺后，平均回收率可达97.18％；吸附损失为1.69％；透过损失为1.23％；截留率为98.77％。

大幅度提高了白蛋白的产量和质量，每年可节省硫酸铵6.2吨，自来水16 000吨。

目前国外生产超滤膜和超滤装置最有名的厂家是美国的Milipore公司和德国的Sartorius公司。

超滤净水器超滤净水器[1]即使用超滤技术对水进行净化处理的设备。

与其它净水设备的区别在于它的设备中使用有超滤膜。

采用中空纤维超过滤新技术，配合三级预处理过滤清除自来水中杂质；超滤微孔小于0.01微米（十万分之一毫米），能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，保留水中对人体有益的微量元素和矿物质，杂质超浓缩水由排放阀排出；中空纤维膜出水量大，不易堵塞，滤芯可反复清洗，寿命长；超滤机利用自来水压提供动力，不耗电，滤芯更换方便。

一般由：①PP棉滤芯、②颗粒活性碳、③树脂滤芯、④超滤膜滤芯四级过滤组成，五级过滤设备多加了一个后置活性炭，六级的多加了一个矿化滤芯就成立市场上见到的直饮水机。

超滤原理超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。

通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。

当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于3 00—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。

也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。

超滤原理并不复杂。

在超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制。

为此，需通过试验进行研究，以确定最佳的工艺和运行条件，最大限度地减轻浓差极化的影响，使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。

a．超滤与传统的预处理工艺相比，系统简单、操作方便、占地小、投资省、且水质极优，可满足各类反渗透装置的进水要求。

b．合理地选择运行条件和清洗工艺，可完全控制超滤的浓差极化问题，使此预处理方法更可靠。

c．超滤对水中的各类胶体均具有良好的去除特性,因而可以考虑扩大到凝结水精处理及离子交换除盐系统的预处理中。

在超滤过程中，水深液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的深剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为深缩液。

超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。

溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。

超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。

以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20－1000A°之间。

中空纤维超滤器（膜）具有单位溶器内充填密度高，占地面积小等优点。

超滤装置[编辑本段]超滤装置一、超滤装置概述超滤装置是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。