技术与产品详细介绍
水处理技术按处理工艺分可分为化学方法，生物方法和物理方法。其中物理法包括沉淀、气浮、过滤等处理方法。膜分离技术属于物理方法中的过滤畴,通过一层类似滤网的薄膜在一定的压力下将不需要的成分过滤掉。
液体分离膜按照薄膜孔径及被分离物尺寸可分为， 微滤 (MF ，Microfiltration)， 超滤(UF， Ultrafiltration)， 纳 滤 (NF， Nanofiltration) 和反渗透(RO， Reverse Osmosis)。它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。其工艺及技术难度, 产品附加值依次增加。
微滤能截留0.1-1 微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体（无机盐）等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar。
超滤能截留0.002-0.1 微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，但能有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1,000-100,000 之间，超滤膜两侧的运行压差一般为1-7bar。
纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1 纳米（0.001 微米）而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200-400 左右，截留溶解性盐的能力为20-98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20-80%，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90-98%。纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性盐等，纳滤膜两侧运行压差一般为3.5-16bar。
反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100 的有机物，但允许水分子透过，第一代醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可大于95%，反渗透复合膜脱盐率一般大于98%。它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低操作费用和废水排放量。反渗透膜两侧的运行压差为5-90bar。
下表为被分离物，分子尺寸和膜种类关系示意图：
就纳滤和反渗透而言, 复合膜因其可将膜的截留率,水通量,稳定性等性能优化而成为当前发展最快、研究最多的膜品种。它是指在多孔的支撑膜(基膜／底膜)上复合一层很薄的、致密的、有特种分离功能的另一种材料。与一体化膜比较, 复合膜的表面致密层厚度很薄, 从而使膜同时具有高的溶质分离率和水的透过速度。
典型复合膜发展经历以下重要阶段 典型复合膜发展概況 年代 公司
1970 1975 1977 1980 1980 1983 1985
North Star Division North Star Film Tec Toray
Nitto Denko
Film Tec
膜材料
商品
聚脲 NS-100 聚醚胺 PA-300 聚哌嗪 酰胺 NS-300 芳香聚酰胺 FT-30 糠醇／异腈酸酯缩聚物 PEC-1000 聚哌嗪酰胺 NTR-7200 聚哌嗪酰胺 NTR-7200 聚哌嗪酰胺 UTC-20 聚哌嗪酰胺 UTC-70 聚哌嗪酰胺 UTC-80 芳香聚酰胺 NF-40 芳香聚酰胺 NF-70
1986 1995 Dow Chemical Hydranautics 芳香聚酰胺 芳香聚酰胺 FT-30SW ESPA
复合膜构造如下图所示:
1. 聚酯材料增强无纺布，约100微米厚；提供足够的机械强度, 它具有坚硬、无松散纤维的光滑表面。
2. 聚砜材料多孔中间支撑层，厚约30-50微米；提供可附着超薄聚酰胺薄膜的孔结构和表面。其孔径约为5-20纳米左右。
3. 聚酰胺材料超薄分离层，厚约 50-300 纳米。用于反渗透的薄膜孔径约为0.2-0.6纳米, 用于纳滤的薄膜孔径约２－３纳米。其分子结构，形态结构及形貌结构决定了膜的分离选择性，水透过量,以及膜的使用寿命。
其复合成膜工艺示意如下图:
下表列出了囯外主要商用纳滤及反滲透膜商品, 膜材料及生产商: 囯外主要商用纳滤及反滲透膜 公司 膜材料 商品 氏化学芳香 聚酰胺 NF-50, NF-70, BW-30-4040, (Dow Chem/Film Tec) SW-30HR TW30-4040 聚哌嗪酰胺 NF-40, NF-40HF 日本东丽 芳香聚酰胺 UTC-20HF, UTC-60, SU- 700/900 (Toray) 交联聚醚 SC-100, SC-3000 日東電工 聚醚/聚砜混合型 NTR-7410, NTR-7450, NTR-729HF (Nitto Denko) 海德能 芳香聚酰胺 UHT-ESPA, UHY-ESPA (Hydranautics) 杜邦 芳香聚酰胺 Permasep B-9, B-10
当前在反渗透及纳滤复合膜产品中,芳香聚酰胺占绝对优势地位,其聚合过程及分子结构如下：
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