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膜过滤技术最新进展
浏览次数:226发布时间:2019-03-25 15:28:25 文章来源:
纳滤膜过滤技术一直以来发展比较缓慢,而随着这一技术的不断发展,纳滤正在逐渐成为膜技术中的重要一员。技术进步将如何帮助它在市场中占据更大的份额呢?

纳滤(NF)作为一种介于超滤(UF)和反渗透(RO)之间的膜过滤技术,一直以来发展都不如超滤和反渗透那样受到广泛重视。然而,随着技术本身的发展加快,以及市场应用场景的清晰化,纳滤技术在许多应用中的价值得到了更多的认可,比如在供水处理中,纳滤主要用于去除饮用水中的硬度或色度,而在一些难处理的废水中,纳滤也开辟了更多的应用。另一方面,不断增长的微污染物问题也为纳滤提供了坚实的机会。(参见GWI杂志9月刊CTO专栏,第39页)。

阻碍发展因素


与其他膜相比,纳滤膜过滤市场一直是一个相对模糊的领域。反渗透和超滤分别具有盐分离和悬浮固体去除的明确目的,而纳滤膜过滤则可用于去除水中大量溶解的污染物,既包括了二价离子又包含了绝大多数有机物,具体的去除与其选择性能力相关。
纳滤膜的三大应用领域

目前国际市场上针对纳滤膜过滤技术主要有三种不同的应用类型。第一种应用场景是比较致密的类型(就切割分子量MWCO而言),旨在饮用水的软化功能。第二种则是专门针对硫酸盐去除开发的纳滤膜,主要应用于石油和天然气行业的水处理,可以有效去除硫酸盐以防止其与地层水中的钡和锶反应,避免不溶性化合物堵塞石油井。第三种,更疏松的纳滤膜,这种可能更接近于超滤膜,主要用于市政领域。虽然纳滤最初被视为疏松的反渗透膜,但是一些技术公司最近从另一个方向开发,从而形成了越来越致密的超滤膜。


从膜结构来说,目前主导的是卷式纳滤膜,而中空纤维结构正在快速发展。虽然理论上而言纳滤膜可以通过其截留分子量MWCO进行区分,但对于供应商而言,往往更在乎的是实际应用中纳滤膜截留率的表现。

迄今为止,纳滤膜过滤技术主要应用于市政或石油和天然气领域(见表)。很明显,OEM对纳滤膜的应用情况有更多的了解。膜生产商包括陶氏、海德能、东丽和Trisep有时并不知道他们的膜在销售给系统集成商后的应用领域。

中空纤维纳滤膜


在过去几年中,少量具有中空纤维结构的纳滤膜已经上市。中空纤维的直接优势在于它可以反冲洗,并且能够在较低压力下工作。除此以外,在化学组成上可以由聚砜化合物(polysulfone )制成,与卷式膜中使用的聚酰胺相比,它能够在更高的pH下更耐氯和清洗。然而,高昂的价格也一定程度上阻碍了其广泛的应用。据了解,中空纤维式纳滤膜的价格往往比卷式纳滤膜贵4四倍左右。

现在已经开发了商用中空纤维纳滤膜过滤技术。该产品采用层状膜制造工艺,在超滤膜上沉积多层化合物。通过添加膜层和相关化学性能来进一步提高膜的截留率。还可以使其膜同时带负电和正电(大多数现有的纳滤膜仅带负电)以增强其排斥能力和其他一些优点。“我们可以通过大幅增加膜的耐氯性,耐酸碱性和可反冲洗性,比螺旋缠绕膜更加有效地控制膜污染,”。



膜材料创新与发展

目前市场上纳滤膜膜过滤和反渗透膜的情况类似,只有少数纳滤膜供应商相对活跃,不像超滤膜一样有着激烈的市场竞争。一些初创技术公司正在瞄准纳滤膜领域,为这一市场注入更多的新兴技术的血液,并帮助拓宽技术的应用。

微量污染物的去除将是纳滤应用的关键领域。随着微量污染物的问题日益提上议程,一些技术正在争夺成为最佳解决方案。尽管臭氧和活性炭已成为欧洲中部,特别是德国和瑞士的优势解决方案,但纳滤正处于框架之中,特别是在美国,以应对迅速出现的多聚和全氟烷基物质(PFAS)问题。已有试验表明,效果至少与RO一样有效。

纳滤膜过滤技术同时也在废水处理中获得更多的关注度。它不仅应用于饮用水色度的去除,同时也可用于纺织废水色度的去除,这一原理是相似的。随着纺织印染废水的污染受到人们越来越多的重视,纳滤很可能在这一应用领域找到商机。同时,采矿废水硫酸盐的永久性问题也为纳滤膜的使用提供了强大的推动力,未来纳滤将可能作为化学处理的替代方案之一。