纳滤技术简介

纳滤（Nanofiltration，NF）是一种介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术，截留分子量大约在100～1000范围，孔径＜2nm，分离对象的粒径量级在纳米级。纳滤具有膜技术共同的高效节能的特点，是近来世界各国优先发展的膜技术之一。目前纳滤已在生活用水，工业给水和废水的处理，食品，生化制药等领域得到广泛的应用。

纳滤膜表面微观结构

就目前提出的纳滤膜机理来看,大部分学者认为,纳滤膜的分离作用主要是粒径排斥和静电排斥。对于非荷电分子,分离机理主要是筛滤或粒径的排斥;离子的分离机理是筛滤和静电排斥。

如果利用纳滤膜来对含有一价和多价阴离子的溶液进行脱盐处理,则会出现一种有趣的效应——Donnan效应。水的软化中Donnan效应的作用是不容忽视的。

将荷电基团的膜置于含盐溶剂中时，溶液中的反号离子在膜内浓度大于其在主体溶液中的浓度，而同号离子在膜内的浓度则低于其在主体溶液中的浓度。由此形成的Donnan位差阻止了同号离子从主体溶液向膜内的扩散，为了保持电中性，反离子也被膜截留。

纳滤在水处理中的应用

01 水的软化

NF膜软化水

NF膜目前最大的应用领域之一就是饮用水的软化。在水中,硫酸和碳酸的钙、镁盐产生了水硬度。膜法软化水代替常规的石灰软化和离子交换过程，主要优点是无污泥、不需再生、完全除去悬浮物和有机物,操作简便和占地省等，而在投资、操作和维修及价格等方面与常规法相近。

02  饮用水的净化

纳滤用于水处理

地下水或地表水中的污染物质主要是分子质量为几百的杀虫剂、除草剂以及因消毒而造成的过量有机卤化物,它们都是有毒甚至是致癌的。纳滤膜分离法可去除消毒的副产物、痕量的除草剂、杀虫剂、重金属、天然有机物及部分硬度、硫酸根离子和硝酸根离子等,因而是一个技术和经济可行、可望替代传统活性炭吸附分离法的适宜方法。

03 超纯水的制备

纳滤过程

在电子、半导体、生物以及一些医药生产领域，对超纯水的水质要求很高，水中既无杂质颗粒、细菌残尸,并且TOC（total organic carbon总有机碳）要少于5μg/g,用离子交换技术TOC仅能达到30μg/g。而具有低接触角的带负电性的纳滤膜，能够很好地降低TOC含量。通常采用多级纳滤膜分离技术达到超纯水要求。

纳滤技术应用前景及展望

（1）作为一种新型膜分离技术和分离手段，纳滤在新型的膜分离过程具有很高的、潜在的应用价值，伴随新的低分子质量中性及电解质溶质分离体系的出现,NF有望作为重要的膜分离技术应用于水资源的净化、生化工程，下游产品的分离精制等领域。

（2）膜材料是NF技术得以广泛应用的关键所在。NF膜的研究中分离精度的提高是制膜的重要目标，另外膜的耐试剂、耐热、耐氧化和抗污染等性能的提高仍有待解决，低压高通量也一直是所追求的重要目标之一。

编辑 王婧