納濾兩側離子濃度怎麼計算

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㈠ 納濾膜的水滲透系數和溶質滲透系數是多少

利用孔模型分析膜孔結構

本文基於孔模型，從膜對NaCl溶液的透過實驗中，得到種膜的結構參數，實驗結果表明，從溶質透過膜的參數與從溶劑透過膜的參數得到的膜結構參數並不一致。根據孔模型由溶質的Stokes半徑γs得到的膜孔半徑γp與根據透過溶劑而計算出的膜孔半徑γω之間存在線性關系，對於CA膜，它們的關系式是：γω＝10.50(γp-1.739)，γp與γω之間的相關關系是0.9986，對於γp的標准偏差是0.14。
關鍵詞：孔模型；膜結構參數；CA膜
ANALYSIS OF MEMBRANE STRUCTURE PARAMETERS BY PORE MODEL

LUO Ju-fen， MO Jian-xiong
(The Development Centr of Water Treatment Technology, SOA Hangzhou 310012)

Abstract:Based on the pore model, structural parameters of the eight kinds of membranes were determined with permeation experiments of aqueous solution of sodium chloride. The parameters determined from P differ from that obtained from Lp. There is a good linear correlation between rp which obtained from the solute radius rs and rω which obtained from the pure water flux. For cellulose acetate membranes, the relation of rp and rω can be written as rω ＝10.50(rp-1.739). The linear correlation coefficient between rp and rω is 0.9986 and for rp its standard deviation is 0.14.
Key words:pore model； structure parameters； CA membrane

測定膜結構參數對於預測溶質透過膜的傳遞性能是很重要的。為了能測定膜的結構參數，出現了摩擦模型，孔模型，改進的孔模型，SHP模型等。Nakao和Kimura等針對單組分水溶液，將這些模型應用到超濾膜分離體系和納濾膜分離體系，以不同溶質的滲透實驗計算了超濾膜和納濾膜的γp和Ak/△x值〔1-3〕。
本文通過膜對NaCl水溶液的透過實驗，在確定不可逆過程熱力學遷移方程中的三個參數後，基於改進的孔模型〔6〕，得到8種分離膜的結構參數，並比較了從溶質和從溶劑透過性能所得到膜孔結構參數的區別。這些膜對NaCl的脫除率在15%～99%之間，其中有部分膜是超濾膜。

1 理 論
壓力驅動過程中膜的遷移過程可以用不可逆過程熱力學來描述。Kedem和Katchalsky〔4〕基於線性非平衡熱力學唯象理論提出如下的傳遞方程：

Jv＝Lp(△P-σ△π) (1)

Js＝ω△π＋(1-σ)Jv. (2)

利用Van't Hoff等式△π＝RT△Cs，則式(2)可以寫成

Js＝P△Cs＋(1-σ)Jv. (3)

為解決膜二邊平均濃度的問題，Spiegler等〔5〕將等式(3)改寫成另一種形式：

Js/△C＝P＋(1-σ)(JvCln/△C) (4)

等式(3)、(4)是作為反滲透膜(具有高溶質分離率)的傳遞方程提出的，Nakao在他的實驗中〔2〕說明等式(3)、(4)也適用於作為超濾膜的傳遞方程。
在這些等式中，膜的表徵以三個傳遞系數表示：純水透過系數Lp，溶質滲透系數ω或P和反射系數σ。但上述唯象方程屬於黑箱模型，不能得到有關膜內部透過機理的情況，因此，出現一些利用膜結構來說明σ和P的傳遞模型。
Pappenheimer等提出了傳遞「孔理論」來計算通過毛細管的遷移過程，在這個理論中，溶質通量包括過濾流和擴散流，這二種流動都受到進入膜孔時位阻障礙和孔內摩擦阻力的影響。Verniory等人〔6〕利用Haberman和Sayre的計算和摩擦模型改進了這種「孔理論」，根據這種改進的孔理論，膜結構可以用參數σ和P來預測。假設圓柱形膜孔的孔徑與孔長分別為常數rp和△x，並且球狀溶質半徑為rs，則溶質通量可表示成

(5)

這里Ak是總的貫通孔面積與膜有效面積之比，SD和SF分別是擴散流和過濾流的位阻因數，並且是rs與rp比值q的函數，其中：

SD＝(1-q)2 (6)

SF＝(1-q)2(1＋2q-q2) (7)

f(q)和g(q)是圓形壁面效應的修正因數，由Haberman和Sayre計算如下：

f(q)＝(1-2.1q＋2.1q3-1.7q5＋0.73q6)/(1-0.76q5) (8)

g(q)＝〔1-(2/3)q2-0.2q5〕/(1-0.76q5) (9)

將式(5)與式(3)相比較，則膜的參數σ和P可用下式表示

σ＝1-g(q)SF (10)

P＝Df(q)SD(Ak/△X) (11)

在孔模型中，純水通量用Hagen-Poiseuille式表示，因此，純水透過速率Lp可以寫成：

Lp＝(r2p/8μ).(AK/△X) (12)

2 實 驗
2.1 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。

圖1 實驗裝置示意圖
1.原液池，2.微濾器，3.恆流泵，4.測試池，
5.微型電導檢測器，6.磁攪拌子，6.硅壓力感測器

2.2 實驗條件和過程
首先，將膜充分潤濕後置於測試池，用純水預壓1h，預壓壓力為膜最高實驗壓力的1.2倍左右。然後原液換成0.01mol/L NaCl溶液，測定不同壓力時透過液流速JV和濃度C3，利用式(4)，根據Js/△C和JVCln/△C的關系，採用最佳擬合，得到膜性能參數σ和P，將σ和P代入(10)和(11)式，就能根據溶質的Stokes半徑rs而算出膜孔半徑rp和膜的Ak/△X值。在25℃條件下，NaCl-H2O體系的Stokes半徑rs＝1.616×10-10m。
利用式(1)計算膜的Lp值。
將Lp值和由式(11)得到的Ak/△X值代入Hegen-Poiseuille式(12)中，則可得到根據透過溶劑而計算出的膜孔孔徑rω。

3 結果和討論
在測試壓力范圍內，透過液流速與壓力成直線關系，並且實驗中透過液通量與純水通量幾乎一致，因此，實驗滲透壓可以忽略不計。並且這也表明，實驗過程中沒有出現污染或嚴重濃差極化現象。
3.1 壓力的影響
壓力對脫除率的影響是很大的，隨壓力增加，R值也增加，R值增加到某個數值後，變化趨緩。因此，對於表示膜的特徵來說，R不是一個很合適的參數。
3.2 膜性能參數的確定
用以下方法確定膜的三個遷移參數Lp、σ和P。
純水透過參數Lp利用實驗的透過速率從式(1)可以得到，滲透壓△π忽略不計，參數σ和P則利用對數平均濃度Cln從式(4)中可以確定。從實驗數值看，Js/△C和Jυ.Cln/△C是一相當好的直線關系，這樣參數σ和P也可從這條直線的斜率和截距中求得。
8種膜的三個性能參數列於表1。

表1 膜的性能參數Lp、σ、P

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
σ 0.943 0.903 0.899 0.857 0.457 0.131 0.313 0.2998
P×107(m/s) 3.33 12.65 7.17 5.03 24.5 10.2 24.0 5.95
Lp×1012(m/Pa.s) 4.84 10.32 4.48 4.40 9.12 11.05 14.80 12.67

從表1可知，實驗所用膜對NaCl的σ值在0.131～0.943之間。
3.3 膜結構參數的計算
根據改進的「孔模型」，式(10)的關系式可如圖2所示，因此，在膜的σ值已知時，可從式(10)求出q值，再代入溶質的Stokes半徑即可得到膜的rp值(＝rs/q)

圖2 σ與q之間關系

列於表2的膜的另一個結構參數Ak/△X也是基於孔模型，採用式(11)從q值和實驗數值溶質的滲透系數P計算得到。

表2 從孔模型中得到的膜結構參數rP和△X值

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
rp×1010(m) 2.02 2.18 2.21 2.31 3.85 8.78 5.19 5.39
Ak/△x(m-1) 2.72×105 3.67×105 1.78×105 7.98×104 1.9×104 1.63×103 8.20×103 1.91×103

若將膜的Ak/△X值和表1中的Lp值代入式(12)，則可得到由水的透過速率Lp得到的膜孔半徑，以rω表示，結果見表3。
表3 由水的透過速率得到的膜孔半徑rω

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
rω×1010(m) 3.77 4.74 4.49 6.64 19.6 73.6 38.0 72.9

比較表2和表3，可看到，rω與rp並不一致，並且rω大於rp。
不同文獻〔1.3〕在利用「孔模型」時，提到由P得到的Ak/△X值與由Lp得到的Ak/△X值之間存在偏差，即從溶質透過膜參數與從溶劑透過膜參數得到的膜結構參數並不一致。
以rp對rω作圖，可看到除了8#膜，其餘膜的rp與rω幾乎落在一條直線上，見圖3。因8#膜為SPS膜，其餘的均為CA膜。8#膜的rp與rω的關系不在直線上。也許，因材料不同，它的斜率和截距不同。

圖3 rp與rω關系

除去8#膜的rp和rω值，對其餘7種膜的rp和rω進行線性回歸的結果是：

rp＝0.09527rω＋1.739 (13)

或者改寫成

rω＝10.50(rp-1.739) (14)

rp與rω之間的線性相關系數是0.9986，對rp的標准偏差是0.14。因此，可以認為對於CA膜，在NaCl水溶液體系中，根據孔模型由膜性能參數σ和P得到的膜孔半徑rp與根據透過溶劑而計算出的膜孔半徑rω之間存在線性關系。
由式(14)和圖3可知，當rp小於1.74×10-10m時，rω已為零，也即此時，膜的純水透過速率為零。這與祝振鑫等〔7〕推導的當網路孔半徑小到2.0×10-10m時，膜產率為零的推論非常相近。水分子半徑為0.87×10-10m，也即當孔道小於兩個水分子時，水分子即被卡住，使水不能流動。

4 結 論
本文利用孔模型，對8種膜的性能參數和結構參數進行了測定。實驗表明，由溶質的Stokes半徑基於孔模型得到的膜孔半徑rp與從溶劑水的透過速率得到的膜孔半徑rω並不一致，但存在線性關系。對於CA膜，在NaCl水溶液體系中，它們的關系是: rω＝10.50(rp-1.739)。相關關系是0.9986，對於rp的標准偏差是0.14。這也表明當rp小到1.74×10-10m時，膜的純水透過速率為零。
對其它材料製成的膜的rp與rω之間關系有待進一步實驗。

㈡ 納濾膜對硫酸根離子的去除率是百分之多少

我知道NANOTON的膜對硫酸根的去除能力應該是96-98%吧。其他的不太清楚

㈢ 如何降低納濾膜對二價離子的截留率

很難控制，或者說無法控制。納濾膜主要對二價離子截流。可以考慮在納濾前面加超濾，通過不斷稀釋料液進，反復進超濾，拿到去二價鹽的效果

㈣ TDS、pH值、硬度、反滲透、納濾、超濾、微濾 詳細的解釋~~~~~~~~

TDS : 是專門用來檢測水的純凈度的一種簡單數值（工具）TDS值越小，表示水越純凈。

PH值： 是指水的酸鹼性 一般的水大多PH值應該在5～7之間

硬度：因為水中的鈣鎂離子濃度過高，就會導致水的硬度過高，硬度太高的水不利於長期飲用，就連洗衣服都會發黃發硬，北方的井水的硬度一般是在500～1000之間。而生活用水的硬度大概應該在300以下。

反滲透：目前最先進的水處理技術，核心部件就是反滲透膜（過濾孔徑為0.0001微米）就算是尿過濾後都可以直接飲用。所產生的水是純水，TDS值絕對會在50以下。一般都是在20左右。PH值在6左右。總硬度100以下。

納濾：納濾是在反滲透與超濾的中間，過濾孔徑約0.001微米。因為過濾效果不上不下，所以目前很少人採用納濾做來水處理。

超濾：超濾的過濾孔徑為0.01微米，對於去除水中的微生物，懸浮物，膠體，顆粒有明顯的效果，但無法去除離子。。所以在水源差的地方不可以直接飲用。但其不用電，無廢水，出水量大，目前使的還是非常廣泛。

微濾：微濾是指1微米以上的過濾器的統稱，PP棉、龍頭凈水器這些都是在1微米左右，基本是除泥沙的做用了。。

還有什麼不明白的可以加我好友！

㈤ 納濾膜過濾的分子量范圍是多少

納濾膜能截留抄0.1-1
微米襲之間的顆粒。能允許大分子和溶解性固體(無機鹽)等通過，但會截留住懸浮物、細菌及大分子量膠體等物質。納濾膜的操作壓力比反滲透的低，但價格比反滲透貴些，所以一般家用凈水機主要是超濾和反滲透飲水機。工業來說，要看出水的具體要求，如果要達到純水要求的話，就必須要用反滲透。
納濾膜過濾性能還與膜的荷電性、膜製造的工藝過程等有關。不同的納濾膜對溶質有不同的選擇透過性，如一般的納濾膜對二價離子的截留率要比一價離子高，在多組分混合體系中，對一價離子的截留率還可能有所降低。納濾膜技術實際分離性能還與納濾過程的操作壓力、溶液濃度、溫度等條件有關。如透過通量隨操作壓力的升高而增大，截留率隨溶液濃度的增大而降低等。

㈥ 怎樣計算水量回收率

依據預處理的進水水質及用水要求而定的。膜系統的回收率在設計時回就已經確定， 回收率答=（產水流量/進水流量）×100% 反滲透(納濾)膜組件的回收率、鹽透過率、脫鹽率計算公式如下。 回收率= 產水量/進水量×100% 鹽透過率=產水濃度/進水濃度×100%脫鹽率=（1-鹽通過率）×100%

㈦ 納濾膜對離子分離技術的操作條件具體分析

納濾膜對離子的截留率受到共離子的強烈影響，對同一種膜在分離同種離子並在該離子濃度恆定條件下，共離子價數相等，共離子半徑越小，膜對該離子的截留率越小，共離子價數越高，膜對該離子的截留率越高。納濾膜對二價離子的截留率較一價離子截留率高得多，主要是由於離子半徑和靜電斥力作用影響造成的。

一、陶氏膜組件操作條件

納濾膜的分離性能有直接影響，操作壓力的提高可提高水通量和脫鹽率，回收率的提高可降低水通量和脫鹽率，料液速率的提高可提高水通量和脫鹽率。納濾膜的耐壓密性好，水通量和截留率隨操作時間延長基本不變，對分子量數百的有機小分子和高價離子有較高的脫除率。

二、陶氏納濾膜元件其它條件

由於道南離子效應的影響、物料的荷電性、離子價數、離子濃度、溶液pH值等對納濾膜的分離效率有一定的影響。

三、納濾膜分離技術具有的典型特徵:

一是截留分子量為200 ～2000Da，其值介於反滲透和超濾之間。

二是納濾膜表面分離層通常帶有電荷，對不同價態的離子具有道南效應，其分離性能具有離子選擇性。

陶氏DOW納濾膜技術以其獨特的分離性能在許多領域中佔有不可替代的地位。目前，國內關於納濾技術的研究多在膜材料、膜結構及分離機理領域，納濾膜元件的運行特性包括測試特性與運行特性兩個方面。測試特性系指特定運行條件下膜元件的運行參數，例如特定給水含鹽量、給水溫度、膜通量及回收率條件下的膜元件工作壓力與透鹽率兩項指標。

㈧ 納濾膜 產水量多少一般選 陶氏，海德能的

應用納濾膜對溶液中的溶質進行分離時，它的截留率會受到一些因素的影響版，從而呈現出權不同的變化規律，對這個規律進行詳細的了解有利於更好的應用納濾膜的分離性能。
這里我們將主要針對納濾膜在對溶液進行分離的過程中，其根據處理溶質的不同所呈現的一些變化規律做以下詳細介紹：
一、若保持系統的壓力恆定，那麼納濾膜的截留率將會隨著溶液濃度的增加而降低。

二、這種膜的截留率與溶質的摩爾質量變化成正比，當摩爾質量減少時，那麼截留率也將隨之降低。
三、如果溶液的濃度保持恆定時，那麼膜的截留率將同其兩側壓差變化形成正比，壓差降低將導致截留率也隨之下降。
四、對於溶液中一些常見的陰離子，膜的截留率將按照硝酸根離子、氯離子、氫氧離子、硫酸離子的順序依次升高。
五、對於溶液中一些常見的陽離子，膜的截留率將按照氫離子、鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、銅離子的順序依次升高。

㈨ 納濾對鈣離子和鎂離子的去除率哪個高

目前納濾技術原理有兩類主流觀點，一個是溶解擴散原理，一個是電效應原理，我們從電效應進行分析：

納濾膜與電解質離子間形成靜電作用，電解質鹽離子的電荷強度不同，造成膜對離子的截留率有差異，在含有不同價態離子的多元體系中，由於道南(DONNAN)效應，使得膜對不同離子的選擇性不一樣，不同的離子通過膜的比例也不相同。

納濾過程之所以具有離子選擇性，是由於在膜上或者膜中有負的帶電基團，它們通過靜電互相作用，阻礙多價離子的滲透。根據文獻說明，可能的荷電密度為0.5～2meq/g。
為此，我們可用道南效應加以解釋：
ηj=μjzj.f.φ
式中ηj——電化學勢；
μj——化學勢；
zj——被考查組分的電荷數；
f——每摩爾簡單荷電組分的電荷量；
φ——相的內電位，並且具有電壓的量綱。
式中的電化學勢不同於熟知的化學勢，是由於附加了zj.f.φ項，該項包括了電場對滲透離子的影響。利用此式，可以推導出體系中的離子分布，以計算出納濾膜的分離性能。
以上是理論上的分析方法，要詳細的數據就要一個個參數查出來套進公式，如果只是要簡單地判斷鈣和鎂的截留率，這里從直觀的方式來進行解釋：
電荷性越強，納濾膜對該金屬離子的截留率越高，如：
三價金屬離子截留率>二價金屬離子截留率>一價金屬離子截留率
同價位的金屬離子，電荷越強，截留率越高，如：

Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Mg2+>Ca2+

道理很簡單，電荷越強，膜對該離子的排斥越大，因此更不容易透過膜
根據我們的工程經驗，一般不去區分鈣鎂誰的去除率高，因為差別不大
希望對您有幫助

㈩ 膜通量的計算公式

膜通量（J）的計算公式為：J= V/(T×A)。其中：J是膜通量（L/m2·h）；V是取樣體積（L）；T是取樣時間專（h）；A是膜有效屬面積（m2）。

測量方法：

1、在一定的操作條件下，採用出水抽吸泵工作在一個級數上使膜工作一個時間段Δt（不小於30 min），觀測透膜壓力在Δt內的變化。

2、若透膜壓力保持恆定，調節出水抽吸泵的級數，使膜通量增加一個階量，重新觀測TMP在另一個Δt內的變化，如此繼續，直到TMP在Δt內隨時間不斷增長為止，記此時的膜通量為FN+1。

(10)納濾兩側離子濃度怎麼計算擴展閱讀

膜通量的應用領域：

1、過濾水：中大超純水系統的前置過濾處理，飲料業用水前置過濾處理。

2、食品行業過濾：食用油、蔬菜油的過濾，糖漿、巧克力等各式漿液的過濾。

3、化學工業過濾：電鍍液葯液的過濾，油漆，塗料的過濾，機械用油，切削油，重油，高黏度樹脂的過濾，制葯的過濾等。

參考資料來源：網路-膜通量