纳滤反渗透分离实验

A. 纳滤设备的工作原理

纳滤工作原理

膜分离是利用膜对混合物中各组分的选择渗透作用性能的差异，以外界能量或化版学位差为推动权力对双组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜孔径处于纳米级，适宜于分离分子量在100～1000，分子尺寸约为1 nm的溶解组分的膜工艺被称为纳滤(NF)。NF膜分离需要的跨膜压差一般为0.5～2.0 MPa，比用反渗透膜达到同样的渗透能量所必需施加的压差低0.5～3 MPa。根据操作压力和分离界限，可以定性地将NF排在反渗透和超滤之间，有时也把NF称为"低压反渗透"或"疏松反渗透"。20世纪70年代J. E. Cadotte 研究NS-300膜，即为研究NF膜的开始。当时，以色列脱盐公司用" 混合过滤"来表示介于反渗透与超滤之间的膜分离过程，后来美国的公司把这种膜技术称为纳滤，一直沿用至今。之后，NF发展得很快，膜组件于80 年代中期商品化。目前，NF已成为世界膜分离领域研究的热点之一。

B. 超滤膜及纳滤和反渗透的区别

反渗透膜抄是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。
超滤膜每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。

C. 透析，微滤，超滤，纳滤，反渗透，电渗析，渗透气化等膜分离技术各自的特点

1.透析（dialysis）是通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理；
2.微滤适用于细胞、细菌和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm，一般用于预处理；
3.超滤技术的优点是没有相的转变，无需添加任何强烈的化学物质，可以在低温下操作，过滤速度较快，便于无菌处理等，一般用于预处理；
4.纳滤 特点是能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析于一体；
操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，所以纳米过滤所需的外加压力比反渗透低得多；
5.反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量及能量消耗少等优点；
6.电渗析的特点时可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高；
7.渗透气化对共沸物系和近沸物系等难分物系的分离, 显示特有的优越性。

D. 反渗透和纳滤之间有何区别

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，浓缩食品以及分离药品中的有用物质等，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，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当进水为苦咸水时一般大于5bar，当进水为海水时，一般低于84bar。

纳滤与反渗透没有明显的界限。纳滤膜对溶解性盐或溶质不是完美的阻挡层，这些溶质透过纳滤膜的高低取决于盐份或溶质及纳滤膜的种类，透过率越低，纳滤膜两侧的渗透压就越高，也就越接近反渗透过程，相反，如果透过率越高，纳滤膜两侧的渗透压就越低，渗透压对纳滤过程的影响就越小。

E. 反渗透和纳滤处理后的废水怎么处理

1、如果是反来渗透的净水机，所排出自的废水是已经经过了前三级过滤又冲洗了反渗透膜的水，这种如果是直接倒掉是很可惜的，可以用这种水涮拖把，洗菜洗衣服冲厕所都可以。

2、建议净水机过滤的废水管不用顺到下水道中，要单独顺到一个容器中，这种水接出来涮拖把和冲厕所可以，起到节约用水的作用。

F. 验室膜分离设备，可以安装超滤膜、纳滤膜、反渗透膜吗

只要它是膜组件的大小可以被安装，但还没有考虑到的问题，操作压力一般超滤，纳滤，反渗透装配在一起

G. 反渗透和纳滤的区别是什么

反渗透（RO）和纳滤（NF）技术都是净水设备进行水处理方式，净水设备一般以这两个技术做出的反渗透膜和纳滤膜进行区分，两者有以下区别：

1、过滤精度不同

反渗透可以脱除最小的溶质，分子量小于0.0001微米，由于高的过滤精度，可以滤除水中的细菌和各种杂质，一般用于家庭纯净水、工业超纯水和医疗超纯水的制造。纳滤可脱除分子量在0.001微米左右的溶质，用于过滤精度要求稍低的环境，一般用于水软化、微污染脱盐和工业纯水的制造。

2、脱盐率不同

反渗透技术的脱盐率在99.5% ，能有效截流所有溶解盐份及各种分子量大于＞100的有机物，同时允许小分子团通过。纳滤系统采用的是错流过滤的方式，脱盐率在80到90%之间，主要应用于大分子物质的浓缩和纯化。

3、产生的“废水”比例不同

反渗透和纳滤都是通过加压、加电的方式净化水，但反渗透技术由于膜的构成不同，反渗透产生的废水在1:2—1:3，纳滤的废水比在1:1，以省水和环保方面来说，反渗透技术更加耗费资源，纳滤技术相比具有部分去除单价离子、过程渗透压低、操作压力低、省能等优点。

(7)纳滤反渗透分离实验扩展阅读

超滤（UF）和微滤（MF）

超滤和微滤也是净水设备进行水处理的方式。

1、超滤的过滤精度在0.001—0.1微米，用压差的膜法分离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体等，过滤流量大，使用成本低，但无法消除水中的部分杂质和病菌，常用于制药工业、食品工业、电子工业。

2、微滤的过滤精度在0.1—50微米，只能过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质，是简单的粗过滤，常用于微电子行业超纯水的终端过滤，各种工业给水的预处理。

H. 反渗透纳滤超滤微滤等的膜法分离性能比较

从常用水处理设备功能原理及特点说起：
纯水机 1. 原理及功能：采用PP棉，活性炭及RO膜 等滤芯，五级或五级以上过滤，其中最核心是 RO膜即反渗透膜，RO膜是目前水处理技术中过滤精度最高 的滤芯。制出的为纯净水，可以直接生饮。 2. 纯水机水处理设备优缺点：
纯水机设备过滤精度高，适用于多种水质，净 化后的水是纯净水，口感好，不含任何杂质， 绝对安全。 缺点：纯水机水处理设备每日 制水量少，只能解决饮用和做饭；前三级滤芯 使用寿命短，需要定期更换滤芯；不适宜单独长期作为直饮水，尤其是儿童和老人更不宜长期单 独饮用纯净水。
净水机 超滤机是净水机水处理设备中的主流产 品，具有精度高，净化效果好，滤芯寿命长， 并能自动清洗滤芯。 1. 原理及功能：采用0.01微米的超滤膜分离 技术，能有效祛除水中的泥沙，铁锈，悬浮 物，胶体，细菌，病毒，大分子有机物等有害 物质。 2. 净水机水处理设备优点缺点：
水机设备过滤精度高；净化水接近矿泉水，能 直接生饮；流量大；滤芯使用年限长；自动清 洗滤芯；不需要电；不浪费水。
水机水处理设备祛除水垢、水碱效果较差，适 用中等以下硬度地区；单一超滤机不能彻底去 除水中异味， 不能彻底去除水中重金属，水质 口感较差；换芯比较麻烦。
纳滤膜机 1.纳滤膜水处理机是以纳滤膜为主要部件， 结构略为疏松，类似反渗透膜的水处理机。 2.纳滤膜是荷电膜，能进行电性吸附，对电性高的F离子等，能部分去除，并具有纳米级孔径，大分子不能通过水处理设备，游离态的水分子部分通过，NaCl部分透过，钙离子，镁离子更少部分能通过。囊括了以上水处理机的优点，且避免了二水处理的缺点。
更多了解可加追问！

I. 请比较说明微滤，超滤，纳滤和反渗透等四种常用膜分离技术的异同点

微滤microfiltration以压力为驱动力，分离0.1-1微米的微粒的过程，简称为MF
超滤ultrafiltration以压力差为动力，膜孔径约0.001-0.2微米的物理筛分过程，简称为UF
1，微滤和超滤同属于微孔膜范畴，微孔过滤是一种物理筛分过程，其功能在于截留分子量为几百至几百万的物质，包括大分子有机物，微生物等，而不是以脱盐为目的。
2，微孔膜的孔径为一个范围值：微滤在0.1-1微米，超滤为0.001-0.2微米
3，在学术领域，微滤膜的过滤精度一般用孔径表示，而超滤的过滤精度一般用切割分子量来表示
4，微滤和超滤的过程均以压力为驱动力，用于溶液体系中的物质分离。
5，膜的材料分为有机高分子和无机高分子材料。
纳滤：nanofiltration以压力为驱动力，用于脱除二价及二价以上的多价离子和分子量200以上有机物的膜分离过程，简称为NF
1， 纳滤技术是继反渗透后出现的一种新的分离技术，其分离机理基本和反渗透一致。
2， 纳滤理论精度为0.001-0.005微米，略大于反渗透，因此所需工作压力低于反渗透，早期被称为“松散反渗透”
3， 纳滤的作用在于去除二价及二价以上离子和分子量200以上的物质，对一价离子的去除率较低，其综合脱盐率低于反渗透
反渗透reverse
osmosis在膜的进水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，只允许溶液中水和某些组分选择性透过，其他物质不能透过而被截留在表面的过程，简称RO
1，反渗透的概念始于渗透现象，当把只允许水透过的高分子半透膜作为介质，两侧分别是盐水和纯水时，由于纯水测水的浓度高于盐水测的浓度，纯水将向盐水侧扩散透过，这种浓度差异导致的迁移过程，就是渗透，他是自然界中在生物体内存在的一个普遍现象。
2，反渗透是一种由人类创造力产生的非自然现象或一种水溶液分离技术，其原理是通过施加机械外压，克服浓度差导致的逆向迁移的过程。
3， 反渗透仅适用于液相体系(水溶液体系)中溶质和溶剂的分离，在净水器中运用较多。
4， 反渗透现象必须在外界压力作用下发生，且压力必须高于水溶液的渗透压。

J. 净水领域，超滤、纳滤、RO反渗透的区别

超滤膜及纳滤和反渗透的区别

一、超滤膜

超滤膜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。 家用 工业用 都可以。

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。

二、纳滤

纳滤，介于超滤与反渗透之间。现在主要用作水厂或工业脱盐。脱盐率达百分之90以上。反渗透脱盐率达99%以上 但，若对水质要求不是特别高，利用纳滤可以节约很大的成本。

三、反渗透

反渗透，是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。

用作太空水、纯净水、蒸馏水等制备； 酒类制造及降度用水； 医药、电子等行业用水的前期制备； 化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备； 锅炉补给水除盐软水； 海水、苦咸水淡化； 造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。