纳滤设备(NF)

一．纳滤装置

纳滤(NF)膜早期称为松散反渗透(Loose RO)膜，是80年代初继典型的反渗透(RO)复合膜之后开发出来的。

徽滤（MF）和超滤（UF）因不能脱除各种低分子物质，故单独使用时不能称之为深度处理，而纳滤膜的平均脱盐率在70%左右，既能脱除水中的异

味、色度、农药、合成洗涤剂、三卤甲烷中间体（THM）（加氯消毒时的副产物，为致癌物质）可溶性有机污染物、低分子有机物等有害物质、以及细

菌、病毒等有害微生物，又可以保留一部分（约30%）人体所需的元素物质。

二．工艺流程、材料及方法

（1）工艺流程与材料 NF主机A

    研究采取的水处理工艺流程如下：

      原水→预处理系统→精滤(1μm或5μm)→纳滤膜组件→杀菌系统→优质饮用水预处理系统

通过活性炭过滤器等装置，主要去除原水中的有机污染物、余氯、铁、锰、浊度等。1μm或5μm

的精滤可有效降低膜前水的浊度，去除细小颗粒或悬浮物。

      纳滤膜采用美国HYDRANAUTICS公司ESNA1—4040膜，材质均为聚酰铵，设计膜组件的水回收

率为50%。由于各地原水水质的差异，纳滤膜实际运行压力在0.5～0.9 MPa之间不等。

三. 关于纳滤膜的各种效果

（1）纳滤膜对矿物质的去除效果

    饮用水中的矿物质是人体健康所必需的，但要适量。饮用水中过高的矿物质亦会产生副作用，如长期饮用高硬度的水易得结石病。同时，过高的矿

物质和硬度亦会影响水的口感。矿物质含量过高，喝起来会感到腻，过少则清淡无味。日本饮用水标准提出的舒适水质项目中TDS为30～200mg/L。对矿

物质含量较高的原水，如选用纳滤膜作为核心膜过滤元件，便可有效降低原水的矿物质含量。矿物质总体含量以电导率或总溶解性固体表示。

    实践表明，纳滤膜对不同地区水中矿物质总量均有相当的去除作用，但去除率(用电导率和总溶解性固体表示)波动较大，绝大多数情况下的去除率

集中在50%～70%之间，如表1所示。研究中也发现少数情况下的去除率高达90%左右，这反映出影响纳滤膜去除无机离子的因素较多，如离子在水溶液中

的有效半径、水中一价及多价离子的浓度比例、相互影响、当时采用的纳滤膜元件本身参数(孔径大小、膜表面荷电性及进水压力)等均可能对离子的去

除率产生影响。

表1 纳滤膜对水中矿物质的去除效果

优质水产量(t/h) 电导率(μs/cm) 总溶解性固体(mg/L) 原水优质水去除率(%) 原水优质水去除率(%)
1 249 100.4 59.6 125 50.2 59.8
1 680 370 45.6 338 185 45.3
1 692 361 48.0 346 180 47.9
1 683 362 46.9 342 181 47.0
1 536 306 42.9 268 153 42.9
0.5 684 336 50.8 335 168 49.8
1 1002 572 42.9 500 286 42.8
1 820 402 50.9 410 201 51.0
1 116 41.2 64.5 58 20.6 64.5
1.5 286 101 64.6 143 50 65.0
1 348 1.4 70.1 174 52 70.1
1 415 134 67.7 208 67.0 67.8

随原水电导率的增加，离子去除率总体呈降低趋势。

（2）纳滤膜对总硬度及阳离子的去除效果

纳滤膜对水中总硬度及钙离子、镁离子、铵离子的去除效果见表2。

表2 纳滤膜对水中总硬度及钙、镁、铵离子的去除效果

优质水产量(t/h) 总硬度(CaCO3 mg/L) 钙离子(mg/L) 镁离子(mg/L) 铵离子(以氮计，mg/L) 原水去除率(%) 预处理出水去除率(%)
1.5 69.6 71.4 19.5 69.0 5.0 77.8 0.42 26.2
0.5 190.2 63.5 43.9 64.9 19.6 61.7 0.82 51.2
1 217.4 61.2 59.3 60.7 15.0 57.5 0.44 70.9
1 148.0 94.9 41.3 95.4 10.9 93.8 0.26 80.7
1 208.0 54.0 54.8 49.3 17.3 63.0 0.60 26.6
1 172.4 81.6 54.0 81.9 9.1 80.2 0.37 51.4
1 202.4 80.5 46.5 80.6 21.8 81.2 1.92 42.7
1 144.3 58.5 39.8 56.5 10.5 60.9 1.88 50.0

纳滤膜对总硬度的去除率比其对阳离子的去除率波动更大，从54%～95%不等。对同一组水样，纳滤膜对总硬度、钙离子、镁离子的去除率基本相

同，且明显大于其对铵离子的去除率。研究还发现，同样条件下，纳滤膜对总硬度的去除率大于其对阳离子的去除率，这可能源于纳滤膜对二价离子

(Ca2+、Mg2+)的去除率大于对一价离子(如铵离子)的去除率。

（3）纳滤膜对总碱度及阴离子的去除效果

纳滤膜对总碱度、氯化物、氟化物、硫酸根等阴离子的去除效果见表3。

表3 纳滤膜对水中阴离子的去除效果

优质水产量(t/h) 总碱度(CaCO3 mg/L) 氯化物(mg/L) 氟化物(mg/L) 硫酸根(mg/L) 原水去除率(%) 原水去除率(%)
2.5 33.52 38.3 6.1 13.3 0.92 47.8 7.36 66.4
2 11.89 45.0 6.25 30.0 0.46 65.0 8.20 72.0
1.5 36.86 38.7 18.8 30.0 0.52 35.0 5.66 100
0.5 162.9 51.0 58.4 42.1 22.5 100
1 81.3 50.0 66.3 32.0 0.54 63.0 6.39 63.2
1 126.2 40.2 12.8 38.3 0.62 42.0 5.39 80.0
1.5 22.5 60.0 39.0 56.9 0.42 47.6 6.5 80.0
1 83.4 51.3 0.68 55.9 74.2 100
1 61.3 51.0 51.6 40.3 0.5 44.0 82.9 96.9

纳滤膜对上述阴离子有较好的去除率，但去除率与进水中相应离子的浓度大小之间并无严格的规律，去除率稳定性较差。在一定的pH值条件下，总

碱度实际上代表了HCO3-和CO23-的总量。总体上看来，纳滤膜对硫酸根的去除率要高于对总碱度、氯化物、氟化物的去除率，表明纳滤膜对高价阴离子

的去除率大于其对一价阴离子的去除率。这一点与纳滤膜对一价阳离子和高价阳离子的去除规律是一致的。

（4）纳滤膜对有机物的去除效果

以CODMn和254nm处的紫外吸光度(A254)的去除率来反映纳滤膜对水中有机污染物的总体去除效果，结果见表4。

表4 纳滤膜对有机污染物的总体去除效果

优质水产量(t/h) CODMn(mg/L) A254 预处理系统出水去除率(%) 预处理系统出水去除率(%)
2.5 1.16 25.9 0.126 54.0
1 0.90 50.0 0.082 43.9
0.5 1.42 64.8 0.086 70.9
1.5 1.06 40.6 0.029 13.8
1.5 1.12 37.5 0.103 26.2
1 0.74 27.0 0.058 19.0
1 1.13 37.2 0.055 47.3
1.5 0.96 52.1 0.076 67.1

纳滤膜对预处理系统出水中的有机污染物有更进一步的、相当的去除作用，但CODMn的去除率和A254的去除率都反映出纳滤膜在不同条件下、对不同

原水中有机物的总体去除效果不等,这可能与水中有机污染物的种类、电性作用、憎水性或亲水性及有机物分子质量的大小不同有关。也可 NF主机D

能与膜本身的

性质如荷电性等有关，如中性有机物，其电性作用的影响减弱甚至消失，此时主要表现为物理截留和筛分作用。
（5）结论

      ①纳滤膜操作压力低，对预处理的要求相对于反渗透膜简单，可对原水部分脱盐和软化，可进一步去除

        有机污染物等对人体健康有害的物质，出水口感好，是一种适合于在优质饮用水生产中采用的膜过滤技

        术。

      ②不同原水条件下纳滤膜对水中矿物质总量、总硬度的去除率波动较大。同样条件下，纳滤膜对总硬度的

        去除率大于其对阳离子的去除率。随原水电导率的增加，其去除率总体呈降低趋势。

      ③纳滤膜对高价离子(如钙离子、镁离子、硫酸根)的去除率大于其对一价离子(如铵离子、总碱度、氯化物、氟化物)的去除率。

      ④纳滤膜对单个离子及有机污染物总量的去除率高低与进水中相应离子浓度大小或有机物总体含量大小之间并无严格的规律，去除率稳定性较

        差。

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