图1-1 常用膜分离技术的分离性能

1。1 纳滤膜简介文献综述

纳滤膜（nanofiltration, NF）孔径介于超滤膜与反渗透膜之间，因其可以截留直径约为1nm 的物质而得名，有着不同于其他膜分离技术的优良性能。纳滤有着比超滤更小的截留分子量， 它能截留分子量小于2000的有机物，对离子的截留率最高可达到95%。纳滤膜对单价离子的 截留率一般会明显低于高价离子，这是因为纳滤膜往往具有荷电性，对盐类有着选择透过性。 纳滤膜因具有特殊的分离性能，在中、小分子有机物的分离及二价、高价盐的分离等领域具 有广阔的应用前景[8]。此外，由于静电排斥作用，荷电纳滤膜对于带有相同电性的离子的截 留效果更好，可以选择性的透过带有不同电性的离子以及不带电的分子。纳滤所要求的操作 压力更低、通量更大，这是因为部分盐类可以透过纳滤膜，显著降低了膜两侧的离子浓度渗 透压。在需要过滤中、小分子有机物以及特定盐类的场合，纳滤可以很好的达到预期指标并 且比反渗透更经济、更高效。

1。2 纳滤膜机理

水分子在渗透压的作用下会自然的从稀溶液侧向浓溶液侧扩散，如果在浓溶液侧施加大 于自然渗透压的操作压力，浓溶液(进水)中的水分子就会开始部分通过膜成为稀溶液侧的净 化水。电荷模型、非平衡热力学模型、溶解扩散模型、以及 MS 模型和 DSPM 等模型可以用 于解释纳滤膜的分离机理，而对微量-痕量有机物的分离主要依靠空间位阻、吸附作用和静电 排斥作用。

1。2。1 空间位阻

当膜孔径比目标化合物的尺寸小时膜分离主要是空间位阻机理在起作用。膜的截留分子 量、脱盐率以及孔隙率等因素都有可能会影响膜的空间位阻。总体来说，膜会筛分去除分子 量比其截留分子量大的不带电或中性的化合物分子[9,10]，分子量越大，则去除率越高。但是， 要精确的预测和确定有机物的去除效率仅靠分析分子量是远远不够的[11]。准确的预测分离效 果一般需要分析分子大小、分子结构、脱盐率以及膜的孔隙尺寸。其中化合物分子结构对膜 分离效果的影响很大，例如分子中甲基的数量越多，分离效果越好[12]。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

1。2。2 吸附作用

在过滤的初期阶段，膜主要靠吸附作用分离各种微量有机物，溶质和膜之间的疏水程度 对膜的吸附作用有显著影响。接触角可以用来评价膜的亲水性，接触角大于 90°时膜是疏水性 的，小于 90°时膜是亲水性的。溶质的疏水性主要靠正辛醇-水分配系数(logKow)来判断，当 logKow>2 时有机物分子为疏水性的[13]。疏水性化合物主要依靠疏水性膜的吸附作用去除，所 以膜的疏水性越强，即接触角越大，分离效果就会越好[14]。

但是，有研究表明膜的吸附作用只在膜分离的初期阶段起作用。膜的吸附容量是有限的， 当膜的吸附量接近饱和后吸附作用就会显著下降，膜的截留效果也会随之下降。而且，被吸 附的疏水性有机物在吸附达到饱和后还有可能会透过膜，从而导致截留率的进 一步下降