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
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。
(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。
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。
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。