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纳滤设备(NF)


    纳滤膜(NF)主要去除直径为 1个纳米(nm)左右的溶质粒子, 截留分子量为1001000,纳滤膜的一个很 大特征是膜本体带有电荷性,这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜,也可脱除无机盐的重要原因。
    纳滤膜分离过程无 任何化学反应,无需加热,无相转变,不会破坏生物活性,不会改变风味、香味,因而被越来越广泛地应用于饮用水的制备和食品、医药、生物工程、污染治理等行业中的各种分离和浓缩提纯过程。

详细介绍
一、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,以外界能量或化学位差为推动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1001000,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0.52.0 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0.53 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 ""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。
     
二、
纳滤设备特点
  1、核心膜元件采用 原装进口有机膜,结合工艺技术要求及用户具体需求而选用不同构型的膜形式,以确保不同体系内膜元件截留性能、膜通量和整套膜系统运行的稳定性和可靠性。
 
2、纳滤膜系统可在 较低的操作压力下,同步实现物料的脱盐与浓缩,且生产周期短,脱盐较为彻底,所得产品纯度高,品质稳定性好。
 
3、根据客户具体需 要,可将经过纳滤膜的透过液回收,且膜元件通过专业清洗后可恢复到膜元件的最佳性能,充分实现膜设备的经济性。
 
4、处理过程始终处 于常温状态,且过程无相变,对物料中各有效组成成分无任何不良影响,特别适用于热敏性物质的处理,所得产品有效成分含量高,根据工艺要求可继续进入下道工段或直接进行干燥处理。
 
5、系统采用全封闭 管道式运行,工作现场安全卫生,可满足GMPFDA规范化生产要求。
 
6、由于系统处理过 程无相变,始终处于常温状态,因而能耗低,运行成本低。
 
7、工艺集成化程度 高,布局合理,实现全自动控制,在线监控重要工艺参数,随时掌握系统运行状况。

三、滤设备 工艺说明

1原水罐 (可选)
储存原水,用于沉 淀水中的大泥沙颗粒及其它可沉淀物质。同时缓冲原水管中水压不稳定对水处理系统造成的冲击。(如水压过低或过高引起的压力传感的反应)。
2
、原水泵
恒定系统供水压力 ,稳定供水量,
确保原水经过前面 砂滤、炭滤、软化罐后还有足够的水量和水压,供给高压泵工作。
3
、石英砂过滤器
采用多次过滤层的 过滤器,主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒在20um以上的物质,可选 用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。保证设备的产水质量,延长设备的使用寿命。
4
、活性炭过滤器
系统采用果壳或椰 壳活性炭过滤器,活性炭不但可吸附电解质离子,还可进行离子交换吸附。经活性炭吸附还可使高锰酸钾耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至27mg/L(O2),此外,由于吸附 作用使表面被吸附复制的浓度增加,因而还起到催化作用、去除水中的色素、异味、大量生化有机物、降低水的余氯值及农药污染物和除去水中的三卤化物(THM)以及其它的污染 物。可选用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。保证设备的产水质量,延长设备的使用寿命。同时,设备具有自我维护系统,运行费用很低。
5
、离子软化系统 /加药系统 (可选)
为防止浓水端特别 是纳滤装置最后一根膜组 件浓水侧出现CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4, SrSO4, SiSO4的浓度积大于其平 衡溶解度常数而结晶析出,损坏膜原件的应有 特性 ,在进入膜组件之前 ,应使用离子软化装 置或投放适量的阻垢剂阻止碳酸盐, SiO2,硫酸盐的晶体析出
6
、精密(保安)过 滤器
采用精密过滤器对 进水中残留的悬浮物、非曲直粒物及胶体等物质去除,使纳滤系统等后续设备运 行更安全、更可靠。滤芯为5um熔喷滤芯、目的防 止上级过滤单元,漏掉的大于5um的杂质除去。防止 进入反渗透装置损坏膜的表面,从而损坏膜的脱盐性能。

7
、高压泵
采用立式多级不锈 钢离心高压泵,这是纳滤主机的一个重要组 件,它的作用是给纳滤膜输送一定数量一定压力的水源。其品质的好坏对整机的影响很大。使用中应保证不得空转,不得长期超负荷运行,经常按要求排除空气,应保证电器部件的干燥。
8
、纳滤系统
纳滤主机运用泵的 压力使溶液中的溶剂通过纳膜分离出来,将水中有害物质去除,也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除,同时保留部分微量元素。 
9
、臭氧、紫外线杀 菌器
采用臭氧杀灭水中 的细菌和病毒,防止水箱器有新的细菌产生,彻底保证纯水水质。

1
0、成品水箱   
储存经消毒后的成 品水,供给用水点,保证有足够的水量 供应。同时防止二次污染、管道中有死水等造成细菌滋生,循环泵不断循环输送,使臭氧混合,杀菌消毒,保证水质的新鲜。
1
1、增压泵  
保证用水点的供水 量和压力。

、适用范围
  1、软化水:去除 CaMg等硬度成分
  2
、饮用水:传统的 饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂滤和加氯消毒来去除水中的悬浊物和细菌,而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。随着水源的环境污染加剧和各国饮水标准的提高,可脱除各种有机物和有害化学物质的饮用水深度处理 日益受到人们的重 视。
大量工业装置的运 行实践表明,纳滤膜可用于脱除河水及地下水中含有的三卤甲烷中间体THM(加氯消毒时的副 产物为致癌物质)、低分子有机物、农药、异味物质、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质。
  3
、食品、饮料、制 药行业:此领域中的纳滤膜应用十分活跃,如各种蛋白质、氨基酸、维生素、奶类、酒类、调味品等的浓缩精制。
  4
、化工行业:浓缩 、分离。
  5
、中水、废水处理 :
   (a)
日用化工废水处理 。用NF膜处理日用化工废 水的应用研究表明,NF膜耐酸碱,有优良 的截留率,对重金属有很好的去除率,不存在膜污染问题。据估计,由于NF膜的运行费用低于 反渗透技术,对有机小分子有良好的脱除率,可能会覆盖90%以上的日用化工废 水处理。
   (b)
石油工业废水处理 。石油工业废水主要包括石油开采和炼制过程中产生的含各种无机盐和有机物的废水,其成分非常复杂,处理难度大。采用膜法特别是NF法与其他方法相给 合,既可有效处理废水还可以回收有用物质。例如,先用NF膜将原油废水分离 成富油的水相和无油的盐水相,然后把富油相加入到新鲜的供水中再进入洗油工序,这样既回收了原油又节约了用水。以前多采用反渗透和相分离结合的方法处理石油工业废水,但存在着膜污染严重的问题,如果在反渗透前加一 NF膜,就可以解决膜 污染的问题。石油工业的含酚废水中主要含有苯酚、甲基酚、硝基酚以 及各类取代酚,此 类物质的毒性很大,必须脱除后才能排放,若采用NF技术,不仅酚的脱 除 率可达95%以上,而且在较低 压力下就能高效地将废水中的镉、镍、汞、钛等重金属高价离子脱除,其费用比反渗透等方法低得多。
   (c)
杀虫剂废水处理。 一般的水处理方法不能除去污染水中的低分子有机农药。通过研究NF膜对不含酚杀虫剂 的截留性能,发现除了二氯化物以外,其他杀虫剂的截留率均高于96.7%,所有杀虫剂在 NF膜上的吸附能力均 受其疏水性的影响。采用NF处理含有酚 类杀虫剂的废水也 十分有效。
   (d)
化纤、印染工业废 水处理。用于印染过程排水中染料及助剂的脱除和回用。处理染料聚合浆料时,由于大多数染料的分子量在几百到几千,NF膜可以让一些无机 盐或小分子通过,而对较大的染料分子进行截取,粗染料浆液经NF系统后,染料可以 富集,而无机盐的浓度下降,脱盐率大于98%,染料损失率小于 0.1%,而且可以在高温 下运行。此外,NF还可以用于纤维加 工过程中的含油废水的处理及回收再利用。
    (e)
生活污水处理。采 用常用的生物降解和化学氧化相结合的方法处理生活污水时,氧化 剂的消耗很大,残 留物多。如果在它们之间增加一个NF系统,让能被微生 物降解的小分子(分子量小于 100)通过,不能生物降 解的有机大分子(分子量大于 100)被截留下来经化学 氧化后再生物降解,这样就可以充分发挥生物降解的作用,节省氧化剂或活性炭的用量,降低最终残留物的含量。
    (f)
热电厂二次废水的 治理及回收利用。热电厂的二次废水主要来自冲灰、除尘及冷却系统,此类废水中含有大量的悬浮固体、灰份及高含量的盐份和部分有机物。利用NF可以把这一类废水 处理成工业回用水。首先用微滤除去水中的全部悬浮颗粒,质量分数为99%BOD98%COD73%的总氮和17%的总磷,同时将水 中的菌落总数降到34/L,然后加酸降低 PH以除去CO2,最后再经 NF脱盐,达到锅炉用 水的质量。
    (g)
酸洗废液处理。钢 厂的酸洗工序是将钢材浸入质量分数为20%左右的硫酸酸洗槽 中进行酸洗。随着酸洗的进行,硫酸浓度逐渐降低,硫酸亚铁浓度不断增高,当溶液中硫酸的质量分数降至6%8%、生成的硫酸亚铁 浓度超过200250g/L时,酸洗速率下降 ,必须更换酸洗液,排放酸洗废液。酸洗好的钢材必须用清水进行冲洗以除去表面的酸性物质,又造成了废酸水的外排。为了保护环境,节约资源,可采用NF工艺处理酸洗废液 。利用NF膜对硫酸和硫酸亚 铁截留率的不同,先将硫酸亚铁截留在浓缩液中,然后将浓缩液送入冷却结晶罐,冷却结晶出FeSO4?7H2O;透过液再经能截 留硫酸的另一NF膜组件,截留后浓 缩为20%的硫酸,再生酸液 回收利用,透过液则排至废酸水站,进一步处理排放或回收。这一工艺回收了硫酸和硫酸亚铁,同时实现了酸洗废液的回收综合利用和废酸水达标排放的目的。
    (h)
造纸废水处理。采 用NF膜技术替代传统的 化学处理法能更为有效地除去深色木质素。木浆漂白过程产生的氯化木质素是带负电的,容易被带负电性的NF膜截留,并且对膜 不会产生污染。另外,因为整个处理过程中对阳离子(Na+)的脱除率并没有严 格要求,采用反渗透技术就显得没有必要 。采用超滤 /纳滤处理牛皮纸制 造废水有很好的效果。

 

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