納濾(nanofiltration,NF)是介于反滲透(RO)和超濾(UF)之間的同屬于壓力驅(qū)動的新型膜分離技術(shù).它可以除去直徑約為1nm左右的顆粒,截留相對分子質(zhì)量范圍為200~1 200Da.同時由于其表面分離層由聚電解質(zhì)構(gòu)成,使得它對無機(jī)電解質(zhì)具有一定的截留率,對于一價離子的截留率低于90%,對二價離子或者高價離子的截留率則有可能高于98%.對于納濾過程,如何提高納濾過程的過濾性能以使此技術(shù)能更廣泛地推廣應(yīng)用,已經(jīng)成為研究者的重要研究方向.而納濾過程過濾性能的提高,除納濾膜自身的性能是決定因素外,最有效的方法是改進(jìn)膜面的流動狀況.國內(nèi)外研究者提出改善膜面的流動主要方法有兩類:一類是在膜分離過程中采取一定的操作策略,如通過控制初始滲透通量,反向放置微孔膜,利用高分子溶液的流變學(xué)特性及脈動流操作和鼓泡操作等方法[1];另一類則是優(yōu)化和改進(jìn)膜組件及膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,以使流體在膜組件中的流動呈現(xiàn)出能減輕膜受污染程度和濃差極化的理想狀態(tài),如設(shè)置流道內(nèi)構(gòu)件、旋轉(zhuǎn)濾器、彎曲流道等方法[2],從而提高膜面處剪切流速、促進(jìn)膜面流動不穩(wěn)定等.然而,關(guān)于流道結(jié)構(gòu)對于平板式納濾膜組件分離性能影響的研究在國內(nèi)外仍未見報道.本實驗采用改進(jìn)膜組件結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化操作條件等方法,以提高納濾膜的過濾性能.具體使用3種自行設(shè)計的流道膜器(螺旋流道、蛇形流道、無繞流流道)進(jìn)行實驗,著重研究流道結(jié)構(gòu)對膜器過濾性能,諸如通量、表觀截留率等的影響. |