纳滤原理

与超滤及反渗透膜分离过程一样，纳滤也是以压力差为推动力的膜分离过程，是一个不可逆过程。其分离机制可以运用电荷模型（空间电荷模型和固定电荷模型）、细孔模型以及近年来才提出的静电排斥和立体阻碍模型等来描述。与其他膜分离过程比较，纳滤的一个优点是能截留透过超滤膜的小分子量的有机物，又能透析反渗透所截留的部分无机盐——也就是能使“浓缩”与脱盐同步进行。

NF膜分离需要的跨膜压差一般为0.5-2.0MPa，比用反渗透膜达到同样的渗透能量所必须施加的压差低0.5-3Mpa。在同等的外加压力下，纳滤的通量要比反渗大得多，而在通量一定时，纳滤所需的压力则比反渗透的低很多。所以用纳滤膜进行的膜分离过程中，溶液中各种溶质的截留有如下规律：

①     随着摩尔质量的增加而增加；

②     在给定进料浓度的情况下，随着跨膜压差的增加而增加；

③     在给定压力的情况下，随着浓度的增加而下降；

④     对于阴离子来说，按NO3-、CI-、OH-、SO42-、CO42-顺序上升。

⑤     对于阳离子来说，按H+、Na+、K+、Ca2+、Cu2+顺序上升。

经典模型  

a.溶解--扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在膜的表面形成物相之间的化学平衡，传递的形式是：能量=浓度o淌度o推动力，使得一种物质通过膜的时候必须克服渗透压力。

b.电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南(DONNAN)效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。 

纳滤过程之所以具有离子选择性，是由于在膜上或者膜中有负的带电基团，它们通过静电互相作用，阻碍多价离子的渗透。 

膜材质和主要产品

      纳滤膜的成膜材料基本上与反渗透材料相同。商品化纳滤膜的膜材质主要有以下几种：醋酸纤维素(CA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)和聚乙烯醇(PVA)等。无机材料制备的纳滤膜目前也已商品化。

      不同纳滤膜的分离性能不完全相同。他们有一个共同点，即膜对单价离子的截留率低，对硫酸根和蔗糖的截留率高，膜对单价离子的截留率随溶液浓度的增高而迅速下降。膜的这些特性受控于膜材料、膜结构形态和膜的表面性质等。

 纳滤膜组件

商业上的纳滤膜组件大多为卷式组件，此外也有采用管式和中空纤维式的纳滤膜组件。

纳滤膜有2个特性：1、对不同有机物组分的分离性能，分子量的“切割”范围约为200-1000；2、膜表面负电荷对不同电荷和不同价态阴离子的Donnan点位不一样。

纳滤膜的独特性能决定了它的应用范围，适用于下述三种情况下的物质分离：1、对单价盐分离的截留率要求不高；2、要求进行不同价态离子的分离；3、要求对高分子量有机物与低分子量有机物进行分离。 

纳滤膜作用

纳滤膜是介于反渗透膜和超滤膜之间的一种压力驱动膜，是近年来国际上发展较快的膜品种之一。该类膜对多价离子和分子量在200以上的有机物的截留率较高，而对单价离子的截留率较低。反渗透膜脱除了所有的盐和有机物，而超滤膜对盐和低分子有机物没有截留效果。纳滤膜截留了糖类低分子有机物和多价盐，对单价盐的截留率仅为10%-80%左右，具有相当大的通透性，而二价及多价盐的截留率均在50%-90%以上。由于单价盐能自由透过纳滤膜，所以膜两侧不同离子浓度所造成的渗透压要远低于反渗透膜。因此，纳滤膜比反渗透膜所要求的操作压力要低。

纳滤膜对盐的截留性能主要是由于离子与膜之间的静电相互作用。盐离子的电荷强度不同，膜对离子的截留率也有所不同。对于含有不同价态离子的多元体系，由于膜对各种离子的选择性有异，根据道南效应不同离子透过膜的比例不同。当多价离子浓度达到一定值，单价离子的截留率甚至出现负值，即透过液中单价离子浓度大于料液浓度。纳滤膜对中性物质（不带电荷，如乳糖、葡萄糖、麦芽糖等）的截留则是根据膜的纳米级微孔分子筛效应。
应用范围

1、软化水处理：对苦咸水进行软化、脱盐是纳滤膜应用的最大市场。

2、饮用水中有害物质的脱除：

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浮物和细菌，而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。膜分离中的微滤(NF)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深度处理。纳滤膜由于本身的性能特点，故十分适用于此用途的应用。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、 中水、废水处理：

中水一般指将大型建筑物(宾馆、写字楼、商场等)中排出的生活污水处理后用于厕所冲洗等非饮用再利用水，纳滤膜在各种工业废水的应用也很多实例，如造纸漂白废水处理等。生活废水中，纳滤膜与生物处理(活性污泥)相结合也已进入实用阶段。

4、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、酱油、调味品等的浓缩、精制。

5、化工工艺过程水溶液的浓缩、分离，染料的水溶液脱盐处理等