八十年代初期，隨著新制膜方法的出現和制膜工藝的不斷改進，一個膜家族中的新成員納濾膜（ Nanofiltration membrane,NF ）得以問世。因其透過物大小在1～ 10nm ，能使90%的NaCl透析，而99%的蔗糖被截留。顯然，這種膜既不能稱為反滲透膜（因為不能截留無機鹽），也不屬於超濾膜範疇（因為不能透析低分子量的有機物）。由於這種膜在滲透過程中截留率大於95%的分子約為1納米，因而它被命名為“納濾膜（Nanofiltration）”。在上世紀90年代以來，才有了商品納濾膜的生產，且其套用範圍日益廣泛，被廣泛套用於行業中各種分離和濃縮提純過程。
基本介紹
- 中文名：納濾水處理設備
- 結構：複合型膜
- 目的：反覆利用酶並得到高產率生化產品
- 套用：軟化、用於去除水中有機物
特徵,套用,原理,技術特點,工藝流程,
特徵
作為一種新型分離技術，納濾膜在其分離套用中表現出下列三個顯著特徵：一是其截留分子量介於反滲透膜和超濾膜之間，為 200 ～ 2000 ；二是納濾膜對無機鹽有一定的截留率，因為它的表面分離層是由聚電解質所構成，對離子有靜電相互作用。三是超低壓大通量，即在超低壓下（ 0.1Mpa ）仍能工作，並有較大的通量。
從結構上來看納濾膜大都是複合型膜，即膜的表面分離層和它的支撐層的化學組成不同。根據其第一個特徵推測納濾膜的表面分離層可能擁有 1nm 左右的微孔結構，故被稱之為 “ 納濾 ” 。
納濾膜對小分子量有機物和鹽類的分離有很好的效果。其分離過程無任何化學反應，無需加熱，無相變化，不影響分離物質的生物活性、風味和香氣等，並具有節能、無公害特點
用納濾膜與生化反應器耦合在一起，開發的膜生化反應器，可以用膜分離產物，底物和酶則被截留，通過不斷添加底物，即可以達到反覆利用酶並得到高產率生化產品的目的。
套用
① 軟化：膜軟化水主要是利用納濾膜對不同價態離子的選擇透過特性而實現對水的軟化。膜軟化在去硬度的同時，還可以去除其中的濁度、色度和有機物，其出水水質明顯優於其他軟化工藝。而且膜軟化具有無須再生、無污染產生、操作簡單、占地面積省等優點，具有明顯的社會效益和經濟效益。
膜軟化在美國已很普遍，佛羅里達州近10多年來新的軟化水廠都採用膜法軟化，代替常規的石灰軟化和離子交換過程。近幾年來，隨著納濾性能的不斷提高，納濾膜組件的價格不斷下降，膜軟化法在投資、操作、維護等方面已優於或接近於常規法。
② 用於去除水中有機物：納濾膜在飲水處理中除了軟化之外，多用於脫色、去除天然有機物與合成有機物(如農藥等)、三致物質、消毒副產物(三鹵甲烷和鹵乙酸)及其前體和揮發性有機物，保證飲用水的生物穩定性等。
三致物質的去除：研究表明，納濾膜能夠去除水中大部分的有毒有害的有機物和Ames致突變物，使TA98及TA100菌株在各試驗劑量下的致突比MR值均小於2 ，Ames試驗結果呈陰性。進一步的研究將要考察納濾技術對飲水中的內分泌干擾物質的截留特性，為安全優質飲水提供依據。
消毒副產物及其前體物的去除：消毒副產物主要包括三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)和可能的三氯乙醛氫氧化物(CH)。國外的科技工作者在這方面已開展了廣泛的研究，納濾膜對這三種消毒副產物的前體物的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適的納濾膜的選用, 可以使得飲用水水質滿足更高的安全優質飲水水質標準。
消毒副產物及其前體物的去除：國外的科技工作者在這方面已開展了廣泛的研究，納濾膜對這三種消毒副產物的前體物的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適的納濾膜的選用, 可以使得飲用水水質滿足更高的安全優質飲水水質標準。
此外，納濾出水是低腐蝕性的，對飲用水管網的使用期和管道金屬離子的溶出有正面的影響，有利於保護配水系統的所有材科。試驗表明採用必要後處理的納濾膜系統能夠使管網中鉛的溶解減少50%，同時使其他溶出的金屬離子濃度滿足飲水水質標準要求。
揮發性有機物(VOC)的去除：對飲用水中痕量揮發性有機物具有較高的去除率。
在管道直飲水中的套用： 納濾可以截留二價以上的離子和其他顆粒，所透過的只有水分子和一些一價的離子(如鈉、鉀、氯離子)。納濾可以用於生產直飲水，出水中仍保留一定的離子，並可降低處理費用。
原理
一、飲用水中有害物質的脫除
納濾膜在飲水處理中除了軟化之外，多用於脫色、去除天然有機物與合成有機物（如農藥等）、三致物質、消毒副產物（三鹵甲烷和鹵乙酸）及其前體和揮發性有機物，保證飲用水的生物穩定性等。
1) 三致物質的去除
這方面的研究主要是以國內清華大學為代表的課題組，利用色譜－質譜在線上、Ames致突實驗為評價手段，考察了微污染水源水（包括地表水和地下水）中致突、致畸和致癌的有毒有害有機物質的納濾去除效果。研究表明，納濾膜能夠去除水中大部分的有毒有害有機物和Ames致突變物，Ames試驗結果呈陰性。對飲水中的內分泌干擾物質的截留，為安全優質飲水提供依據。
2) 消毒副產物及其前體物的去除
國外的科技工作者在這方面已開展了廣泛的研究，納濾膜對這三種消毒副產物的前體的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適納濾膜的選用，可以使得飲用水水質滿足更高的安全優質飲水水質標準。
3) 保證飲用水的生物穩定性
飲用水的生物穩定性通常採用可同化有機碳（AOC）和可生物降解的溶解性有機物（BDOC）表示。研究表明，AOC和BDOC在低離子強度、低硬度和高pH值下的截留率較高，相比之下，AOC的截留率受水環境條件影響較大，而由大分子有機物（如腐植酸、棕黃酸）構成的BDOC的截留率受水環境影響很小。
有利於保護配水系統的所有材料。同時使其它溶出的金屬離子濃度滿足飲水水質標準要求。
4) 揮發性有機物（VOC）的去除
地表水和地下水中的大多數揮發性有機鹵化物(HOVs)是致癌物質，常規的HOVs去除工藝（包括活性炭吸附、氧化、吹脫和生物處理）會出現一些問題，例如有毒副產物形成、污染物被轉移進入空氣或固相中、原水中微污染濃度的變化或氧化劑的投加等。膜技術（包括真空膜蒸餾和納濾）避免了副產物的產生和污染物的轉移，另外HOVs的回用成為可能。研究表明商業有機納濾膜對飲用水中痕量的HOVs（如三氯乙烯、四氯乙烯和氯仿）具有較高的截留率。
傳統的飲用水處理主要通過絮凝、沉降、砂濾和加氯消毒來去除水中的懸濁物和細菌，而對各種溶解性化學物質的脫除作用很低。隨著水源的環境污染加劇和各國飲水標準的提高，可脫除各種有機物和有害化學物質並能保留人體所需的微量元素的納濾淨水日益受到人們的重視。
二、大量工業裝置的運行實踐表明，納濾膜可用於脫除河水及地下水中含有的三鹵甲烷中間體THM（加氯消毒時的副產物為致癌物質）、低分子有機物、農藥、異味物質、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質。
三、中水、雨水、污水、廢水處理
四、食品、飲料、製藥行業
此領域中的納濾膜套用十分活躍，如各種蛋白質、胺基酸、維生素、奶類、酒類、醬油、調味品等的濃縮、精製。
五、化工工藝過程水溶液的濃縮、分離
技術特點
◇ 核心膜元件採用原裝進口有機膜，結合工藝技術要求及用戶具體需求而選用不同構型的膜形式，以確保不同體系內膜元件截留性能、膜通量和整套膜系統運行的穩定性和可靠性。
◇ 納濾膜系統可在較低的操作壓力下，同步實現物料的脫鹽與濃縮，且生產周期短，脫鹽較為徹底，所得產品純度高，品質穩定性好。
◇ 根據客戶具體需要，可將經過納濾膜的透過液回收，且膜元件通過專業清洗後可恢復到膜元件的最佳性能，充分實現膜設備的經濟性。
◇ 處理過程始終處於常溫狀態，且過程無相變，對物料中各有效組成成分無任何不良影響，特別適用於熱敏性物質的處理，所得產品有效成分含量高，根據工藝要求可繼續進入下道工段或直接進行乾燥處理。 ◇ 系統採用全封閉管道式運行，衛生級不鏽鋼製作，工作現場安全衛生，可滿足GMP或FDA規範化生產要求。
◇ 由於系統處理過程無相變，始終處於常溫狀態，因而能耗低，運行成本低。
◇ 工藝集成化程度高，布局合理，實現全自動控制，線上監控重要工藝參數，隨時掌握系統運行狀況，專業的現場工程師將為您隨時提供系統維護最新信息。
工藝流程
1． 原水罐 (可選)
儲存原水，用於沉澱水中的大泥沙顆粒及其它可沉澱物質。同時緩衝原水管中水壓不穩定對水處理系統造成的衝擊。(如水壓過低或過高引起的壓力感測的反應)。
2．增壓泵
恆定系統供水壓力，穩定供水量。
3．多介質過濾器
採用多次過濾層的過濾器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵鏽、膠體物質、懸浮物等顆粒在20um以上的物質，可選用手動閥門控制或者全自動控制器進行反衝洗、正沖洗等一系列操作。保證設備的產水質量，延長設備的使用壽命。同時，設備具有自我維護系統，運行費用很低。
4．活性炭過濾器
系統採用果殼活性炭過濾器，活性炭不但可吸附電解質離子，還可進行離子交換吸附。經活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2～7mg/L(O2)，此外，由於吸附作用使表面被吸附複製的濃度增加，因而還起到催化作用、去除水中的色素、異味、大量生化有機物、降低水的余氯值及農藥污染物和除去水中的三鹵化物(THM)以及其它的污染物。
5．離子軟化系統/加藥系統
為防止濃水端特別是納濾裝置最後一根膜組件濃水側出現CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4, SrSO4, SiSO4的濃度積大於其平衡溶解度常數而結晶析出,損壞膜原件的應有特性 ,在進入膜組件之前,應使用離子軟化裝置或投放適量的阻垢劑阻止碳酸鹽, SiO2,硫酸鹽的晶體析出.
6．精密過濾器
採用精密過濾器對進水中殘留的懸浮物、非曲直粒物及膠體等物質去除，使RO系統等後
續設備運行更安全、更可靠。濾芯為5um熔噴濾芯、目的防止上級過濾單元，漏掉的大於5um的雜質除去。防止進入反滲透裝置損壞膜的表面，從而損壞膜的脫鹽性能。
7．高壓泵
採用立式多級不鏽鋼離心高壓泵，這是 主機的一個重要組件，它的作用是給納濾膜輸送一定數量一定壓力的水源。其品質的好壞對整機的影響很大。使用中應保證不得空轉，不得長期超負荷運行，經常按要求排除空氣，應保證電器部件的乾燥。
8．納濾主機
納濾主機運用泵的壓力使溶液中的溶劑通過納膜分離出來，將水中有害物質去除，也將大部分細菌、膠體及大分子量的有機物去除，同時保留部分微量元素。
9．儲水箱
儲存納濾主機製備的成品水。
10．臭氧殺菌器(可選)
殺滅由二次污染產生的細菌徹底保證成品水的衛生指標。
產品型號
型號 | 產水量 (m/H) | 電機功率 (KW) | 入口管徑 (inch) | 外型淨尺寸 (mm) | 主機運輸重量(Kg) |
YS-NF -0.5 | 0.5 | 1.50 | 3/4" | 500×664×1550 | 140 |
YS-NF -1 | 1 | 2.20 | 1" | 1600×700×1550 | 250 |
YS-NF -2 | 2 | 4.00 | 1" | 2500×700×1550 | 360 |
YS-NF -3 | 3 | 4.00 | 1.5" | 2500×900×1550 | 560 |
YS-NF -5 | 5 | 8.50 | 2" | 2500×664×1550 | 600 |
YS-NF -8 | 8 | 10.00 | 2" | 3600×800×1550 | 750 |
YS-NF -10 | 10 | 11.00 | 2" | 3600×800×1550 | 800 |
YS-NF -15 | 15 | 16.00 | 2.5" | 4600×800×1550 | 840 |
YS-NF -20 | 20 | 22.00 | 2.5" | 4600×1000×1550 | 1540 |
YS-NF -30 | 30 | 37.00 | 3" | 6600×1000×1600 | 2210 |
YS-NF -40 | 40 | 45.00 | 4" | 6600×1000×1600 | 2370 |
YS-NF -50 | 50 | 55.00 | 5" | 6600×1625×2000 | 3500 |
YS-NF -60 | 60 | 75.00 | 6" | 6600×1625×2000 | 3950 |
YS-NF -80 | 80 | 90.00 | 8" | 6600×1800×2000 | 4500 |
YS-NF -100 | 100 | 110.00 | 10" | 6600×2200×2000 | 5700 |
