全国化工热工设计技术中心站2004年年会论文集
面向软化水处理的纳滤膜分离技术面向软化水处理的纳滤膜分离技术软化水处理
张显球张林生吕锡武1东南大学环境工程系，南京，2100962南京师范大学，南京，210042
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内容摘要本文阐述了纳滤膜的软化机理、软化纳滤膜的性能及选用、影响纳滤膜软化性能的因素；内容摘要
介绍了纳滤膜在制取软化的饮用水、工业软化水以及海水淡化的预处理等方面的应用；通过与石灰软化和离子交换软化法的比较分析了纳滤膜软化的经济性。
关键词纳滤软化
膜技术石灰软化离子交换
水的软化是水处理的一个重要方面。目前常规的软化方法主要以石灰软化法、离子交换法为主。随着膜技术的发展，纳滤（Na
ofiltratio
）应用于水的软化显示出诸多优点：与反渗透相比，操作压力低，因而实际能耗低；在软化的同时，可以去除水中的色度和微量有机物，出水水质优；纳滤膜软化无需再生、无环境污染、操作简单、自动化程度高、占地面积省。目前，水的软化已成为纳滤膜最大的应用领域。1纳滤膜的软化机理纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜过程。由于它的发展后于反渗透，因此很多学者认为纳滤膜与反渗透膜类似，表皮分离层都是致密无孔的，离子通过溶解扩散机理传递1。溶质和溶剂首先溶解于表皮层内（膜中溶解量的大小服从亨利定律），然后各自在浓度或压力造成的化学势推动下扩散通过膜，再从膜下游解吸。溶解度的差异以及溶质和溶剂在膜相中的扩散性差异强烈影响膜的分离性能。应用溶解扩散机理可以较好解释纳滤对离子分离性能和运行过程中的压力、浓度等因素对膜截留性能的影响。随着对纳滤的深入研究，目前更认同纳滤膜是具有荷电的纳米微孔结构，离子在带电微孔内进行扩散和对流传递过程时受到立体阻碍和静电排斥两方面的影响。基于这种观点，2Wa
g在前人研究的成果基础上建立了静电位阻模型。根据静电位阻模型，若离子的大小、离子价数及其在膜孔中的扩散系数不同，则它透过纳滤膜的难易程度不同，从而可实现离子的选择性去除。相对单价离子（K、Na、Cl）而言，二价离子（Ca2、Mg2、SO42）的离子价数高以及扩散系数小（见表1），纳滤膜对这些离子基本不透过而对K、Na、Cl等单价离子可大部分透过，达到软化而并非完全脱盐的目的。表1水中离子的扩散系数3离子扩散系数109m2s1Cl203K196Na133SO42106Ca2092Mg2071
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2．软化纳滤膜及选r