Jv kd
0.5

1
RsOBS

RsOBS
exp
Jv kavg

RsOBS

1

(1
R)


1

v

cDb csb
exp

Jv kd
0.5
SK方程
拟 合
α
NaCl浓度分别为26，340，600， 1145mol/m3时含RB5的NaCl的表观截留率
exp

Jv kd

模 型
RsOBS
1 (1 R) 1 RsOBS

RsOBS
exp
Jv kavg
0.5


1

RsOBS

RsOBS
exp
Jv kavg



v
cDb csb
exp
SD,i

KF ,i

4
1i 0
ki
1 r 2
rdr kF ,i SF ,i


SD,i

2
1i rdr
0

1i
2

SF ,i

4
1i 0
1r 2
rdr

1i 2
2

1

i
2

H D,i 1
H F ,i
半径为rs
Trs (1 (( 2))2) exp(0.71462)
rs rp
道南模型，并忽略膜 孔内有机离子（同离 子）对电中性的贡献。 （直接使用TMS模型计
算结果如何？）
ln(Trc )

zo zct
ln(Cr )

zo zct
ln

vct zct M

Tr=Trs×Trc
谢谢大家！
欢迎提问！
pH值对膜通量的影响
pH=4，6，8下,在陶瓷氧化铝γ膜中，L-丙氨酸，精氨酸 以及混合氨基酸通量的变化
不论是分子半 径较小丙氨酸 还是分子半径 较大的精氨酸， 其通量都在膜 的等电点处达 到最大。
pH值对截留率的影响
对单组分有机大离子：
pH值对酸性红4在M－4，Desal5DK 中截留率的影响
实验测定
ES模型（DSPM模型）
纳
分离效率
滤
理论模型/拟 SK方程
技
术 在
Tr=Trs×Trc
产
品
体系分/离子性质
精 制 分
工艺设计
膜与体系相互筛选 膜孔半径/材料
离 方
膜表面改性
面
的
应
用
膜污染情况
实验测定（方法？）
食品方面体系特点
牛奶厂乳清：含蛋白质，乳糖（主），脂肪，盐。 进行脱盐处理，以回收蛋白质，乳糖。
纳滤技术在产品精制分离 方面的应用
1993-2007年来SCI上关于纳滤方面的文献情况
SCI中Title含Nanofiltration的文献数
250 200 150 100
50 0 19913994～19915996～19917998～19929000～20021002～20023004～22000056～2007.2
纳滤技术可同时进行浓缩与离子去除 可有效实现节能减排
文献中所涉及的体系
食品：牛奶厂牛奶乳清（占50％），寡聚糖，果汁（苹果， 梨，黒醋栗等），红酒，木糖醇，银杏提取液等
织业：染料（占80％），皮革厂，纸厂等废水 医药：氨基酸，抗生素（氯克林霉素，青霉素，头孢，螺旋
霉素）等 农药：杀虫剂，除草剂
纳滤在产品精制分离方面应用文献的研究概况
离子强度对截留率的影响
AO10对硫酸钠截留率的影响
不同盐种类对AO10截留率的 影响
不同浓度盐截留率的变化
不同盐浓度对AO10截留率的 影响
染料的浓度对盐截 留率影响较小，而 随着盐浓度增大， 染料以及盐本身的 截留率均下降，这 可能来自于反离子 的屏蔽效应。且带 有二价负离子的硫 酸钠对染料的截留 率影响要更大些。 这可能是由于二价 负离子的竞争力较 强引起的。
有机离子双极性的影响
113-116 112-116 106-111 106-112
-0.05
0
+0.1
+1.95
氨基酸含有一正一负极性两端
当负的极性一端不同时，Jc由负极性 一端确定，如Jc2-<Jc1-
当负的极性一端相同时，Jc由正极性 一端确定，如Jc2-2+<Jc2-3+
而Je由净电荷确定
Je（electromigrative flow） Jc(convective flow)
中性氨基酸Tr=Trs，酸，碱性氨基酸Tr<Trs，其中当膜带正电时， 碱性氨基酸Tr变得非常小，而当膜带负电，则酸性氨基酸Tr变得 非常小。膜表面带电情况难以表征，特别是其随pH值的改变情况，
使得Trc的计算存在困难。
可开展的工作
有机离子在纳滤膜中的分离
（实验与理论结合第一部分）
pH值的影响 （较为简单）
中
溶（极，非极）
③
中
质
性正
正
质
①
膜 表 面 带 电 情
②
pH值的影响 （较为复杂）
负
负况
①研究等pH值情况下，在膜表面情况较为稳定的情况，有机离子的分离情况以及模型的吻合改进 ②研究膜表面带电情况随pH值的变化情况，希望能用经验式子对其表面带电情况进行描述 ③将膜的pH值影响纳入考虑范围内，用等电点较低的有机离子进行分离，改进①所用的模型
不同电解质浓度以及不同染料（RB5）浓度下，通量的变 化（20bar）
离子强度对截留率的影响
氧化铝γ膜pH=6，L-丙氨酸，苯基丙 氨酸，L-谷氨酸，精氨酸四种氨基酸 随电解质浓度升高截留率R的变化情况。
NTR7450,pH＝5.5，赖氨酸（左），亮氨酸（右） 在不同电解质情况下，截留率的变化情况
溶质带电性质？
a）谷胱甘肽，b）L-谷氨酸酯， c）L-半胱氨酸，d）L-谷氨酸， e）甘氨酸在NTR7450中截留率 随pH值的变化。
膜表面带电性质？ 孰重孰轻？
苯基丙氨酸，L-谷氨酸在 pH=4,6,8下，在氧化铝γ膜中 截留率的变化
离子强度对通量的影响
随着电解质浓度以及 染料浓度的升高，膜 通量逐渐下降，这主 要和膜表面浓差极化 层以及凝胶层的形成 有关。
果汁：含水分，果汁营养物质等 进行浓缩处理，在较低温度下获得高浓度果汁。
低聚糖：分别为低聚乳/果/木糖，大豆低聚糖与葡萄糖，蔗糖等糖混合物 进行分离处理，以纯化低聚糖。
红酒：含钾离子，红酒多酚，丹宁酸，黄酮，白藜芦醇等 进行浓缩处理。
…………
食品方面的体系组成较为复杂，多为有机物与水，无机离子的分 离，文献的主要针对方向在于筛选合适的膜获得合适的分离效率
本学期工作任务安排
3月份 4月份 5月份 6月份
关于纳滤在产品精制分离方面的文献调研 并完成ppt（serminar1）
综述文章以及理论模型方面的文献调研
调研报告及可行性报告以及相应的ppt（serminar2） 理论模型方面继续调研，熟练掌握ES模型
做纳滤膜分离的理论模型历史的ppt（serminar3） 可能进行实验的准备
(1 )2
csm cp
csb

c p

exp

J
v
(
1 ks

1 ksd
)
SK方程
SK方程
P dcsem
R
1 11F
11
1 exp((1
)Jv
/
P)
2
cs csm (csm vcDm )
Perry & Linder修正SK方程
JV (1 ) ln cp
P
cp cs (1 )
Schirg & Widmer修正SK方程
R 1
1
1 exp((1 )Jv / dcsem )
浓
csm cp
csb

c p

exp

Jv kave

差 极
化
cDm cDp cDb cDp

有机离子构型的影响
磺胺甲异恶唑比卡巴咪唑的分子量 要大，但是由于磺胺甲异恶唑偶极 矩为3D，从而截留率相比于卡巴咪
唑反而小。
纳滤在产品精制分离方面应用文献的研究概况
实验测定
ES模型（DSPM模型）
纳
分离效率
滤
理论模型/拟 SK方程
技
术 在
Tr=Trs×Trc
产
品
体系分/离子性质
精 制 分
工艺设计
116
9 i2
DSPM模型
ji
Di,P
dci dx

zici Di,P RT
F
d dx
Ki,cci JV
ici ioCi
exp( zi F RT
D)
Ki,d K1(, 0)
Ki,c (2 )G(, 0)
Di, p Ki,d Di,
K 1(, 0) 1.0 2.30 1.1542 0.2243 G(, 0) 1.0 0.054 0.998 2 0.4413
kd没有规律，预测效果 不佳，需要实验测试kd 的变化对实验结果的影
响，或者可以提高该模
型的预测效果。
cDb 1