纳滤膜技木的发展及其应用前景
国家海洋局杭州水处理中心刘玉荣陈一鸣洪勇琦
摘要：本文简略介绍了纳滤膜的特性．纳滤膜与反渗透膜、超滤膜的区别和联系，重点介绍了纳滤膜技术的国内外发展概况及其应用前景。
１前言
纳滤膜是在反渗透膜的基础上开发出来的，在２０世纪９０年代之前称它为低压反渗透膜或疏
松的反渗透膜。此后，高从堵院士等在全国膜学术交流会上介绍了国内外纳滤膜技术的进展，从
此，纳滤技术在国内迅速发展。
纳滤膜孔径范围在纳米级，截留分子通常是１００—１０００之间的物质，是一种介于反渗透和超滤
之间的膜过程。它具有膜技术共同的高效节能特点，是近年来世界各国优先发展的膜技术之一。纳滤膜能截留高价盐而透过单价盐，能截留分子量较大的有机物而使小分子有机物透过膜。它的
分离特性是反渗透膜和超滤膜无法取代的，反渗透膜几乎对所有的溶质都有很高的截留率，超滤膜
只能截留大分子物质，纳滤膜只能对特定溶质有很高的截留率，它还具有反渗透、超滤技术的共同
性，所以应用十分广泛。纳滤技术已在水的软化、溶液脱色、染料除盐浓缩和生化物质纯化浓缩中产生了一定的经济效益和社会效益。
根据我国国民经济发展的需要和纳滤技术所显示的液体分离独特作用和良好的经济效益前
景，开发不同膜材料的纳滤膜和不同应用领域的纳滤分离工艺，使我国不仅有纳滤膜产品及其装
置，也有纳滤技术产业基础，建立我国自己的纳滤膜工业，这样既可推动有关材料开发技术、膜制造
技术、组器工艺及成套技术，又可推动有关材料开发技术、膜制造技术、组器工艺及成套技术，又可
推动相关领域中生产工艺的革新，产品质量的提高和新产品的开发，这对于全面提高我国的技术水
平，促进膜技术产业化、规模化的发展，加快相关产业技术进步，都将产生极其深远的影响。
２国内外纳滤膜技术的发展概况
２．１国外进展概况
２０世纪８０年代开始，美国Ｆｉｌｍｔｅｅ公司相继开发出ＮＦ－４０、ＮＦ－５０、ＮＦ－７０、ＮＦ－９０等型号的纳滤
膜。由于市场广阔，世界各国纷纷立项，许多公司如美国的Ｏｓｍｏｎｌｃｓ公司、海德能公司、ＦｌｕｉｄＳｙｓ．ｔｅｒｎｓ公司、日本的东丽公司、日东电工公司等，都组织力量投入到开发纳滤技术的领域中。纳滤膜的品种不断增加，性能不断提高。膜材料有醋酸纤维素系列、芳香族聚酰胺、磺化聚醚砜等。膜的
品种已经系列化，膜的分离性能从对ＮａＣｌ５－１０％一直到９０％，纳滤的应用也不断增加，１９９６年９月
．５４·美国国立研究所曾以问卷调查方式统计了美国大型饮用水脱盐装置的状况。调查发表了美国２１
个州中以饮用水为目的的１７９家脱盐水厂的数据，调查结果表明这些装置总的产水能力为１４０万
吨／日，各种脱盐方法在总装置产水能力中所占比重分别为：苦咸水反渗透４７％，纳滤膜软化３１％，
倒极电渗析１３％。海水淡化８％。值得注意的是，纳滤膜软化的增长速度最快，从１９９２年到１９９６
年的４年中，纳滤膜软化装置增加５００％，大大高于其他方法。主要原因是：纳滤膜不仅可以在低
压下对水源软化和适度除盐，而且还可除去三卤甲烷生成的中间体（ＴＨＭＦＰ加氯消毒时的附产物，为致癌物质）、色度、细菌、病毒、农药、异味、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质，因而日益受到青睬。该
调查还对各种除盐方法的经济成本进行了统计比较，不论是一次性设备投资还是运行和维修费比
较，均是以纳滤膜软化为最低，因此，纳滤膜的品种和数量不断增加，表１为部分商用纳滤膜型号及
其性能。表ｌ国外部分商用纳滤膜殛其性能
膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势，除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框式以
外，叉开发出回转平膜式、浸渍平膜式等。工业上应用最多的是卷式膜装置．纳滤膜最大的脱盐软化工程在美国佛罗里达州，日产水量为３．８万吨。
表２和表３分别为美国和日本８”卷式元件的性能。
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栅巾永恒葚避２．２国内纳滤膜的进展概况
我国从２０世纪８０年代后期就开始了纳滤膜的研制，到９０年代研究的单位不断增加，各单位
已在膜材料的选择和制膜工艺以及纳滤膜的应用技术方面，都积累了一定的经验，为深人研究和应用打下了坚实的基础。近几年，各单位先后研究开发了数种纳滤膜，已能投人工业化生产的膜和装
置，有醋酸纤维素系列的平板膜及卷式装置、三醋酸纤维素中空纤维膜及中空装置，还有芳香聚酰
胺复合膜、磺化聚醚砜涂层复合膜、聚乙醚酮纳滤膜和其他荷电材料的纳滤膜等。目前，这些膜大
部分已形成产业化，有的已接近国际同类产品的水平，有的还有些差距。
表４国产纳滤膜及其元件与国外同类产品的性能比较
８０４０．ＰＢＬＮ膜材质ＡＰＡ
ＮＦ－４０４０ＡＰＡ
４０４０．ＮＰ．ＩＡＰＡ
４０４０．ＨＷ４－１膜材质ＰＥＫ国营８２７１厂
国家海洋局杭州水处理中心
中国科学院大连物理化学研究所
中国科学院上海原子核研究所５０９６
２９．７９０．６
３０—４０
９０～９５４３．８４３．８
４２．５４２．５
１５０１５０
９６．２１．４１．４
Ｏ，５２
ｌｒ０
１．０５００ＮａＣＩ和Ｍｇｓ０４各占５０％
２０００Ｎａｃｌ—Ｈ２０２０００ＭｇＳ０４一Ｈ２０
２０００ＮａＣｌ一Ｈ２０
２Ｃ００ＭｇＳ０４一ｔｔ２０
截留分子量为６００
注：（１）参考文献４不包括ＮＦ．．４０４０，ＡＰＡ。（２）ＡＰＡ：芳香聚酰胺；ＰＥＫ：聚乙醚酮。
５８·表４是国产醋酸纤维素纳滤膜及其元件与国外同类产品的性能对比。表５是其他材料的国产纳滤膜组件性能。
３纳滤膜技术的应用前景
纳滤技术产业化，推向市场，可形成一个新的水处理技术分支，在全国数量巨大的低压锅炉水
质软化、油水深度分离、中低分子量物质的纯化、浓缩及废水处理等领域都有极好的推广应用前景，
分别简述如下。
３．１硬水软化
对苦咸水进行软化，除盐是纳滤膜应用的最大市场。中国内陆地区缺水严重，但地下蕴芷着大
量的苦咸水，沿海岛屿也是如此，对这些地区用纳滤膜除盐软化是非常需要的。为此，我们采用卷
式纳滤膜装置在山东长岛建成了日产１４０吨的苦咸水软化示范工程。产水符合国家饮水标准，每
吨水耗电量１．４３度，深受岛上军民的欢迎。另外，在浙江嵊泗岛也安装了一小套中空纤维纳滤装
置，日产水量２４吨，效果也较满意。国外有多套日产万吨级的纳滤软化装置都在正常运行中。
３．２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。随着水资源的贫乏，环境污染的加剧和各国饮用水标准的提
高，可脱除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理技术”日益受到人们的重视。目前深度
处理的方法主要有活性炭吸附、臭氧处理和膜处理。膜分离中的微滤（ＭＦ）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为深度处理。纳滤膜由于本身的性能特点，十分适用于
此方面的应用，纳滤技术是以脱除砂滤法不能脱除的溶解性微量有机污染物为目的的饮用水深度
净化系统。实践表明，纳滤膜可用于脱除河水及地下水中含有的有害物质是十分有效的。
３．３中水、废水处理
中水一般指将大型建筑物（宾馆、写字楼、商场）中排出的生活污水处理后用厕所冲洗等非饮
水再利用水，在中水领域的膜应用，日本做了很多工作。
纳滤膜在各种工业废水中的应用也有很多实例，如造纸漂白废水的处理等。对于生活污水，纳
滤膜与生物处理法（如活性污泥法）相结合也已进入实用阶段。
３．４制药工业
不少药品在生产过程中带进了无机盐，生产厂家为了提高产品质量或产品本身的要求，除去无
机盐而将有效成分保留并进行浓缩。若选用电渗析或离子交换技术除盐，有的产品本身也带电荷，
在除盐过程中也会除去有效成分，故选用纳滤技术较为适宜。如牲畜强壮剂、血活素、１．６．二磷酸
果糖等药品都属这种情况，用纳滤技术除盐浓缩的效果都比较满意。
３．５食品饮料行业
３．５．１茶叶浸泡液的浓缩
由于纳滤可在常温下进行，没有相变，可闭路循环浓缩，并基本保留物料的色香味，为此我们与浙江大学协作采用纳滤技术进行茶叶浸泡液的浓缩，将浓缩液提供给浙江大学提取茶多酚，现将三
种纳滤膜元件的试验结果列于表６。
３．５．２甜菊甙水溶液浓缩分离
甜菊叶经浸泡、沉降、离子交换脱色脱盐后的溶液，原先都采用减压蒸馏的方法浓缩分离，然后
喷雾干燥得到成品，该工艺能耗高，且易发生焦糖化和异性化，为此，尝试采用纳滤技术进行浓缩分
离除盐，其效果良好。现举某厂中试生产试验中，原该厂每班经一系列工艺处理后的溶液约
·５９·