隨著各種洗滌劑、農(nóng)藥、化肥的大量使用以及生活污水、工業(yè)廢水排放量的增加，加劇了我國地表及地下水源的污染。水體中污染物濃度和種類不斷增加，其中部分難降解物質(zhì)性質(zhì)非常穩(wěn)定，采用傳統(tǒng)的飲用水處理技術(shù)難以去除，且加氯消毒還有形成消毒副產(chǎn)物的風(fēng)險。為了保證出水安全性，必須對飲用水進(jìn)行深度處理。飲用水深度處理主要有活性炭吸附、o3氧化、膜分離及其組合工藝。其中，膜分離技術(shù)因?qū)λ须y降解污染物去除效果好，對藥劑無依賴性，高效節(jié)能而被廣泛應(yīng)用，并被公認(rèn)為飲用水深度處理先進(jìn)技術(shù)。
1 納濾在飲用水處理中的優(yōu)勢
相比微濾、超濾和反滲透這3種膜分離技術(shù)，納濾在飲用水深度處理中更具優(yōu)越性。納濾膜是一種低壓反滲透膜，分離性能介于超濾和反滲透之間，不僅能有效去除水中的重金屬、無機鹽、天然與合成有機物、微生物等有害物質(zhì)，還能保留對人體有益的礦物質(zhì)和微量元素，產(chǎn)水安全衛(wèi)生，有益人體健康。因此，納濾膜技術(shù)被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ娘嬘盟疃忍幚砑夹g(shù)。
1納濾在飲用水處理中的優(yōu)勢
相比微濾、超濾和反滲透這3種膜分離技術(shù)，納濾在飲用水深度處理中更具優(yōu)越性。納濾膜是一種低壓反滲透膜，分離性能介于超濾和反滲透之間，不僅能有效去除水中的重金屬、無機鹽、天然與合成有機物、微生物等有害物質(zhì)，還能保留對人體有益的礦物質(zhì)和微量元素，產(chǎn)水安全衛(wèi)生，有益人體健康。因此，納濾膜技術(shù)被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ娘嬘盟疃忍幚砑夹g(shù)。
2納濾膜的特征及分離機理.
2.1納濾膜特征
(1)納米級孔徑。納濾膜孑L徑為納米級(10-9m)，適于截留粒徑1nlTl左右，分子量在200一l000的物質(zhì)。
(2)離子選擇性。納濾膜上或膜中帶有負(fù)的帶電基團。由于靜電作用，納濾膜對二價和多價離子的截留率比一價離子高得多2。
(3)操作壓力低。納濾分離的操作壓力一般為0.5—2.0MPa，比達(dá)到相同滲透通量的反滲透分離所需壓差低0.5—3.0Mpa。
2.2納濾膜分離機理
納濾膜分離主要有篩分作用和電荷作用2個機制。篩分作用由納濾膜的孔徑和被截留粒子的粒徑?jīng)Q定，粒徑比膜孔徑大的溶質(zhì)分子被截留下來，比膜孔徑小的可透過膜表面。電荷作用也稱Donnan效應(yīng)，由膜表面所帶電荷和水中帶電粒子的靜電作用形成，膜表面所帶電荷越多對離子去除效果越好。表述納濾膜分離機理的模型主要有非平衡熱力學(xué)模型，道南一立體細(xì)孔模型，電荷模型，靜電排斥和立體位阻模型。
3納濾膜的水處理效果
3.1對無機物的去除效果
(1)硬度
水中含有的Ca2、M、s暖一和c一是形成水硬度的主要原因。納濾膜因其對離子的選擇透過性，對硬度有良好去除作用。魏宏斌J研究了納濾對不同進(jìn)水濃度的硬度去除率，結(jié)果表明，納濾對硬度的去除率波動較大，從55％95％不等。張顯球l6J采用NF90和NF270兩種納濾膜軟化處理南京某自來水，結(jié)果表明，在0.41.2MPa壓力和15—30℃溫度范圍內(nèi)，兩種膜的出水硬度分別在0.5mmol／L和0.01mmol／L以下。
(2)砷
納濾膜除砷的機理主要是Donnan效應(yīng)。溶解態(tài)的As5帶有2個電荷，與膜表面層負(fù)電荷之間的Donnan排斥作用更強，因此，納濾膜對As5的截留率比高很多。同濟大學(xué)課題組研究了不同條件下納濾對砷的去除效能，結(jié)果表明，納濾膜對As5的去除率在9o％以上，明顯高于As3的去除率，隨pH值的升高納濾膜對砷的去除率升高。
(3)氟
納濾膜對氟的截留具有離子選擇性，A.LHAssANI等8研究了納濾膜對鹵離子的分離性能，結(jié)果表明，納濾膜對半徑較小的氟離子分離效果最好，去除率在67％73％之間。Diawara等用DESAL—SDL納濾膜分離溶液中的鹵離子，發(fā)現(xiàn)氟離子的去除率相對較高，可達(dá)83％，而氯離子的去除率較低，僅為63％。
(4)硝酸鹽
采用納濾膜去除硝酸鹽效果顯著。GaI1cia【10J考察了NF、NF90、OPMN.P和OPMN.K4種膜對水中硝酸鹽的去除效果，發(fā)現(xiàn)NF90膜最適合用于去除飲用水中的硝酸鹽，截留率約88％，基本不受水中硝酸鹽濃度的影響。
3.2對有機物的去除效果
(1)天然有機物(NOM)
水體中的天然有機物主要為腐植酸和富里酸，其分子量一般在500以上，用納濾可有效去除。PaulFu等考察了NFTO、PⅧl、1]F℃一S、M一745O、NIR一7410、IS80、1S6O等58種納濾膜對地下水中NOM的去除效果。
結(jié)果顯示，8種膜去除有機物的效果都很好，除了NTR一7410膜外，其他7種膜對有機物的截留率>90％，滲透液TOC<1mg／L。
(2)合成有機物
飲用水中含有的合成有機物主要是殺蟲劑、除草劑等農(nóng)藥。農(nóng)藥分子量一般在200左右，而納濾膜對低分子量溶質(zhì)截留效果良好。張陽等過研究不同條件下納濾對三嗪類除草劑的分離性能，發(fā)現(xiàn)納濾膜對西瑪津的去除率達(dá)到70％以上，對阿特拉津的去除率在70％9o％。
(3)消毒副產(chǎn)物及其前體物
消毒副產(chǎn)物主要有三鹵甲烷(TrtlVls)、鹵乙酸(HAAs)和三氯乙醛氫氧化物(cH)。SiddiquiEJ的研究表明，納濾膜對這3種消毒副產(chǎn)物的平均去除率可達(dá)97％，94％，86％。日本在新“MAC21”項目中研究了膜法凈化飲用水工藝，結(jié)果表明，納濾工藝能有效去除水中的TOC和THMs，其中THMFP去除率高達(dá)99.2％，TOC去除率達(dá)98.8％。C.VisⅧ1at}IaJ1研究了納濾膜去除三氯甲烷前體物(THMPs)的效果，結(jié)果表明TaMPs的去除率可達(dá)9O％以上。
3.3對微生物的去除效果
水中微生物可分為藻類、細(xì)菌和病毒3類。藻類粒徑多在l以上，細(xì)菌粒徑在O.5以上，病毒粒徑也在納米級以上，通過納濾工藝均可被完全去除。納濾膜可將水和微生物徹底分離，使出水不含生物殘體，不會存在二次污染的風(fēng)險。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4納濾膜技術(shù)在飲用水深度處理中的應(yīng)用
(I)法國Mery—sur—Oise水廠。采用納濾處理Oise河的水，生產(chǎn)能力為1.4×lo4m3／d。實踐證明，出水水質(zhì)極好，對有機物和殺蟲劑的清除非常有效，溶解性有機碳去除率為6o％，農(nóng)藥去除率高達(dá)90％以上，出水TDC<0.2—0.3mg／L，生物穩(wěn)定性好，能有效防止細(xì)菌的再繁殖。
(2)山東長島南隍城納濾示范工程。山東長島南隍城納濾示范工程是將納濾新技術(shù)在高硬度海島苦咸水的實際應(yīng)用。系統(tǒng)流程如圖1所示。
納濾裝置采用NFg0系列膜，產(chǎn)水量約144t／d，總脫鹽率80.6％，對Ca2、孵等硬度脫除率≥96％，保留了人體所需的Na、Ka等鹽分(脫除率<70％)，可以直接供給飲用。
5結(jié)語
納濾膜技術(shù)截留性能好，操作壓力低，對水中含有的微量有機和無機物、微生物等常規(guī)工藝難以去除的有害物質(zhì)處理效果好，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，出水安全衛(wèi)生，是一種優(yōu)質(zhì)的飲用水深度處理技術(shù)。目前，納濾膜技術(shù)還有許多方面存在問題，如膜的抗污染性和耐酸堿性低、膜系統(tǒng)造價高等。因此，積極開發(fā)新型膜材料，改進(jìn)制膜工藝，研究膜的清洗技術(shù)意義重大。隨著納濾膜的不斷發(fā)展、完善，納濾膜分離技術(shù)在制備優(yōu)質(zhì)飲用水方面必將會有廣闊的發(fā)展前景。
