1 引言

　　近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)、工業(yè)化和城市化的不斷推進(jìn)，由此而來(lái)的水環(huán)境污染及其防治問(wèn)題引起了普遍的關(guān)注.一方面，天然水體水質(zhì)不斷惡化，傳統(tǒng)處理工藝無(wú)法滿足日益嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)需要采取更為有效的水處理技術(shù)去除水中污染物;

另一方面，為解決水資源緊缺的問(wèn)題，擴(kuò)大污水再生回用的處理量和再生水的使用量成為減輕城市水環(huán)境壓力的有效途徑之一.相比于其他處理技術(shù)，膜技術(shù)由于其良好而穩(wěn)定的分離效果，近年來(lái)在水處理和回用方面取得了廣泛的應(yīng)用.納濾作為一種介于超濾和反滲透之間的膜過(guò)濾技術(shù)，可以截留水中的多價(jià)鹽和有機(jī)污染物，

同時(shí)結(jié)合其對(duì)單價(jià)鹽截留率相對(duì)較低的特點(diǎn)，納濾對(duì)單價(jià)、多價(jià)離子混合體系具有很好的選擇分離特性，近年來(lái)在飲用水軟化、污水深度處理與回用、工業(yè)過(guò)程濃縮分離等方面得到了較為廣泛的應(yīng)用.

　　本文從納濾膜的由來(lái)和發(fā)展、納濾膜的材質(zhì)和性能特點(diǎn)、納濾膜在水處理與回用中的應(yīng)用、納濾在應(yīng)用中存在的問(wèn)題等4個(gè)方面，總結(jié)了目前市場(chǎng)上的納濾品種、性能以及納濾膜在水處理與回用中應(yīng)用情況，并針對(duì)納濾膜在應(yīng)用中存在的問(wèn)題提出了可行的方法和建議，zui后對(duì)納濾膜未來(lái)的發(fā)展方向提出了展望.

　　2 納濾膜的由來(lái)和發(fā)展

　　納濾膜(nanofiltration，NF)起源于20世紀(jì)70年代，伴隨著低壓反滲透膜(reverse osmosis，RO)的誕生而發(fā)展的一種新型膜技術(shù).一方面，傳統(tǒng)RO的高操作壓力造成了巨大的能耗;另一方面，RO的產(chǎn)水水質(zhì)超過(guò)了當(dāng)時(shí)人們對(duì)水的實(shí)際需求.因而需要一種相對(duì)反滲透而言，具有較低的溶質(zhì)截留率和更大滲透通量的膜分離技術(shù).納濾膜zui早被稱為“疏松的反滲透膜”或“致密的超濾膜”，后來(lái)因普遍推測(cè)其可能具有1 nm左右的孔道而改稱之為“納濾膜”，但實(shí)際上納濾膜名字的由來(lái)更主要是因?yàn)槠浣亓舻念w粒物的粒徑是納米級(jí)別(~1 n

m，對(duì)應(yīng)的分子量范圍約為150~200 Da)，而并不是膜結(jié)構(gòu)(如：膜孔徑大小)本身是納米級(jí)的.納濾膜具有兩個(gè)典型的特征：一是截留分子量介于反滲透膜和超濾膜之間，納濾膜的截留分子量通常在150~2000 Da范圍內(nèi)，而反滲透膜的鹽截留率通常在90%以上、截留分子量在50 Da以下，超濾膜對(duì)鹽的截留率一般在5%以下;二是納濾膜表面分離層通常帶有電

荷，其表面電荷引起的電荷相互作用改變了納濾膜的傳質(zhì)過(guò)程和納濾膜對(duì)不同價(jià)態(tài)離子的截留能力，多數(shù)納濾膜膜面帶有負(fù)電荷，水溶液中帶正電的離子會(huì)被膜面電荷吸引、帶負(fù)電的離子則會(huì)被受到排斥而遠(yuǎn)離膜面，這種電荷效應(yīng)被稱為道南效應(yīng)(Donnan effect)，納濾對(duì)水中溶解鹽的截留率往往同時(shí)受到鹽離子體積大小和價(jià)態(tài)的影響，例如，對(duì)于Na2SO4、CaCl2和NaCl 3種常見(jiàn)鹽截留率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的截留率順序?yàn)椋篘a2SO4>CaCl2>NaCl.因此人們通常認(rèn)為納濾膜是一種具有納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)的荷電分離膜.

　　納濾膜zui早應(yīng)用于飲用水處理行業(yè)，由于其zui初被專門研發(fā)用于水質(zhì)軟化，因此納濾膜有時(shí)也被叫做軟化膜.世界上*個(gè)納濾水廠就是專門針對(duì)水質(zhì)軟化的需求而設(shè)立的，其處理對(duì)象主要是地下水，地下水由于其中含有較高的有機(jī)物和鹽度，需要經(jīng)過(guò)軟化處理后才能用于飲用水供給.對(duì)水中硬度的去除目前仍然是納濾應(yīng)用的主要方向之一，隨著水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，將納濾用于水中溶解性有機(jī)物(dissolved organic matter，DOM)的去除也逐漸受到

人們的關(guān)注.在水處理過(guò)程中，對(duì)天然有機(jī)物(natural organic matter，NOM)的去除通常是必須考慮的因素之一，盡管納濾對(duì)水中有機(jī)物的截留率較反滲透低，但仍然可以滿足生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)NOM和色度物質(zhì)的去除要求.通過(guò)對(duì)納濾技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解的不斷深入，人們對(duì)納濾在水處理中的應(yīng)用范圍有了更廣泛的認(rèn)識(shí)，從zui初僅僅以水質(zhì)軟化為目的的簡(jiǎn)單應(yīng)用，到把納濾作為一種可以一步同時(shí)去除水中多種不同組分的凈化技術(shù).納濾的這種可以一步去除硬度和多種其他微污染組分的特點(diǎn)引起了研究人員和飲用水公司的強(qiáng)烈興趣，之后納濾技術(shù)又被逐步被應(yīng)用

于水中病毒和其他微污染物以及砷的去除，而相關(guān)研究則主要集中于在納濾過(guò)程中不同組分物質(zhì)的傳質(zhì)機(jī)理的研究，包括對(duì)傳質(zhì)過(guò)程的描述、傳質(zhì)模型的建立以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的評(píng)估.盡管納濾對(duì)硝酸鹽的截留率并不高，但也有人嘗試將納濾技術(shù)用于水中硝酸鹽的去除.此外，納濾還被作為海水淡化工藝中反滲透的預(yù)處理工藝，由于納濾在多價(jià)鹽截

留方面的優(yōu)勢(shì)，大大減輕了反滲透膜在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的結(jié)垢污染問(wèn)題.一系列的中試試驗(yàn)和工程應(yīng)用的結(jié)果表明，納濾是一種可靠穩(wěn)定的膜過(guò)濾技術(shù)，可同步截留水中的多價(jià)鹽、有機(jī)物、病毒等多種有機(jī)和無(wú)機(jī)組分，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的.