Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2022-09-09 Происхождение:Работает
НФ мембраны возникла в 1970-х годах с разработкой тонкослойных композитных мембран обратного осмоса, а в 1978 году Cadotte et al.подготовили первую тонкослойную композитную полиамидную мембрану NF с использованием пиперазина (PIP) и 1,3,5-гомофталоилхлорида (TMC).Он широко используется в очистке воды и сточных вод, биофармацевтике и пищевой промышленности из-за его высокой эффективности удержания многовалентных ионов, более высокого потока воды, более низкой скорости удержания NaCl, низкого технологического давления и экономии энергии по сравнению с RO.
В настоящее время большинство коммерческие мембраны NF представляют собой полиамидные композитные мембраны, состоящие из полиамидного разделительного слоя (50-100 нм), пористого опорного слоя (~50 мкм) и нетканого слоя (~100 мкм).Нетканый слой в нижней части используется для повышения механической прочности мембраны, пористый опорный слой в середине обычно состоит из полиалюминия (Psf) или полиэфиралюминия (PES), а полиамидный разделительный слой, как основной удерживающий слой в основном представляет собой полиамидный материал, полученный путем полимеризации PIP с ТМС.
Мембраны NF имеют точность разделения между Мембраны УФ и обратного осмоса, эффективно удерживая многовалентные ионы и небольшие органические молекулы с молекулярной массой от 200 до 2000 Да и частично удаляя одновалентные ионы и вещества с молекулярной массой <200.Однако из-за различий в структуре пор и свойствах поверхности мембран UF, NF и RO эффективность разделения этих трех мембран значительно различается.
Разделение механизм УФ-мембран в основном исключение размера, которое удерживает растворенные вещества с диаметром, превышающим размер пор мембраны, в то время как мембраны обратного осмоса обычно считаются плотными и непористыми, следуя механизму растворения-диффузии, который разделяет растворенные вещества и растворители за счет различий в диффузии и растворимости в пределах полимер.Мембраны NF, с другой стороны, обычно считаются заряженными разделительными мембранами с наноразмерной микропористой структурой, с большим отрицательным зарядом на поверхности и размером пор в основном около 1 нм, что соответствует молекулярной массе 300-500 Да.
В настоящее время механизм разделения мембран NF обычно считается комбинацией трех факторов, а именно просеивания по размеру, эффекта Доннана и диэлектрического эффекта.диэлектрический эффект.) Эффект Доннана, также известный как электростатическое отталкивание, обнаруживает различие в распределении концентрации заряженных веществ в заряженной мембране, т. е. увеличение валентности ионов с одинаковыми электрическими свойствами, так как мембрана увеличивает удерживание, в то время как увеличение валентности ионов с противоположными электрическими свойствами мембране снижает удерживание.Диэлектрический эффект делится на 2 основных направления: барьер сольватации и силы изображения.Оба эти механизма возникают из-за экстремальных пространственных и наноразмерных ограничений, присутствующих в мембранных разделениях NF, и на них влияет отталкивание электрических зарядов.
Проще говоря, из-за различных диэлектрическая проницаемость молекул воды в порах наномембраны и в объеме увеличивается энергия сольватации ионов, поступающих в поры мембраны НФ из объемного раствора, т. е. создается энергетический барьер, влияющий на разделение ионов внутри и вне пор мембраны, что связано с квадрат значения валентного состояния иона.С другой стороны, из-за разницы диэлектрических проницаемостей воды и полимерных мембранных материалов ионы в растворе воздействуют на них, вызывая разную степень поляризации, что, в свою очередь, создает поляризованный заряд на границе раздела двух фаз. , и это явление ионно-индуцированной поляризации, действующей, в свою очередь, на сами ионы, известно как эффект зеркальной силы.
Поскольку диэлектрический эффект не зависит от заряженной природы ионов, его часто используют для дополнения высокого удерживания многовалентных ионов (особенно противоположно заряженных многовалентных ионов) за счет НФ мембраны.
