納濾膜在冶金工業(yè)中的應(yīng)用

呂 晶

（湖南稀土金屬材料研究院有限責任公司，湖南 長沙 410000）

納濾膜是20世紀80年代開發(fā)的一種壓力驅(qū)動選擇性透過膜，其分子截留量要大于反滲透膜，小于超濾膜，能截留相對分子量介于200～1 000之間。與其它膜相比，納濾膜具有孔徑較小、操作壓力低、可實現(xiàn)不同價態(tài)離子分離等優(yōu)點，在食品、醫(yī)藥、生化行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。在冶金工業(yè)中，納濾膜用于浸出液濃縮處理、廢水處理、鹽湖提鋰（主要用于鎂、鋰分離）以及ATP結(jié)晶母液中氯的脫除等領(lǐng)域［1］。

1 什么是納濾膜

1.1 納濾膜工作范圍

納濾膜有兩個特性［2］：（1）對水中的相對分子質(zhì)量為數(shù)百的有機小分子成分具有分離性能；（2）對于不同價態(tài)的陰離子存在Donnan效應(yīng)，并且它們的Donnan電位有較大差別，可以讓進料中部分或全部的無機鹽透過。納濾的操作壓差為0.5～1.47 MPa，比反滲透膜達到同樣滲透通量所需施加的壓差低0.5～3 MPa。

納濾膜的分離能力介于超濾膜與反滲透膜之間，一般而言，納濾膜對NaCl的截留率在40%～90%，但是對二價離子特別是二價陽離子，其截留率可以達到99%。幾類壓力驅(qū)動膜對物質(zhì)的分離性能如圖1所示。

圖1 幾類壓力驅(qū)動膜對物質(zhì)的分離性能

1.2 納濾膜分離機理

納濾膜是無孔膜，通常認為其傳質(zhì)機理為溶解-擴散方式。大多數(shù)納濾膜具有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，且與反滲透膜相比具有尺寸更大的“孔結(jié)構(gòu)”，三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)更為疏松。不少納濾膜的表面荷負電，對不同價態(tài)的離子具有不同的Donnan效應(yīng)。正因為納濾膜的結(jié)構(gòu)比反滲透膜更為疏松且具有核電，其表現(xiàn)出比較獨特的分離性能，即其對無機鹽的分離行為不僅由化學勢梯度控制，也受電勢梯度的影響，換句話說納濾膜的分離行為與其荷電性能，以及溶質(zhì)荷電狀態(tài)和相互作用都有關(guān)系。……