《納濾在水處理與回用中的應用現(xiàn)狀與展望》是由中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員、博士生導師魏源送教授團隊于2016年在《環(huán)境科學學報》第8期發(fā)表的綜述性文章。在參考和引用國內(nèi)外130余篇經(jīng)典文獻論著基礎(chǔ)上，文章主要綜述了納濾膜的由來與發(fā)展、納濾膜的材質(zhì)和性能特性、納濾膜在水處理與回用中的應用、納濾在應用中存在的問題。該文內(nèi)容豐富，全面系統(tǒng)地介紹納濾發(fā)展和應用情況，是初學者了解學習納濾技術(shù)的一篇科普好文。
帶著疑問：納濾技術(shù)真的是飲用水深度凈化的最佳選擇嗎?小編對文章中對納濾的特性以及在飲用水中的應用部分進行了摘錄整理，以供大家科普鑒之。
初 相 識
什么是納濾膜?
納濾作為一種介于超濾和反滲透之間的膜過濾技術(shù)，可以高效截留水中的多價鹽和有機污染物，同時結(jié)合其對單價鹽截留率相對較低的特點，納濾對單價、多價離子混合體系具有很好的選擇分離特性。
再 認 識
為何而存在?
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)超過了當時人們對水的實際需求。因而需要一種相對反滲透而言，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)。
為何取名“納濾”?
納濾膜( nanofiltration，NF) 起源于20世紀70年代的一種新型膜技術(shù)，納濾膜最早被稱為“疏松的反滲透膜”或“致密的超濾膜”，后來，學者認識到該種膜截留的顆粒物的粒徑是納米級別(~1nm，對應的分子量范圍約為150～200Da) ，而并不是膜孔徑是納米級的，改稱為“納濾膜”。
有何特征?
納濾膜具有的兩個典型特征：一截留分子量介于反滲透和超濾膜之間，150-2000Da;二是納濾膜表面分離層通常帶有電荷，表面電荷引起的電荷相互作用改變了納濾膜的傳質(zhì)過程和納濾膜對不同價態(tài)離子的截留能力。
有何用處?
納濾可以處理的水源較多，包括地下水、地表水、污水以及作為脫鹽過程前處理工藝的水源等。目前主要應用領(lǐng)域集中在飲用水處理和污水的深度處理與回用等方面，比如：
1、可去除天然有機物(NOM)、消毒副產(chǎn)物、病毒、農(nóng)藥、砷和其他微污染物;
2、可同步截留水中的多價鹽、有機物、病毒等多種有機和無機組分，達到水質(zhì)凈化的目的。
3、可作為海水淡化工藝中反滲透的預處理工藝，大大減輕了反滲透實際運行中的結(jié)垢污染問題。
深入了解
成分與型式是什么?
目前商用納濾膜產(chǎn)品通常由聚合物支撐層組成的復合材料設(shè)計制作而成，常用的膜材料主要有聚偏氟乙烯( PVDF)、聚乙烯( PE)、醋酸纖維素(CA)、聚酰胺(PA )和聚氯乙烯(PVC)等，其中主要是聚酰胺材質(zhì)通常被用于表面的薄膜層。
按照膜結(jié)構(gòu)類型主要有螺旋纏繞卷式結(jié)構(gòu)、板框式結(jié)構(gòu)、中空纖維結(jié)構(gòu) 、管式結(jié)構(gòu)等，其中主要是螺旋卷式膜結(jié)構(gòu)的膜元件。
如何判斷優(yōu)劣?
判斷納濾膜的主要性能指標有: 溶劑滲透系數(shù)/滲透通量、溶質(zhì)截留率和產(chǎn)水量/水回收率，與其他壓力驅(qū)動膜過濾過程相似，通量或者是滲透系數(shù)的大小是決定膜性能的關(guān)鍵指標。
分離特性是什么?
由于具有荷電效應，納濾膜對水溶液中單價和多價離子具有選擇透過性，對鹽的選擇透過性：一價離子的截留率較低，二價和多價離子的截留率很高;納濾膜的截留率主要由分子尺寸、親疏水性和電荷大小決定。由于受各種因素影響，納濾膜對溶質(zhì)的截留率可能因此而高于或低于預期值。
應用價值
納濾飲用水深度凈化
秦磊等人(2010)認為納濾膜不僅可以去除水中殘留的微量化學物質(zhì)(如農(nóng)藥、殺蟲劑等) 和消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷、鹵乙酸等)，截留水中藻類、細菌及病原微生物以保證生物安全性，去除重金屬等有害的多價離子，保留水中部分對人體有益的礦物質(zhì)，還能夠在水源水質(zhì)波動和應急性條件下保證最終供水水質(zhì)的穩(wěn)定，滿足不同水源條件下的用水需求。
納濾膜在飲用水深度處理中已有較大規(guī)模成功應用實例，且保持著快速強勁的增長勢頭，1992~1996年美國的納濾裝置以500%的速度增長，在美國已有超過100萬m3/d規(guī)模的納濾軟化水裝置在運轉(zhuǎn)。
納濾膜在低壓下具有較高通量，對單價、多價離子選擇性分離程度較高，運行過程中的實際能耗和成本比反滲透膜更低.對于水源條件復雜且用水要求有較高的經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)，納濾膜技術(shù)作為飲用水深度處理工藝可能是更為合適的選擇。
納濾城市污水深度處理
隨著城市水資源的日益匱乏和日益嚴格的污水排放標準，傳統(tǒng)的處理工藝已不能滿足城市污水的深度處理和回用的需求，經(jīng)過膜處理得到的再生水可用于農(nóng)業(yè)灌溉、城市雜用、工業(yè)應用以及傳統(tǒng)的地表地下水源的補給，成為了城市供水的第二水源。
以北京為例，由于污水排放標準的不斷提升，傳統(tǒng)工藝已無法滿足達標排放甚至污水回用的需求，Li等人(2015)認為經(jīng)過納濾深度處理后的污水可以滿足絕大多數(shù)污水回用水水質(zhì)的需求。對于納濾技術(shù)較為適宜的再生水項目是將再生水用于含水層、河流以及水庫的水源補給。在美國佐治亞州的 Gwinnette county，納濾膜用于替代現(xiàn)有的高pH石灰-臭氧/GAC工藝，日處理量為2640 m3，可有效去除二級出水的TOC和氮素，出水水質(zhì)可滿足當?shù)氐挠盟枨蟆?br />
前景趨勢
據(jù)估計，到 2019年納濾膜的全球市場份額將達到4.451億美元， 同時在 2015-2019年間將保持高達15.6%的年復合增長率。
小 結(jié)
納濾( nanofiltration，NF) 作為一種分離效果介于超濾和反滲透之間的膜過濾技術(shù)，在過濾過程中同時兼具物理孔隙產(chǎn)生的篩分效應和膜面電荷產(chǎn)生的道南效應作用。納濾對水中的大多數(shù)有機物和多價鹽離子具有很高的截留率，而對單價離子截留率較低，因而對單價多價鹽具有良好的選擇分離特性，近幾年以及未來將在飲用水處理、污水深度處理與回用、工業(yè)過程濃縮與分離等方面得到廣泛應用。
原標題：解讀納濾的好文：《納濾在水處理與回用中的應用現(xiàn)狀與展望》