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高源
随着市政供水传统处理工艺的升级迭代渐次铺开，以纳滤膜为核心组合技术正在成为破局城镇自来水厂深度处理的关键一环。
膜，分离两相和作为选择性传递物质的屏障。膜的厚度一般为微米级，依据其孔径的不同，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。错流过滤膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别，纳滤膜是孔径在1—10纳米(nm)之间，容许低价离子等透过的一种功能性半透膜。也就是说，灰尘、胶体的直径为50000纳米以上，细菌、重金属直径分别为100、50纳米以上，均被纳滤膜阻挡。
作为一种介于反渗透膜和超滤膜之间的新型的压力驱动膜，纳滤膜兼具物理分离、出水水质高且稳定的双重特质。通常来看，制造纳滤膜主要通过界面聚合反应实现。具体来看，哌嗪和均苯三甲酰氯两种小分子分别溶解于水和油中，互不相容的水油接触后，两种小分子在水油界面处发生聚合反应。广泛用于深度水处理、硬水软化、苦咸水处理等领域，纳滤膜能去除水中特定的有机物、色素与盐。
纳滤膜的脱盐率一般在80到90%之间，主要应用于大分子物质的浓缩和纯化。其对Na+和Cl-单价离子的截留率较低，实践证明纳滤可以代替沉淀、pH调节和蒸发等过程，达到产品纯化和浓缩的目的。通俗讲就是能有效去除各种污染物、重金属等，保留水中矿物质和微量元素。由于生物降解型溶解有机碳(BCOD)大幅减少，纳滤膜也进一步改善了产水的生物稳定性。
不仅如此，纳滤膜可有效应用于去除有机物和色度、降低TDS浓度、软化水质。通过截留二价及以上离子、有机小分子(分子量≥200 Da)，令大部分一价无机盐透过，从而实现高低分子量有机物的选择性分离。而在高温、酸、碱等苛刻条件下纳滤膜仍能正常运行，耐污染。一组研究数据显示，采用纳滤系统后水中的DOC降低到平均0.7mgC/L，出水余氯的含量由0.35mg/L降到0.1mg/L。
另一个明显的特征，则是纳滤膜即便在低压(仅0.5MPa)工况条件下，通过静电相互作用，阻碍多价离子渗透，仍能具备较高脱盐性能和截留分子量。相比RO膜具有较高的通量，对一、二价离子区分度较高，浓水中离子浓度相对较低。而这，亦成为纳滤膜运行成本较低的重要因素。这也决定了与常规RO膜相比，纳滤膜主要的技术特点是低压力、低能耗。
在技术工艺方面，两年前中国研究团队利用“图灵结构”研发出的新型纳滤膜，在膜表面为膜提供了可以让更多水透过的位点，进而增强了膜的透水性能。减少水透过阻力的同时，也加大了其在饮用水深度处理、苦咸水淡化、工业水回收等领域的制水效率与传统制造工艺相比，“本技术仅在传统制备纳滤膜的过程中增加了添加亲水大分子的工序，这种方法未对传统工艺进行调整，因此容易实现工业化。”然而，纳滤膜的截留机理仍在探索阶段，这也影响着纳滤膜材料选择和性能优化。
从当前水处理愈发精细化发展大势看，纳滤膜不但有体量巨大的投资规模，还能产生较高的经济和社会效益。未来随着纳滤膜的产业化推广和饮用水深度处理相应工艺技术的逐步成熟和规模化工程应用，纳滤膜将拥有更加光明的市场应用前景。未来一段时间内，通过在饮用水处理及废水处理两大板块的持续放量，纳滤膜市场仍将以超过15.87%的复合增长率迅速上扬。换句话说，两年内，纳滤膜整体投资规模有望达到110亿元。
欲知国产纳滤膜产业化及其应用研究进展，3月7日10:00—12:00，曾获得“浙江省科技进步一等奖获得者”的杭州天创环境科技股份有限公司研究院王铭硕士将于环保在线直播课堂为您深入阐述纳滤膜产业市场变迁，详情请戳：
