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'MF、UF、NF技术 压力差膜分离微滤（MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)分离类似于过滤，用以分离悬浮微粒或含溶解的溶质的液体。1)微滤2)超滤3)纳滤4）反渗透 压力驱动膜(PDM)原理图 8.2微滤(MF)技术8.2.1微孔过滤和微孔膜的特点微孔过滤技术始于十九世纪中叶，是以压力差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。实施微孔过滤的膜称为微孔膜。微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm左右，过滤粒径在0.025～10μm之间，操作压在0.01～0.2MPa。到目前为止，国内外商品化的微孔膜约有13类，总计400多种。1微滤(MF)—— 8.2.2微滤膜的性能(1)物理机械性能：厚度一般90-170μm，以精密测厚计测定。弹性模量（断裂伸长）是用一定大小的试样在材料试验机上进行。各向同性是以染料吸留试验判断。(2)通量和堵塞：微孔膜的通量测定一般是在一定真空度下（如700mmHg下）以纯水为透过介质进行的（如下图所示），堵塞是以通量下降速率来表示如下图所示：图4-18 美国Millipore公司两种膜通量性能标称孔径(μm)泡点压力(kg/cm2)平均孔径(μm)通量[ml/cm2.min]0.224.60.23112.80.453.00.43643.0 (3)化学相容性：由于膜所处理的物料是各种各样的，故对膜的化学相容性就有一定的要求，即膜不应被所处理的物料溶胀，溶解和发生其他化学反应，也不应对被处理的物料产生不良的影响。这方面主要取决于膜材料。(4)细菌截留：基本的方法是用要试验的膜过滤某一种类的细菌，培养滤过液，若滤过液不变浊（无菌），则可证明该膜对这种细菌是可截留的。也可显微镜观测滤前和滤后细菌数目的变化。(5)可萃取物和灰分：可萃取物的测定是将膜样品放在沸水中煮沸一定的时间，看前后重量之变化，分析水中的成分可知主要的可萃取物。灰分在化学分析膜上截留的物质中是十分重要的，一定要先知道膜的灰分含量做为本底，以从测定中扣除这一本底。(6)毒性：这对医疗应用尤为重要，一般是将120cm2的膜剪成碎片于20ml生理盐水中，于70℃萃取一定时间，之后按50mg/kg的量注入小白鼠体内进行对照试验。 8.2.3微滤(MF)膜材料微滤主要以筛孔机理进行分离，没有特殊选择标准，大多数聚合物都可用来制备这类膜。主要据原料来源，价格，制膜难易，强度，化学稳定性，耐热性和毒性等，结合具体分离的对象、介质和各种要求来进行选择。荷电材料和亲和材料也是优先考虑的。无机膜材料近年来兴起很快。相对于聚合物材料，无机膜材料有其显著的三大特点，热稳定性、化学稳定性和机械强度。即可据实际需求选择所要的无机膜材料：玻璃、金属、陶瓷、炭和沸石及其他廉价无机物等。 部分无机材料的熔点材料熔点℃材料熔点℃Pd不锈钢NiC沸石1550>10001455耐热800℃以上耐热500℃以上Al2O3ZrO2TiO2SiC高硅玻璃石英玻璃20502770160525001510（软化）1650（软化）无机材料的化学稳定性也很突出，通常适用于任何pH范围和有机溶剂，也不会产生微生物引起的生化降解等。如C，除强氧化剂（王水、浓H2SO4、浓HNO3、Cr2O2-7、MnO4-），对其他试剂都是稳定的。无机材料大多硬而脆，可承受高压和自支撑。 8.2.4微滤(MF)膜的制备技术l烧结法（只能制备微滤膜）l拉伸法（只能制备微滤膜）l径迹蚀刻法（只能制备微滤膜）l相转化法（制备高分子微滤膜和超滤膜）l溶胶-凝胶法（制备无机膜）l阳极氧化法（制备金属微孔膜） 8.2.5微孔过滤技术应用领域（1）微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。（2）微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。（3）气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。（4）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。 微孔过滤、超滤和反渗透技术的原理和操作特点比较分离技术类型反渗透超滤微孔过滤膜的形式表面致密的非对称膜、复合膜等非对称膜，表面有微孔微孔膜膜材料纤维素、聚酰胺等聚丙烯腈、聚砜等纤维素、聚氯乙烯(PVC)等操作压力/MPa2～1000.1～0.50.01～0.2分离的物质分子量小于500Da的小分子物质分子量大于500Da的大分子和细小胶体微粒0.1～10μm的粒子分离机理非简单筛分，膜的物化性能对分离起主要作用筛分，膜的物化性能对分离起一定作用筛分，膜的物理结构对分离起决定作用水的渗透通量/(m3.m-2.d-1)0.1～2.50.5～520～200 8.2.6膜污染定义由于与膜存在物化作用或机械作用，进料中的微粒、胶体或溶质在膜表面或孔内发生吸附、凝聚和沉积，使膜孔径变窄或堵塞，其透过通量和分离性能也有不可逆的变化，这一现象谓之膜污染。 膜污染的影响因素1．膜的物化性质1)膜的亲水性和表面张力亲水性好的膜，膜表面与水成氢键，不疏水溶质接近膜表面时，要打破这一氢键结合，这需能量，膜耐污染；而疏水膜表面无氢键形成，疏水溶质接近膜表面时，则膜易被污染。2)膜的荷电性荷电膜处理同离子溶质的料液，由于荷电排斥，也不易污染。 膜污染的影响因素2．膜的结构对称结构的膜耐污染不如相同孔径的不对称膜；两面双皮层的膜耐污染不如相同孔径的单皮层的膜；膜孔径分布窄（截留分子量窄）的膜耐污染性好；表面光滑的膜耐污染性好。 膜污染的影响因素3．进料的组成和性质进料会与膜有相互作用：静电作用：膜表面电荷与溶液中荷电介质相同时，相互排斥，膜不易被污染；反之则易被污染；范氏压力：溶质和膜亲水，则之间吸引力弱，溶质不易污染膜；其他：进料浓度，温度，pH，离子强度，溶质分子大小和形状等。 膜污染的控制据影响污染的因素，相应的控制污染的方法如下：膜材料的选择、注意材料的亲水性和荷电性等；选择合适结构的膜，包括膜的对称性，皮层结构，孔径大小及其分布，膜表面粗糙度等；选择合适的膜组件，合适的操作参数（如压力，流速，回收率等）；选择合适的进料的浓度，pH，温度，离子强度等。 8.2.7膜的清洗1膜清洗必要性和注意事项必要性：消除污染物，使水通量恢复，使膜寿命延长，能耗降低等。注意事项：1)膜的物化特性，如耐温，耐酸、碱，耐氧化性等；2)污染物特性，如种类，可溶解性，可氧化性，可酶解性等。 膜的清洗2膜清洗方法和效果物理法：主要有高流速水冲洗，气水反冲洗，海绵球机械清洗，抽吸清洗，电脉冲清洗等。化学法：主要有酸、碱、表面活性剂、络合剂、杀菌剂、酶、氧化剂和其他添加剂等。清洗效果：通量恢复，流程压差降减少等。 8.3超滤技术 8.3.1超滤技术的发展历史超滤(UF)是在压差推动力作用下进行的筛分过程，它介于微滤和纳滤之间，膜孔径范围为1nm~0.1μm。1．超滤技术的发展历史2．我国超滤技术的发展 1．超滤技术的发展历史超滤(UF)现象在130多年前就已经被发现，最早使用的超滤膜是天然的动物脏器薄膜。1861年Schmidt用牛心包膜截取阿拉伯胶，堪称世界上第一次UF试验，但UF一直作为一实验工具而未发展。1907年Bechhold比较系统地研究了超滤膜，并首次采用了“超滤”这一术语。 到1960年，在Loeb-Sourirajan试制成功不对称反渗透CA膜的影响下，1963年Michaels开发了不同孔径的不对称CA超滤膜。1965～1975是UF大发展的阶段。膜从CA扩大到PS(聚苯乙烯)，PVDF(聚偏二氟乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PAN(聚丙烯腈)，PES(聚醚砜)和Ny尼龙等。截留分子量从103~106，孔径从1～100nm，组器形式有实验室型，板式，管式，中空纤维式和卷式。 目前，UF广泛用于电子、电泳漆、饮料、食品化工、医药、医疗用人工肾和环保废水处理及回收利用等各个领域，超滤在工业上的大规模应用，是近30年的事。超滤技术应用的历史不甚长，但因其具有独特的优点，使它已成为当今世界膜分离技术领域中独树一帜的重要的单元操作技术。 2．我国超滤技术的发展我国对超滤技术的研究较国外要晚10年左右。二十世纪70年代中期起步，80年代大发展，90年代获得广泛应用。1983~1985年第六个五年计划的后期，我国合作研制成功了聚砜中空纤维式超滤膜和组器。1986~1990年和1991~1995年国家第七、八个五年计划，也都把超滤技术的研究开发列入其中。 通过国家“七五”、“八五”科技攻关，在原有70年代中期研制成功的醋酸纤维管式超滤膜和80年代中期研制成功的聚砜中空纤维超滤膜的基础上，又先后研制成功了一批耐高温、耐腐蚀、抗污染能力强、截留性能好的膜和组器。同时，在荷电膜、合金膜、成膜机理、膜污染机理等方面的研究也取得了一定的进展。目前，我国用于超滤技术的膜材料已有10多个品种；板式、管式、卷式、中空纤维式等组器形式齐全；切割分子量从几千到十几万，主要用于电泳漆回收、酶和蛋白等的浓缩、废水处理、食品加工等领域。 8.3.2超滤的基本原理 开始一般认为超滤是一种筛孔分离过程。在静压差为推动力的作用下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，一般称为滤出液或透过液，而大粒子组分被膜所阻拦，使它们在滤剩液中浓度增大。按照这样的分离机理，超滤膜具有选择性表面层的主要因素是形成具有一定大小和形状的孔，聚合物的化学性质对膜的分离特性影响不大。4-1 许多年后，发现情况并非如此。除了机械筛分作用外，还有两个因素决定膜的分离特性：其一，溶质、溶剂和膜材质之间的相互作用，这些作用力包括范德华力、静电力、氢键作用力等，溶质分子在膜表面或膜孔壁上受到吸引或排斥都会影响膜对溶质的分离效果。其二，膜的平均孔径和孔径分布影响膜的分离特性。超滤过程实际上同时存在三方面的情形：①溶质在过滤膜表面以及膜孔中产生吸附；②溶质的粒径大小与膜孔径相仿，溶质在孔中停留，引起阻塞；③溶质的粒径大于膜孔径，溶质在膜表面被机械截留，实现筛分。 超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物，胶体分散液，乳液。也可以用来分离低分子量溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。其操作静压差一般为0.1～1MPa，被分离组分的直径大约为0.005～0.1μm。所用膜常为非对称膜，膜孔径为10-3~10-1μm，膜表面有效截留层厚度较小(0.1~10μm)，操作压力一般为0.2～0.4MPa(2～4kg／cm2)，膜的透过速率为0.5～5m3／(m2·d)。浓差极化严重影响膜的透过量。 超滤膜的过滤过程三种模型1．微孔模型2．渗透压模型3．凝胶极化模型 8.3.3超滤膜1．超滤膜的结构2．超过滤膜的制备 1．超滤膜的结构超滤膜可分为对称膜和非对称膜。对称膜，又称各向同性膜，指各向均质的致密或多孔膜，物质在膜中各处的渗透速率相同。非对称膜，又称各向异性膜，是由一个极薄的致密皮层(决定分离效果和传递速率)和一个多孔支撑层(主要起支撑作用)组成。不对称膜又分为两类：一类为整体不对称膜(膜的皮层和支撑层为同一种材料)；另一类为复合膜(膜的皮层和支撑层为不同种材料)。 2．超过滤膜的制备1)各向同性膜的制备。首先将高分子膜材料用溶剂直接溶解，所得料液经脱泡后，采取普通的流延法将其刮成薄层，并使溶剂蒸发即可得到均质薄膜。2)各向异性膜的制备。首先将高分子膜材料、溶剂和添加剂按一定比例配料，待完全溶解后进行真空脱泡。其次以流延法将料液倾倒在玻璃板上，以刮刀刮成一定厚度的薄层，并在适当条件下，控制蒸发速度，另一部分溶剂蒸发掉．最后，连同玻璃板一起，将膜置于冰水中凝胶定型。 3）不同孔径超滤膜的制备在控制温度、湿度、蒸发时间、冷浸温度等条件不变的情况下，改变膜材料、溶剂和添加剂的配料比，即可制成不同孔径的膜。超过滤膜的基本性能主要包括：水通量；截留率；化学物理稳定性(包括机械强度)。一般的要求是有较大的水通量，较高的截留率和较好的化学物理稳定性。超过滤膜若使用恰当，能连续运转1~2年。暂时不用时，可保存在1％甲醛水溶液或者50％甘油水溶液中。 8.3.4超过滤装置超过滤装置一般由若干超过滤组件构成。通常也可分为板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式等四种主要类型。由于超过滤法处理的对象液体大多含有水溶性高分子，有机胶体、多糖类物体及微生物等，这些物质极易粘附和沉积于膜表面上，造成严重的浓差极化和堵塞。为尽量减弱此等因素所造成的透水量衰减情况，通常必须大幅度提高原液的流量，以加快线速度(超过1m/s)使传质强化，从而最大限度地缩小由于极化或沉积所导致的不利影响。 此外，为消除浓差极化等的影响，在超滤器的实际使用中，还往往采用湍流促进器。例如安装螺旋导流板，网栅或通以泡沫塑料球等，均可提高组件的水通量。一般说来，当原水中含有易产生凝胶的溶质或存在一定量悬浊物时，采用管式和板式组件为宜。不过，不论采用哪种形式的组件，待超滤的原水，最好都进行一定的前处理，特别是对一些水质较差，浊度较高的原水、均需要采取严格的前处理措施。 1．薄层流道超滤组件薄层流道超滤组件是一种内压管式膜组件，此组件的主要优点是，在低流量下可达到高线速和大通量。4-2 2．中空丝型超滤组件中空丝型超滤组件是以特殊的丙烯腈为原料，在一定条件下拉丝而成的膜。中空丝膜与一般的超过滤膜相比较，有以下优点：1)化学稳定性好，在pH值为2~10范围内，可使用1年以上。有抗氯和抗其他有机溶剂的性能。2)可随时反冲洗，这对通常的膜组件是不可能的。反冲洗是每隔30~60分钟自动进行的。3)与众不同的是，这种中空丝膜的内外两表面上都有活化层。因此，从两面任何方向都能滤过。4)对含有较多沉淀物的被处理液，也可使用。它的主要处理对象液体是高、低粘性液体和含悬浮物的淤水等。 8.3.5超滤技术的应用 超滤膜的典型应用是从溶液中分离大分子物质和胶体，所能截留的溶质分子量范围为500~1000000。它已广泛用于食品、医药、工业废水处理、超纯水制备及生物技术工业，其中最重要的是食品工业，乳清处理是其最大市场；在工业废水处理方面应用得最普遍的是电泳涂漆过程；在超纯水制备中超滤是重要过程。城市污水处理及其他工业废水处理以及生物技术领域都是超滤未来的发展方向。虽然超滤的应用领域很广，但其主要应用还是在于溶液的净化、分离和浓缩方面，且多采用错流操作。 1.水处理中的应用工业废水处理城市污水处理水的净化——直饮水制备、水的深度处理回用等超纯水制备 例1：滢格膜超滤被欧盟选中试验超滤＋超声波处理纺织废水据慧聪水工业网2010年1月15日讯德国滢格公司被欧盟选中参与其超滤＋超声波处理纺织废水试验项目。该项目由欧盟发起并资助，项目目的是试验是否可以用超滤＋超声波的组合工艺取代成本昂贵的反渗透工艺，成功地、经济地去除纺织废水中的有机物质（比如染料）。超滤工艺通过物理方式去除原水中的固体、颗粒、细菌、病毒等。在选用参与试验的超滤膜时要求很高，最终选定滢格的多孔超滤膜。滢格公司做了大量试验和研究，从膜工艺方面及系统方面进行优化，以达到项目的要求。 例2：天津膜天膜中空纤维超滤技术正在广泛应用于污水处理中国水网2010年3月讯天津开发区一展厅内，一个普通的水族箱，中间有一层隔板，板的一边是混浊的污水，另一边是清水，经过中空纤维超滤膜处理，乌黑的垃圾液变得无色透明，数条金鱼畅游其间。 例3：在超纯水制备中的应用使用自来水预过滤超滤或微滤反渗透阴、阳离子交换树脂混合床超滤分配系统微滤使用点微滤 8.4纳滤 8.4.1纳滤的发展概况纳滤是20世纪70年代中后期开发的一种新型膜分离过程。由于其操作压力较低(1.0MPa)，对一、二价离子有不同选择性，对小分子有机物有较高的截留率、节能等特点，在90年代以后得到了迅速发展，它是近20年来发展起来的一种新型膜分离技术。纳滤是近年来国际上膜分离技术领域研究的热点。美国、日本等国的企业界和科研机构对纳滤膜的开发十分重视。纳滤的研究可以追溯到20世纪70年代中后期用哌嗪与均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯通过界面聚合得到了NS-300膜。后来，一些犹太科学家相继研制出了一系列化学性能异常稳定的纳米膜，当时命名为选择性反渗透(简称SelRO)。 20世纪80年代初期，美国FilmTec的科学家研制了一种薄层复合膜(NF-40、NF-50、NF-70)，由于其表面孔径处于纳米级，能去除尺寸约1nm的分子，因而简称纳滤膜；到了90年代，纳滤膜得到飞速发展，针对不同的应用领域相继开发了一批分离性能独特的纳滤膜，并已实现商品化，如NTR-729HF，NTR-7250，NTR-7400，NF-45，NF-90，SU-600等。目前国际上已商品化的纳滤膜多为复合型纳滤膜。 我国从20世纪90年代才开始研究纳滤，初期把纳滤膜称为“疏松型”反渗透膜或“紧密型”超滤膜。1993年，高从堦院士在兴城会议上首次提出了纳滤膜概念，自此纳滤膜技术才开始受到国内膜分离和水处理领域的科技工作者的广泛关注，并在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜、S-PES涂层纳滤膜、芳香聚酰胺复合纳滤膜和其他荷电材料的纳滤膜；对纳滤膜分离性能和机理行了实验研究，并取得了一定进展。上海原子核研究所膜分离中心近年来在超滤膜的基础上通过选用多元酚、多元胺和多元酰氯，采用界面缩聚的方法对超滤膜进行改性得到了具有较好分离效果的纳滤系列复合膜：聚芳酯复合膜NF-1、芳香聚酰胺复合膜NF－2、聚哌嗪酰胺类复合膜NF-3。与国外相比，我国纳滤技还处于起步阶段，膜的研制、膜组件及其应用都比较落后。 8.4.2纳滤膜材料与制备基于不同的出发点，纳滤膜的分类有许多方法。(1)按膜的材料分纳滤膜有醋酸纤维素及其衍生物膜、芳香族聚酰胺膜、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)等。(2)按膜的结构特点分纳滤膜有一体化的不对称膜和复合膜，如溶液相转化的CA膜属非对称膜之列，其表皮层致密，皮下层比较疏松。通用的复合膜大多是用聚砜多孔支撑膜制成，而表层致密的芳香族聚酰胺薄层是以界面聚合法形成的。 (3)按膜的传递机理分膜可分为活性膜和被动膜。活性膜是在透过膜的过程中透过组分的化学性质可改变；被动膜是指透过膜前、后的组分没有发生化学变化。目前所有的纳滤膜都属于被动膜。(4)按制膜工艺分纳滤膜有溶液相转化膜、熔融热相变膜、复合膜和动力形成膜等，如CA膜为溶液相转化膜，CTA中空纤维为熔融热相变膜。目前卷式普遍用的为芳香族聚酰胺复合膜。 (5)按膜的功能和作用分纳滤膜属渗透膜范畴，渗透压在膜的传递过程中起重大作用。(6)按膜的使用和用途分膜可分为低压膜、超低压膜等，纳滤膜属于超低压膜。(7)按膜的外形分纳滤膜可制成膜片、管状膜和中空纤维膜形状。商用的纳滤膜组件多为卷式，另外还有管式和中空纤式。 1．纳滤膜材料纳滤膜的成膜材料基本上与反渗透膜材料相同。已商品化纳滤膜的膜材质主要有以下几种：醋酸纤维素(CA)，磺化聚砜(SPS)，磺化聚醚砜(SPES)、聚酰胺(PA)和聚乙烯醇(PVA)等。除了以上膜材质外，还有用甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯聚合物和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)/聚砜(PSF)制备复合膜。 无机材料制备的纳滤膜商品化程度还不够高，但是由于无机材料同有机高分子材料相比，具有耐高温，耐化学溶剂等特点，所以，无机纳滤膜的研究也越来越受到了人们的重视。例如，研究了新的陶瓷纳滤膜的性能和过滤能力。表明新型陶瓷纳滤膜在纳滤范围内具有分离性能并且其渗透能力明显优于其它聚合体纳滤膜。又如，研究了氧化铝不均匀纳滤膜对二元NaCl和CaCl2电解液以及三元NaCl-CaCl2混合物的分离过程中的PH和压力因素。实验数据显示支撑的氧化铝膜的化学稳定PH范围为4～10。陶瓷纳滤膜同有机高分子纳滤膜相比，在热稳定性、化学稳定性、机械稳定性等方面有明显优势，适合分离离子和小分子的需求，特别是在恶劣环境中的应用要求。 2．纳滤膜制备纳滤膜的制备方法主要有L-S相转化法，共混法，荷电化法和复合法等，目前使用最多最有效的方法是复合法，也是生产商品化纳滤膜品种最多产量最大的方法，该方法是在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄表层。复合膜包括基膜的制备，超薄表层的制备及复合。无机材料纳滤膜一般采用溶胶-凝胶法制备。 （1）基膜的制备常用的基膜的材质有聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯、聚烯烃等。基膜制备可以将均相制膜液中的溶剂蒸发，或在制膜液中加入非溶剂，或使制膜液中的高分子热凝固，使制膜液由液相转化为固相，可以由单一高聚物形成均相膜。（2）超薄表层制备及复合主要有涂敷法、界面聚合法、就地聚合法、等离子体聚合和动力形成法等。涂敷法是重要的制膜方法，就是将多孔基膜的上表面浸入到聚合物的稀溶液中，然后将基膜从溶液中拉出阴干或将高聚物制膜液涂刮到基膜上后，经外力将膜液压入基膜的微孔中，再转化成膜。纳滤膜可制成膜片、管状膜和中空纤维膜形状。商用的纳滤膜组件多为卷式，另外还有管式和中空纤维式。 8.4.3纳滤膜的分离性能纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，但制作比反渗透膜更精细。日本学者大谷敏郎对纳滤膜进行了具体的定义：操作压力≤1.50MPa，截留分子量200~1000，NaCl的截留率≤90％的膜可以认为是纳滤膜。 纳滤与反渗透相比若达到同样的渗透通量，纳滤工艺所需压差要低0.5~3MPa，因此纳滤又被称为低压反渗透或疏松反渗透。由于具有尺寸更大的孔结构，因而纳滤膜三维交联结构更疏松，即网络具有更大的立体空间。不少纳滤膜表面荷负电，对不同电荷和不同价态的离子有不同的Donnan效应，纳滤膜的这些孔径和表面特征决定了其独特的分离性能。 表纳滤和反渗透的截留特性比较溶质RONF单价离子(Na+，K+，Cl-，NO3-)>98％<50％二价离子(Ca2+，Mg2+，SO42-，CO32-)>99％>90％细菌、病毒>99％>99％微溶质(Mw>100)>90％>50％微溶质(Mw<100)0~99％0~50％ 8.4.4纳滤膜的分离原理纳滤膜处于超滤和反渗透两者之间，且大部分为荷电膜，其对无机盐的分离行为不仅由化学势梯度控制，同时也受电势梯度的影响，即纳滤膜的行为与其荷电性能，以及溶质荷电状态相互作用都有关系。其传质机理根据分离对象的不同，主要有以下两种类型。1．纳滤膜分离非电解溶液时的传质模型2．纳滤膜分离电解质溶液时的传质模型 8.4.5纳滤膜装置(设备)与纳滤的应用纳滤膜设备NF膜装置(设备)主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维四种类型，与RO类同。 纳滤膜的主要应用纳滤(NF)膜是介于反渗透(RO)膜及超滤(UF)膜之间的一种新型分离膜，由于其具有纳米级的膜孔径、膜上多带电荷等结构特点，因而主要用于以下几个方面：①不同分子量的有机物质的分离；②有机物与小分子无机物的分离；③溶液中一价盐类与二价或多价盐类的分离；④盐与其对应酸的分离。从而可达到饮用水和工业用水的软化，料液的脱色、浓缩、分离、回收等目的。 1．生产和生活用水的净化及软化地球上许多地区水源硬度超标，再加上周围环境的污染，使得许多水源中含有氰化物、胺化物、腐殖酸(该物一经和卤素接触就产生致癌的三卤化物)、高价金属离子等有害物质。为了获得合格的生产和生活用水，必须将这样的水进行脱盐和脱磷处理从而达到净化和软化。 人们常用石灰-苏打法除去Ca2＋、Mg2＋等二价离子以降低水的硬度，用活性炭吸附法去除有机毒物，为了获得锅炉用软水，还增加一离子交换过程，这种水处理过程工艺繁琐，效率低、费用高。如用纳滤法就可一次性将上述物质同时除去，并降到规定指标以下。纳滤膜法一般可用于三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成剂、可溶性有机物、钙、镁等硬度成分及蒸发残留物质的去除，并在低压下实现水的软化及脱盐。 2.膜法软化水是纳滤膜的最重要的工业应用之一。膜法软化水主要考虑的因素有进料水质、水质和回收率，是否加酸和防垢剂取决于进料水质和回收率；4-6 3.饮用水净化—般过程为：进水预处理(絮凝、过滤等)微滤(超滤)纳滤(备用)。此过程的优点是水质好且稳定，化学药剂用量少，占地少，节能，省劳力，易管理和维修，基本上可实现零排放。 4.含铬废水的处理在制革过程中，多用硫酸铬进行鞣制，但仅70％左右被利用，故废水中大量铬盐会引起严重的排放问题，因此使铬盐回用，不仅经济效益好，且保护了环境。 5.有机化工废液处理有机化工废液的污染性是严重的，应严格处理。通常因其含有盐等而难以处理，用纳滤可浓缩这些有机物，进行分别处理。4-12 7．脱色方面的应用纳滤膜在脱色方面的应用有以下几个方面：①低盐淡色酱油的生产；②对木浆漂白液进行处理，去除氯代木质素和90％以上的COD、高色度物质；③对染料生产工业废水进行脱色。 8．纳滤其他方面的应用纳滤膜在其他方面的应用有以下几方面：①从含催化剂的溶剂中回收催化剂；②从废糖液中回收更多的糖；③对糖脱色树脂再生液进行再处理，水回用；④从废酸、碱溶液中回收废酸、碱；⑤从含重金属离子的盐水中回收镍。 纳滤膜有以下几个特点：①纳滤膜允许低分子盐分通过而截留较高分子量的有机物和多价离子；②纳滤膜往往和其他分离及生产过程相结合起到降低处理费用、提高分离效果的作用；③纳滤膜在某些方面可替代传统的费用高、工艺繁琐的分离方法。总之，纳滤应用范围广泛，经济效益十分显著，并且纳滤技术已被列入“21世纪水计划”。为了能尽可能地除去饮用水中全部有机物而保留部分无机物，发展高效去除有机物的纳滤膜(提高膜分离精度，使它能在百量级分子范围内有3~4个截留级分，提高膜的耐试剂、耐热、耐氧化和抗污染等性能，提高通量，降低力)，是纳滤技术发展的重要方向。 其它血液病的检查 一、恶性组织细胞病简称恶组，是一种单核-吞噬细胞系统异常增生的恶性疾病。从婴儿到老年均可患此病，但以青年、壮年为多，男多于女。临床表现复杂多变，缺乏特异性，常有持续高热，肝、脾、淋巴结肿大，体重减轻，进行性出血和不同程度的出血。也可有皮肤病变、胃肠道症状、浆膜腔积液、中枢神经系统及局部肿块等。晚期可有黄疸、肝功能衰竭和全身衰竭。病程较短，多在半年内死亡。 （一）实验室检查1.血象全血细胞减少，早期即有贫血，白细胞计数高低不一，晚期几乎都减少，尤其中性粒细胞进行性减少。血小板明显减少。少数病例可有少量幼稚粒细胞和有核红细胞出现，或在血片边缘和尾端找到少数体积较大的恶性组织细胞。 2.骨髓象骨髓增生多数活跃或明显活跃，少数为增生减低或重度减低。骨髓涂片中可发现数量不等的形态各异的异常恶性组织细胞为本病重要特征。恶性组织细胞大小悬殊，可有以下五型：异常组织细胞、多核巨组织细胞、吞噬性组织细胞、淋巴样组织细胞、单核样组织细胞。 3.细胞化学染色过氧化物酶、氯乙酸AS-D萘酚酯酶和碱性磷酸酶阴性，非特异性酯酶可为阳性。可被氟化物抑制。酸性磷酸酶阳性，可被酒石酸抑制。过碘酸-雪夫反应、苏丹黑B阴性或弱阳性。 （二）诊断和鉴别诊断恶组的诊断主要依靠临床表现和细胞形态学或组织病理学检查。尤其是肝、脾、淋巴结肿大并伴全血细胞减少者，应考虑本病的可能性。结合血象、骨髓象或淋巴结活检中找到一定数量的异常组织细胞和（或）多核巨组织细胞，或伴明显的血细胞吞噬现象者，可共同分析做出诊断。 本病主要与反应性组织细胞增多症、嗜血细胞综合症相鉴别。 二、骨髓转移癌是指发生于骨髓外的肿瘤细胞经血液性转移至骨髓形成转移灶，骨髓被癌细胞浸润，造成骨髓结构的破坏和造血功能的紊乱。当骨髓有肿瘤转移时，除原发肿瘤症状外，常伴有：骨髓性贫血、骨痛和局部压痛，X线检查可见溶骨性破坏、血清钙和碱性磷酸酶增高。 （一）实验室检查1.血象贫血，一般属正细胞性。出现多少不一的幼粒和幼红细胞，当原发癌临床症状不明显时，此血象为诊断本病的重要线索。白细胞计数大都正常，偶尔增多，中性粒细胞均表现核左移，出现幼稚粒细胞。血小板常减少，可见巨型或畸形血小板。 2.骨髓象寻找到癌细胞即可确诊。癌细胞以非典型性和多形性为特征，常聚集成团，排列紧密互相叠压，或胞浆彼此融合为合胞体。细胞间大小形态差异不大，形态特异但较一致。癌细胞核大、但大小不一，核浆比例大，椭圆或畸形，常偏位，染色质多粗糙浓密分布不均。 3.其他检查血清钙和碱性磷酸酶增高。 （二）诊断和鉴别诊断骨髓中找到转移癌细胞即可确诊。但需注意与再生障碍性贫血患者骨髓涂片中的“非造血细胞团”、“骨髓造血岛”相鉴别。 三、骨髓增生性疾病是某一系或多系骨髓造血细胞持续不断的异常增殖所引起的一组疾病的统称。其共同特点为（1）各病除有一种主要血细胞系增生外，常伴有一种或两种其他血细胞增生。（2）这些疾病可相互转化或同时合并存在，有时尚见过渡型。（3）可伴髓外造血，患者有不同程度的肝脾大。（4）周围血有形态血异常。 （一）真性红细胞增多症是一种原因未名的以红细胞异常增生为主的慢性骨髓增生性疾病。多见于中老年人，男性多于女性。病程缓慢，多在10年以上。 1.血象血液呈暗紫色，粘稠。红细胞数≥6.5×1012/L或≥6.0×1012/L(女性)。成熟红细胞形态大致正常，或有轻度小细胞低色素表现。多数患者白细胞为(11-30)×109/L，粒细胞核左移，偶见中晚幼粒，嗜碱性粒细胞增多。血小板数增高，伴巨型和畸形血小板。 2.骨髓象骨髓增生明显或极度活跃，红、粒、巨核三系都增生，而以红细胞系增生尤着，有时可见幼稚红细胞聚集成小堆，粒红比值下降。粒、红二系成熟和形态大致正常。巨核细胞增多，可成堆出现，以成熟型为主。铁染色显示骨髓细胞外铁减少。晚期骨髓可“干抽”。 3.其他检查全血粘度增加可达正常的5-8倍。血沉减慢，动脉血氧饱和度正常，血清铁降低。血尿酸及组胺增加。 4.诊断及鉴别诊断典型病例具有皮肤和粘膜呈绛红色，脾肿大，粒、红、血小板三系细胞增多，同时伴动脉血氧饱和度正常即可诊断。本病需与继发性和相对性红细胞增多症相鉴别。 （二）原发性血小板增多症也称出血性血小板增多症或真性血小板增多症，是一种少见的病因不明的以巨核细胞增生为主的骨髓增生性疾病，其特点为：血小板持续增多，常高于1000×109/L；可有自发性出血倾向；血栓形成多见也肢体，表现为手足麻木、发绀、肿胀等；半数以上有脾肿大。多见也40岁以上者，男女发病比例为2：1。 1、血象血小板数通常>1000×109/L。血小板聚集成堆，形态大小不一，有巨型血小板，可比红细胞大3倍左右。白细胞增高，常在10×109/L以上，主要为中性粒细胞。红细胞数正常或轻度增高，血红蛋白不高于130g/L，中性粒细胞碱性磷酸酶积分增高。 2、骨髓象增生活跃或明显活跃。巨核细胞系增生尤为明显，大多为成熟型，体积大，胞浆丰富，核分叶增多。少数患者原及幼巨核细胞也增多，并见有异形巨核细胞。血小板成簇分布。 3、血小板功能检测血小板粘附功能和血小板聚集功能减低。1/3患者的血小板对胶原、ADP及花生四烯酸诱导的聚集反应下降。对肾上腺素反应消失是血小板增多症的特征性表现。血小板第3因子活性异常，血块收缩不佳或过度收缩。 4、诊断和鉴别诊断本病的诊断依据是血小板持续明显增高，常>1000×109/L,骨髓巨核细胞增多，脾大，凡临床上符合上述表现，又不能除外其他骨髓增生性疾病即可诊断。本症应注意与继发性血小板增多症相鉴别。还应与真性红细胞增多症、慢性粒细胞白血病及其他骨髓增生性疾病引起的血小板增多相鉴别。 （三）原发性骨髓纤维化症为原因不明的骨髓造血组织被纤维组织所代替，而影响造血功能所产生的病理状态，在脾和肝内有髓外造血。典型临床表现为骨髓性贫血和脾大。可有发热、骨骼疼痛或出血。本病多见于40岁以上中老年人，起病缓慢，病程可1-20年。部分病例可找到病因，称继发性骨髓纤维化。 1、血象贫血属正细胞正色素性，可出现少数中幼或晚幼红细胞，成熟红细胞形态大小不一，有畸形，常发现泪滴形红细胞，有辅助诊断价值。白细胞数增多或正常，表现核左移，中幼及晚幼粒细胞可达10%-20%，偶见原粒和早幼粒细胞。嗜酸和嗜碱性粒细胞也可增多。血小板早期可增多，随病程进展逐渐减少，可见巨型血小板和巨核细胞裸核或碎片。中性粒细胞碱性磷酸酶积分增高。 2、骨髓象因骨髓纤维化并可伴不同程度的骨质硬化，骨髓常为干抽。疾病早期骨髓造血细胞仍可增生，特别是粒细胞和巨核细胞。少数病例可看到骨髓细胞灶性增生，尤以巨核细胞增生为主。晚期骨髓中有核细胞很少，仅有少量淋巴细胞、分叶核粒细胞、大量纤维丝及凝集的血小板团。 3、病理检查骨髓活检是确诊本病的必要条件，可见不同程度的网状纤维及胶原纤维增多。脾、肝、淋巴结活检可见造血灶。 4、诊断和鉴别诊断中年以上不明原因的巨脾，外周血象有泪滴样红细胞及幼粒-幼红细胞，不同程度的贫血患者，可考虑患本病的可能，通过骨髓穿刺涂片或骨髓活检，如发现纤维组织明显增生，可有利于诊断。本病应与各种原因引起的脾大相鉴别。 四、类脂质沉积病是一类因类脂质分解代谢酶的遗传性缺陷，由于溶酶体中参与类脂代谢的酶不同程度缺乏引起。 （一）戈谢病也称葡萄糖脑苷脂病。由于葡萄糖脑苷酶缺乏或减少，致使β-葡萄糖脑苷脂在巨噬细胞内大量沉积，形成形态特殊的戈谢细胞。临床表现：成年型起病隐匿，病程缓慢。婴儿型常于1岁以内起病，多在短期内死亡。 1、血象多数有轻至中度正常细胞性贫血。白细胞和血小板常减少。 2、骨髓象骨髓增生程度及细胞分类常正常，骨髓的最突出表现是具有数量不等的戈谢细胞。细胞化学染色：戈谢细胞的过碘-雪夫反应、酸性α-醋酸萘酯酶、5′-核苷酸酶、非特异性酯酶染色均强阳性。酸性磷酸酶、苏丹黑染色为阳性。过氧化物酶染色、碱性磷酸酶、氯醋酸AS-D萘酚酯酶染色均阴性。此种细胞也可见于慢性粒细胞白血病。 3、其他检验血清酸性磷酸酶常增高，血浆β-葡萄糖脑苷脂活性降低，肝功能检查基本正常。淋巴结、脾、肝穿刺，活检或印片可找到戈谢细胞。 4、诊断和鉴别诊断凡临床有贫血伴肝脾肿大者，在骨髓涂片、肝、脾、淋巴结活检或印片中找到较多的戈谢细胞即可确诊。要注意与慢性粒细胞白雪病、多发性骨髓瘤、特发性血小板减少性紫癜、获得性免疫缺陷综合症等引起的假性戈谢细胞相鉴别，该类疾病中出现的戈谢细胞数目较少。 （二）尼曼-匹克病也称神经磷脂病。由于缺乏神经鞘磷酸酶导致神经鞘磷脂大量沉积在巨噬细胞内，形成特殊的尼曼-匹克细胞。临床表现：尼曼-匹克病大多数与于婴儿期发病。肝、脾明显肿大、智力减退与恶病质为本病三大特征。眼底有樱桃红斑，淋巴结轻度肿大，骨质损害较戈谢病轻。患者多于几岁内死亡，本病偶见成人。 1.血象轻度至中度贫血。白细胞正常或减少，单核细胞和淋巴细胞可增多，常显示特征性多数空泡，具有提示诊断的价值。血小板正常，晚期可减少。 2.骨髓象骨髓增生程度及各细胞比例正常，骨髓涂片可见较多的尼曼-匹克细胞，也称泡沫细胞。细胞化学染色：尼曼-匹克细胞的过碘酸-雪夫反应空泡壁阳性，空泡中为阴性。苏丹黑染色强阳性。酸性磷酸酶染色、碱性磷酸酶染色、过氧化物酶染色均阴性 3.诊断和鉴别诊断本病在婴幼儿期有肝脾大，且肝大于脾，骨髓中找到典型的尼曼-匹克细胞即可确诊。尼曼-匹克细胞也可见于慢性粒细胞白血病、特发性血小板减少性紫癜、地中海贫血等。 五、脾功能亢进简称脾亢，指各种不同的疾病引起脾脏肿大和血细胞减少的一种综合症。临床表现为脾大，一或多种血细胞减少，而引起的相应症状与体征，脾大小原发病而异，及性质依不同的血细胞减少可导致贫血、感染和出血，而骨髓造血细胞则相应增生；脾切除后血象恢复症状缓解。脾亢分为原发性和继发性两种。 1.血象外周血红细胞、白细胞或血小板单一、任二种或三种同时减少。贫血常为正常细胞性，涂片上红细胞形态无明显异常，白细胞减少主要是粒细胞减少。 2.骨髓象骨髓增生活跃或明显活跃，各系细胞均增生，细胞形态无明显异常，也可有外周血减少的某一系列血细胞相应增生。部分病例可见粒细胞系及巨核细胞系不同程度的成熟障碍。 3.诊断与鉴别诊断诊断依据为：(1)脾大；(2)血象：红细胞、白细胞、血小板呈单一或同时减少。(3)骨髓象：造血细胞有代偿性增生，部分有细胞成熟障碍现象。(4)脾切除后，血象及骨髓象可恢复正常和接近正常。'