原理: 利用微孔膜(孔徑約 0.001-0.1 微米),以壓力差為推動力,主要篩分去除水中的懸浮顆粒、膠體、細菌、病毒、大分子有機物(分子量 > 1,000 - 100,000 道爾頓)。保留水中的鹽分和小分子。
優(yōu)點:
低壓節(jié)能: 操作壓力低(1-10 bar),能耗顯著低于 NF 和 RO。
高通量: 單位膜面積產水速率高,處理效率出色。
溫和分離: 對水質影響小,保留有益礦物質。
抗污染性較強: 相對較大的孔徑不易被小分子鹽類結垢堵塞。
缺點:
去除范圍有限: 無法有效去除溶解性鹽類、小分子有機物(如農藥)、硬度離子(鈣、鎂)、色素等。
產品水純度受限: 產水電導率基本與原水相近。
典型應用: 飲用水預處理(除濁、除菌)、RO/NF 的前處理保護、廢水深度處理回用、食品/制藥行業(yè)分離澄清。
原理: 孔徑介于 UF 和 RO 之間(約 0.001 微米),具有輕微荷電性。在壓力驅動(5-20 bar)下,通過篩分和電荷(道南效應)雙重作用,能高效截留二價及以上離子(如 Ca2?, Mg2?, SO?2?)、小分子有機物(分子量 200-1000 道爾頓)、色素、部分病毒。對單價離子(Na?, Cl?)截留率較低。
優(yōu)點:
選擇性分離: 精準去除二價鹽和硬度(軟化),保留部分單價鹽,特別適合特定水質處理。
適度脫鹽: 去除部分溶解鹽,提升水質。
去除有機物: 對農藥、內分泌干擾物等小分子有機物去除效果優(yōu)于 UF。
能耗低于 RO: 操作壓力通常低于 RO。
缺點:
無法完全脫鹽: 產水含鹽量高于 RO,不能用于制備高純水。
壓力與能耗居中: 高于 UF,低于 RO。
膜污染管理: 對進水水質有一定要求,需關注結垢和有機物污染。
典型應用: 飲用水深度處理(軟化、去除有機物)、苦咸水淡化、工業(yè)廢水回用(尤其含高價離子廢水)、食品/制藥行業(yè)物料分離與濃縮。
原理: 采用致密無孔膜(孔徑 < 0.001 微米),在高壓(15-80 bar)驅動下,僅允許水分子通過,幾乎完全截留所有溶解鹽(> 99%)、離子、有機物(分子量 > 100 道爾頓)、微生物、膠體等。
優(yōu)點:
極致凈化: 脫鹽率和污染物去除率最高,產水純度接近純水(電導率極低)。
廣譜去除: 幾乎能去除所有類型的溶解性污染物。
缺點:
高壓高能耗: 操作壓力最高,能耗是三種技術中最高的。
低回收率: 單級系統(tǒng)回收率受限(通常 50%-75%),產生較多濃水需妥善處理。
嚴格預處理: 對進水水質要求極為苛刻(需經 UF 或 MF 等嚴格保護),極易發(fā)生結垢、有機物和膠體污染。
去礦物質化: 幾乎去除所有離子,長期飲用需考慮礦化問題。
典型應用: 海水/苦咸水淡化制飲用水、超純水制備(電子/醫(yī)藥)、高純鍋爐補給水、廢水深度處理回用(“零排放”系統(tǒng)的核心)、食品飲料濃縮。
特性 | 超濾 (UF) | 納濾 (NF) | 反滲透 (RO) |
---|---|---|---|
核心功能 | 除濁除菌,保留鹽分 | 軟化,選擇性去除有機物/二價鹽 | 極致脫鹽,深度凈化 |
孔徑/截留 | 大分子、膠體、微生物 | 二價離子、小分子有機物 | 幾乎全部溶解物 |
操作壓力 | 低 (1-10 bar) | 中 (5-20 bar) | 高 (15-80 bar) |
能耗 | 最低 | 中等 | 最高 |
脫鹽率 | 極低 | 中等 (主要二價鹽) | 極高 (>99%) |
預處理要求 | 相對寬松 | 中等 | 極其嚴格 |
濃水問題 | 較小 | 中等 | 顯著 |
產水純度 | 接近原水 | 優(yōu)于UF,含部分單價鹽 | 接近純水 |
超濾、納濾、反滲透并非簡單的優(yōu)劣排序,而是針對不同水質目標和應用場景的利器:
追求基礎物理凈化與微生物安全,選擇超濾,節(jié)能高效;
需要軟化水質、選擇性去除污染物并保留部分礦物質,納濾是最佳選擇;
要求極致脫鹽、制備高純水或淡化海水,反滲透不可替代。
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