膜分離技術是當代新型的高效分離技術，在工業生產中得到了廣泛的應用，是人類應對能源，資源和環境危機的重要手段。早在1748年，Nollet就發現水能自發地擴散穿過豬膀胱而進入酒精溶液中，19世紀中葉Graham發現了透析現象，人們開始利用天然的動物膜進行某些混合物的分離，1864年Tranbe制備了 張人造膜—亞鐵氰化銅膜，20世紀50年代膜技術取得了長足的進步，反滲透、超濾、微濾、滲析、電滲析和納濾等膜分離技術成功地應用到工業生產中。

1 納濾技術的發展過程及特點

納濾膜的研究始于20世紀70年代，是由反滲透膜發展起來的，早期稱為“疏松的反滲透膜(Loose Reverse Osmosis Membrane)”，將介于反滲透和超濾之間的膜分離技術稱為“雜化過濾(Hybrid Filtra-tion)”。直到20世紀90年代，才 稱為納濾膜(Nanofiltration)。納濾膜作為一種新型的分離膜，具有以下的特點：

(1)具有納米級孔徑。納濾膜的相對截留分子量(Molecula rWeight Cut-Off，MWCO)介于反滲透膜和超濾膜之間，約為200～2000；

(2)納濾膜對無機鹽有一定的脫除率，大多數納濾膜是復合膜，其表皮層由聚電解質構成，膜的分離性能與原料液的pH值之間有較強的依賴關系；

(3)操作壓力低。納濾膜的操作壓力一般低于MPa，故有“低壓反滲透”之稱，操作壓力低使得分離過程動力消耗低，對于降低設備的投資費用和運行費用是有利的。

2 納濾膜的種類和制備方法

2.1 納濾膜的種類

20世紀80年代以來，國際上先后開發了多種商品納濾膜，其中絕大多數是復合膜，且其表面大多帶負電荷。常見的納濾膜有：

2.1.1 芳香聚酰胺類復合納濾膜

該類納濾膜主要是美國FilmTec公司生產的NF-50和NF-70兩種納濾膜，純水通量為43L/(m²·h)，工作壓力分別為0.4和0.6MPa。

2.1.2 聚哌嗪酰胺類復合納濾膜

該類納濾膜主要是美國FilmTec公司生產的NF-40和NF-40HF、日本東麗公司的UTC-20HF和UTC-60以及美國AMT公司的ATF-30和ATF-50納濾膜。

2.1.3 磺化聚砜類復合納濾膜

該類膜主要是日本日東電工公司的NTR-7410和NTR-7450納濾膜，純水通量為500和92L/(m²·h)。

2.2 納濾膜的制備方法

納濾膜的制備方法有L-S相轉化法，共混法，荷電化法和復合法等，目前使用較多較有效的方法是復合法，也是生產商品化納濾膜品種較多產量較大的方法，該方法是在微孔基膜上復合一層具有納米級孔徑的超薄表層。復合膜包括基膜的制備，超薄表層的制備及復合。

2.2.1 基膜的制備

常用的基膜的材質有聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚碳酸酯、聚烯烴等。基膜制備可以將均相制膜液中的溶劑蒸發，或在制膜液中加入非溶劑，或使制膜液中的高分子熱凝固，使制膜液由液相轉化為固相，可以由單一高聚物形成均相膜。

2.2.2 超薄表層的制備及復合

常用的超薄表層的制備及復合方法主要有涂敷法、界面聚合法、就地聚合法、等離子體聚合和動力形成法等。

涂敷法是重要的制膜方法，就是將多孔基膜的上表面浸入到聚合物的稀溶液中，然后將基膜從溶液中拉出陰干或將高聚物制膜液涂刮到基膜上后，經外力將膜液壓入基膜的微孔中，再轉化成膜。

3 納濾膜分離的應用

3.1 水質軟化

納濾膜分離可應用于水質的軟化、降低TDS濃度、去除色度和有機物。納濾膜在低壓下具有較高的通量，設備成本和運行費用比反滲透都低。用NF-50膜代替水處理廠的混凝、過濾和氨處理過程，色度降低94%，TOC平均去除84%，形成三鹵甲烷潛在物也降低到規定的標準。

Cadotte用NF-70膜處理佛羅里達洲的淺井水，原水中TDS和有機物含量大于500mg/L，裝置容量159m³/d，操作壓力0.69MPa，可以降低總硬度92%。

3.2 廢水處理中的應用

3.2.1 造紙廢水處理

造紙廢水是造成環境污染的重要因素納濾膜可以代替吸收和電化學方法除去深色木質素和木漿漂白過程中產生的氯化木質素，因為污染物中有許多有色的有機物都帶有負電荷，容易被荷負電的納濾膜截留，并且對膜不產生污染。M等采用納濾方法對紙廠的廢水進行處理，得到的滲透水無色透明，不含陰離子廢物，且滲透水的COD、總碳含量和無機物含量的去除率均可以達到80%以上。

3.2.2 紡織工業廢水處理

Simpson等道了MF和NF聯合膜分離過程除去棉紡纖維洗滌廢水中的NaOH，可以使廢水的pH值由14降到7.5～8.5，達到排放的要求。

3.2.3 電鍍水處理

Katselnik等將納濾用于鍍銅漂洗水的再循環以及銅的回收，設備簡單，運行費用低，pH值在12的條件下，可以將98%的EDTA銅鹽截留回收。

3.2.4 制糖工業廢水處理

在制糖工業中，含有高濃度NaCl和有色物質的離子交換樹脂再生廢液的排放是個難題，將納濾技術用于處理樹脂再生液，可以去除有機物質和80%以上的鹽，而且可以使90%的水重新循環使用，從而大大降低生產成本和減少排放量。

3.2.5 生活污水處理

生活污水一般用生物降解結合化學氧化法處理，氧化劑消耗大，殘留物多，可以使用納濾技術，使能被微生物降解的小分子(MW小于100)滲透，而把不能降解的大分子(MW大于100)截留，截留液再送去化學氧化，可以節約氧化劑的用量。

3.3 電廠冷卻水的處理

文獻報道了某電廠納濾法處理循環冷卻水的方法，采用卷式納濾膜組件，處理能力30000m³/d，處理成本0.94元/m³。

3.4 制藥工業的應用

3.4.1 抗生素的生產

納濾技術已經成功地應用于紅霉素、金霉素等多種抗生素的分離純化。例如，發酵法生產6-APA，可以采用MPS-44的納濾膜，可以將發酵液中的6-APA由0.4%濃縮到5%，操作參數為：流量13L/(m²·h)，截留率95%，回收率90%，濃縮倍數15。

3.4.2 維生素B12的回收

發酵液中的維生素B12可以采用管式納濾膜MPT-10進行濃縮，濃縮倍數達到35。

3.5 石油工業中的應用

Ohya等成功制備出聚酰亞胺納濾膜，截留分子量為170～400D，通量為10～250kg/(m²·d)，分離系數為19.5，該膜耐高溫、高壓和有機溶劑，能有效分離汽油和煤油，有望在石油精練過程中獲得應用。

近海石油開采中，對生產過程產生的廢水排放有嚴格的要求，目前主要采用的是活性炭吸附法，較新的技術是用納濾膜處理采油廢水，可以使廢水中有機物含量小于48mg/L，符合排放標準，而且通量大，水回收率高。

3.6 食品工業的應用

3.6.1 乳品加工

在奶制品加工過程中的含鹽乳清的BOD達到45000mg/m³，不能直接排放，可以用納濾膜進行分離，截留液乳清固含量達到21%，既解決了廢水排放的問題，又回收了乳清，綜合經濟效益高于其他方法。

3.6.2 果汁濃縮

傳統方法是采用蒸餾法或冷凍濃縮法濃縮果汁，不僅消耗大量能源，還會導致果汁風味降低，納濾膜技術應用到果汁濃縮中，可以大大降低能耗，又可以保持果汁風味不變。如納濾法可以將葡萄糖溶液由10%濃縮到45%，費用僅為通常蒸餾法的1/8。

納濾膜作為新型的分離膜，以其優異的分離性能得到了廣泛的應用，在降低能耗、環境保護、優化工藝和經濟發展中必將發揮推動作用。