??影響納濾膜截留率的關鍵因素有哪些？

惠發(fā)儀器

納濾（NF）膜的截留率受多因素綜合影響，其選擇性分離能力不僅依賴于物理篩分，還涉及電荷相互作用和溶液化學環(huán)境。以下是影響截留率的關鍵因素及作用機制：  
??1.溶質特性??  
??（1）分子量與尺寸（篩分效應）??  
??規(guī)律??：分子量>膜切割分子量（MWCO）的溶質截留率高，但??剛性分子比柔性分子更易被截留??（如葡聚糖vs.聚乙二醇）。  
??例外??：線性小分子（如甲醇）即使分子量低也可能因極性/電荷被截留。  
??2）電荷效應（Donnan效應）??  
??高價離子??：  
??二價/多價離子（如SO?2?、Ca2?）??：膜表面負電荷產生強靜電排斥，截留率>95%（例：硫酸鈉截留率可達99%）。  
??一價離子（如Na?、Cl?）??：截留率僅20%-80%，取決于膜電荷密度。  
??電荷反轉??：  
陽離子型溶質（如帶正電的抗生素）在負電膜表面可能被吸附，反而增加截留。  
??3）疏水性與極性??  
??疏水溶質（如有機物）??：易吸附在膜表面形成污染層，短期增加截留，長期堵塞膜孔。  
??極性分子（如乙醇）??：與膜材料親和性高，易穿透膜孔，截留率低。  
??2.膜自身性質??  
??（1）膜材料與表面電荷??  
??材料類型??：  
聚酰胺膜：表面帶負電（pH>3時），對陰離子截留強；  
磺化聚醚砜膜：電荷可調，適用pH范圍更廣。  
??等電點（IEP）??：當溶液pH<IEP時，膜帶正電，對陰離子截留率下降（如硝酸鹽）。  
??（2）孔徑分布與MWCO??  
??有效孔徑??：實際孔徑分布比標稱MWCO更關鍵。窄孔徑分布的膜截留率更穩(wěn)定（如陶瓷納濾膜）。  
??MWCO選擇??：針對目標溶質選擇匹配MWCO的膜（例：去除抗生素選MWCO200-300Da；染料分離選800-1000Da）。  
??3.操作條件??  
??（1）操作壓力??  
??高壓提升截留??：高壓促進濃差極化層形成，表觀截留率↑（但實際膜孔截留能力不變）。  
??臨界壓力??：超過臨界值后截留率趨于穩(wěn)定（例：某NF膜對蔗糖的截留率在1.0MPa后穩(wěn)定在98%）。  
??（2）料液pH值??  
??電荷調節(jié)??：  
pH升高→膜負電性增強→陰離子截留率↑，陽離子截留率↓。  
例：MgCl?在pH=11時截留率可達90%（pH=3時僅40%）。  
??溶質電離??：  
有機酸（如腐植酸）在pH>pKa時電離帶負電，截留率顯著提高。  
??（3）離子強度與共存離子??  
??屏蔽效應??：高離子強度（如NaCl>0.1M）削弱靜電斥力，導致截留率下降（尤其高價離子）。  
??例??：含10g/LNaCl時，NF90膜對SO?2?截留率從99%降至92%。  
??競爭吸附??：Ca2?等二價陽離子與膜結合，減少負電位點，降低陰離子截留率。  
??（4）溫度??  
??高溫降低粘度??：通量增加但截留率微降（分子擴散加?。?。  
??極限溫度??：超過膜材料耐受溫度（如45℃）將加速水解，永久降低截留率。  
??4.濃差極化與污染??  
??（1）濃差極化（CP）??  
??現(xiàn)象??：溶質在膜表面積累，形成高濃度邊界層，??實測截留率低于真實截留率??。  
??緩解??：提高錯流流速（CFV>1m/s）、優(yōu)化流道設計。  
??（2）膜污染??  
??污染層阻力??：  
膠體/有機物污染形成致密層，機械截留小分子，短期截留率↑；  
長期污染堵塞膜孔，通量↓，截留率波動。