膜分离技术是当代新型的高效分离技术，在工业生产中得到了广泛的应用，是人类应对能源，资源和环境危机的重要手段。早在1748年，Nollet就发现水能自发地扩散穿过猪膀胱而进入酒精溶液中，19世纪中叶Graham发现了透析现象，人们开始利用天然的动物膜进行某些混合物的分离，1864年Tranbe制备了 张人造膜—亚铁氰化铜膜，20世纪50年代膜技术取得了长足的进步，反渗透、超滤、微滤、渗析、电渗析和纳滤等膜分离技术成功地应用到工业生产中。

1 纳滤技术的发展过程及特点

纳滤膜的研究始于20世纪70年代，是由反渗透膜发展起来的，早期称为“疏松的反渗透膜(Loose Reverse Osmosis Membrane)”，将介于反渗透和超滤之间的膜分离技术称为“杂化过滤(Hybrid Filtra-tion)”。直到20世纪90年代，才 称为纳滤膜(Nanofiltration)。纳滤膜作为一种新型的分离膜，具有以下的特点：

(1)具有纳米级孔径。纳滤膜的相对截留分子量(Molecula rWeight Cut-Off，MWCO)介于反渗透膜和超滤膜之间，约为200～2000；

(2)纳滤膜对无机盐有一定的脱除率，大多数纳滤膜是复合膜，其表皮层由聚电解质构成，膜的分离性能与原料液的pH值之间有较强的依赖关系；

(3)操作压力低。纳滤膜的操作压力一般低于MPa，故有“低压反渗透”之称，操作压力低使得分离过程动力消耗低，对于降低设备的投资费用和运行费用是有利的。

2 纳滤膜的种类和制备方法

2.1 纳滤膜的种类

20世纪80年代以来，国际上先后开发了多种商品纳滤膜，其中绝大多数是复合膜，且其表面大多带负电荷。常见的纳滤膜有：

2.1.1 芳香聚酰胺类复合纳滤膜

该类纳滤膜主要是美国FilmTec公司生产的NF-50和NF-70两种纳滤膜，纯水通量为43L/(m²·h)，工作压力分别为0.4和0.6MPa。

2.1.2 聚哌嗪酰胺类复合纳滤膜

该类纳滤膜主要是美国FilmTec公司生产的NF-40和NF-40HF、日本东丽公司的UTC-20HF和UTC-60以及美国AMT公司的ATF-30和ATF-50纳滤膜。

2.1.3 磺化聚砜类复合纳滤膜

该类膜主要是日本日东电工公司的NTR-7410和NTR-7450纳滤膜，纯水通量为500和92L/(m²·h)。

2.2 纳滤膜的制备方法

纳滤膜的制备方法有L-S相转化法，共混法，荷电化法和复合法等，目前使用较多较有效的方法是复合法，也是生产商品化纳滤膜品种较多产量较大的方法，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。

2.2.1 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。

2.2.2 超薄表层的制备及复合

常用的超薄表层的制备及复合方法主要有涂敷法、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。

3 纳滤膜分离的应用

3.1 水质软化

纳滤膜分离可应用于水质的软化、降低TDS浓度、去除色度和有机物。纳滤膜在低压下具有较高的通量，设备成本和运行费用比反渗透都低。用NF-50膜代替水处理厂的混凝、过滤和氨处理过程，色度降低94%，TOC平均去除84%，形成三卤甲烷潜在物也降低到规定的标准。

Cadotte用NF-70膜处理佛罗里达洲的浅井水，原水中TDS和有机物含量大于500mg/L，装置容量159m³/d，操作压力0.69MPa，可以降低总硬度92%。

3.2 废水处理中的应用

3.2.1 造纸废水处理

造纸废水是造成环境污染的重要因素纳滤膜可以代替吸收和电化学方法除去深色木质素和木浆漂白过程中产生的氯化木质素，因为污染物中有许多有色的有机物都带有负电荷，容易被荷负电的纳滤膜截留，并且对膜不产生污染。M等采用纳滤方法对纸厂的废水进行处理，得到的渗透水无色透明，不含阴离子废物，且渗透水的COD、总碳含量和无机物含量的去除率均可以达到80%以上。

3.2.2 纺织工业废水处理

Simpson等道了MF和NF联合膜分离过程除去棉纺纤维洗涤废水中的NaOH，可以使废水的pH值由14降到7.5～8.5，达到排放的要求。

3.2.3 电镀水处理

Katselnik等将纳滤用于镀铜漂洗水的再循环以及铜的回收，设备简单，运行费用低，pH值在12的条件下，可以将98%的EDTA铜盐截留回收。

3.2.4 制糖工业废水处理

在制糖工业中，含有高浓度NaCl和有色物质的离子交换树脂再生废液的排放是个难题，将纳滤技术用于处理树脂再生液，可以去除有机物质和80%以上的盐，而且可以使90%的水重新循环使用，从而大大降低生产成本和减少排放量。

3.2.5 生活污水处理

生活污水一般用生物降解结合化学氧化法处理，氧化剂消耗大，残留物多，可以使用纳滤技术，使能被微生物降解的小分子(MW小于100)渗透，而把不能降解的大分子(MW大于100)截留，截留液再送去化学氧化，可以节约氧化剂的用量。

3.3 电厂冷却水的处理

文献报道了某电厂纳滤法处理循环冷却水的方法，采用卷式纳滤膜组件，处理能力30000m³/d，处理成本0.94元/m³。

3.4 制药工业的应用

3.4.1 抗生素的生产

纳滤技术已经成功地应用于红霉素、金霉素等多种抗生素的分离纯化。例如，发酵法生产6-APA，可以采用MPS-44的纳滤膜，可以将发酵液中的6-APA由0.4%浓缩到5%，操作参数为：流量13L/(m²·h)，截留率95%，回收率90%，浓缩倍数15。

3.4.2 维生素B12的回收

发酵液中的维生素B12可以采用管式纳滤膜MPT-10进行浓缩，浓缩倍数达到35。

3.5 石油工业中的应用

Ohya等成功制备出聚酰亚胺纳滤膜，截留分子量为170～400D，通量为10～250kg/(m²·d)，分离系数为19.5，该膜耐高温、高压和有机溶剂，能有效分离汽油和煤油，有望在石油精练过程中获得应用。

近海石油开采中，对生产过程产生的废水排放有严格的要求，目前主要采用的是活性炭吸附法，较新的技术是用纳滤膜处理采油废水，可以使废水中有机物含量小于48mg/L，符合排放标准，而且通量大，水回收率高。

3.6 食品工业的应用

3.6.1 乳品加工

在奶制品加工过程中的含盐乳清的BOD达到45000mg/m³，不能直接排放，可以用纳滤膜进行分离，截留液乳清固含量达到21%，既解决了废水排放的问题，又回收了乳清，综合经济效益高于其他方法。

3.6.2 果汁浓缩

传统方法是采用蒸馏法或冷冻浓缩法浓缩果汁，不仅消耗大量能源，还会导致果汁风味降低，纳滤膜技术应用到果汁浓缩中，可以大大降低能耗，又可以保持果汁风味不变。如纳滤法可以将葡萄糖溶液由10%浓缩到45%，费用仅为通常蒸馏法的1/8。

纳滤膜作为新型的分离膜，以其优异的分离性能得到了广泛的应用，在降低能耗、环境保护、优化工艺和经济发展中必将发挥推动作用。