一种基于等电点识别的纳滤分盐工艺确认方法技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种基于等电点识别的纳滤分盐工艺确认方
法。
背景技术
随着社会对环保技术要求的日益提高，分盐技术越来越受到不同行业的关注，尤
其是一些产生含盐废水或混合盐废水的行业，如煤化工、电镀、印染等。按照现阶段环保要
求的发展趋势，零排放是必然的发展要求，在此中间，只有通过先进合理的分盐技术，才能
高效的完成最终的减量化及零排放，同时某些行业还可回收有经济价值贵重金属或高纯度
无机盐。
现有的分盐技术主要有化学沉淀法分盐、膜法分盐等。化学沉淀法分盐指的是向
混合含盐废水中投加某些化学物质，使它和废水中欲去除的污染物发生直接的化学反应，
生成难溶于水的沉淀物而使污染物分离除去的方法。但由于化学沉淀法普遍要加入大量的
化学药剂，并成为沉淀物的形式沉淀出来，这就决定了化学沉淀法处理后的废水会存在大
量的二次污染。膜法分盐主要是指纳滤膜分盐技术，其过程一般为：通过预处理将物料做澄
清过滤，经过滤的物料进入纳滤膜进行分离，一般一价盐更容易通过纳滤膜，而二价盐则更
容易被纳滤膜所截留。在很多分盐工艺的选择上膜法分盐都具有技术优势，但工艺制定以
及选膜过程是一项繁杂的系统工作，纳滤膜的选择多种多样，膜分离特性有个体化差异，但
这种差异只能通过大量的实验进行筛选，耗费时间长，且成功率较低，缺乏科学的方法指
导，并且受膜组件固有特性的限制，很可能所有经过选择的膜都不适合工艺需求或者效率
低下无法满足分离目标。工艺制定往往依靠经验，成功率低，筛选膜过程复杂，工艺制定过
程复杂，效率低缺乏科学的工作流程。
因此，如何解决上述问题，是是本领域技术人员着重要研究的内容。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种以膜表面等电点为参
照，制定科学的标准化流程方法，快速准确的确定工艺方案，提高纳滤分盐工艺确认的成功
率的一种基于等电点识别的纳滤分盐工艺确认方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于等电点识别的纳滤分盐工
艺确认方法，由以下步骤组成：
步骤一、 膜的筛选：基于对不同膜表面等电点的识别，测定不同膜对物料的初始分离
系数；根据优选原则为初始分离系数大、相对等电点小的膜，并将膜分为I类膜、类膜、
类膜和类膜；
步骤二、工艺参数的优化：对选定的类膜和类膜进行工艺参数的优化，进行优化
的参数包括运行压力、运行流量、运行温度及被分离物料的PH值；
步骤三、工艺流程的确认：根据步骤一确定膜种类，I类膜直接使用；类膜和类膜
进行步骤二中的工艺参数优化；类膜直接弃用。
上述技术方案中，相关内容解释如下：
1、上述方案中，所述膜表面等点电指的是膜表面带有电荷，当在某一PH值下，膜表面为
电中性，此时的PH值为该膜表面等电点。而膜表面等电点测量难度较大，不适合作为实际操
作参数，因此提出相对等电点，如NaCl分子量为58.5，纳滤膜截留率（分子量）一般为200，然
而纳滤膜对于2000ppm NaCl均具有一定的截留率，这主要是膜表面带有电荷所导致的，膜
表面带有负电荷，因此我们用2000ppm NaCl的截留率间接表示膜的带点性及等电点，一般
的当2000ppm NaCl截留率为50%左右时，膜的等电点为4～5，所以一般的在同样截留分子量
的膜中，如果2000ppmNaCl的截留率越高，说明膜表面带负电荷越多，等电点越小。
2、上述方案中，所述初始分离系数是指，设A为二价离子或多价离子，B为一价离子，则
膜对两种物质的截留率分别为RA和RB，那么初始分离系数即为RA/RB，初始分离系数越大，
则越说明该工艺的可行性越大。
3、上述方案中，所述步骤一中的I类膜为必选膜，类膜为优选膜，类膜为次选
膜，类膜为放弃膜。对可能被使用的几种膜进行相对等电点的测试，以及针对被分离物料
测定初始分离系数，根据以下原则优选出最佳膜供下一流程使用；
在相对等电点和初始分离系数两种特性中，优先考虑初始分离系数，其次考虑相对等
电点，如果筛选膜的分离系数已经满足工艺需求，那么可选择相对等电点更低的膜，以便于
有进一步优化的空间，此类膜定义为类膜；如果不满足工艺需求，那么同样选择相对等电
点低的膜，这样进入到下一优化流程后仍有优化改进的空间，此类膜定义为类膜；根据优
选原则，如果无类膜类膜，那么可以考虑类膜，这类膜还具有进一步调整优化的可能
性，可以尝试进入下一步流程进行优化。如果判断膜为类膜，则放弃该膜的进一步优化的
可能性，减少不必要的时间浪费。
4、上述方案中，所述步骤二中，工艺参数优化流程包括运行压力、运行流量、运行
温度、被分离物料的PH值，较其他工艺确定方法更加全面、系统。
调整被分离物料的PH值指在所述被分离物料中加入酸性物质或碱性物质，并且不
局限于列出物质；是参照等电点理论进行的参数优化。将被分离物料的PH值控制小于所选
定的类膜或类膜的等电点，则所选定的类膜或类膜的表面带正电荷；将被分离物
料的PH值控制大于所选定的类膜或类膜的等电点，则所选定的类膜或类膜的表
面带负电荷。
5、上述方案中，对选定可进入优化流程的膜进行工艺参数的优化
、调整运行压力的可控范围：在取得合理回收率的同时，考察是否影响物料的初始分
离系数，优先选择最佳初始分离系数对应的运行压力；
、调整运行流量的可控范围：考察是否影响初始分离系数，优先选择最佳初始分离系
数对应的运行流量；
、调整温度的可控范围：考察是否影响初始分离系数，优先选择最佳初始分离系数
对应的运行温度；
、调整物料的PH值：可加入HCl、H2SO4、柠檬酸等酸性物质，或NaOH、KOH、NaCO3、NH3·
H2O等碱性物质，对被分离物料进行PH的调节，一般的如果将被分离物料PH值控制在小于膜
的等电点，那么纳滤膜表面通常带正电荷，如果将被分离物料PH值控制在大于膜的等电点，
那么纳滤膜通常带负电荷，以此原则考察是否影响分离系数，优先选择最佳分离系数对应
的运行PH。
6、上述方案中，所述步骤三中， 类膜可直接使用，也可进入步骤二进行参数优
化，类膜和类膜需进行参数的优化，满足工艺需求的可完成工艺的确认，不满足的则
说明工艺确认失败，重新选定其他组件，而类膜则直接弃用。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
1、本发明工艺确认方法是一套系统的流程：包括膜的筛选和工艺参数的优化。膜的筛
选流程是基于对膜表面等电点的识别，及初始分离系数的测定，根据工艺成功的可能性将
膜分为类膜、类膜、类膜、类膜四个类别，能够非常明确的指导工艺确认的方向，提
高方案确认的成功率及工作效率。膜的筛选流程，直观系统的反应筛选的方向与目标，使用
便捷易于理解。工艺参数的优化流程，全面、系统，可准确的确定最优的参数方案。
2、本发明工艺确认方法通过对纳滤膜本身的等电点识别、操作参数的控制，以及
对被分离物料的PH控制来达到优化分离效果，实现特定分离目标的一种工艺确认方法，该
方法是一种基于纳滤技术，并建立在膜表面等电点为参照的基础上，优化控制分盐的工艺
流程，能够增强分盐技术的主观可控性和目的性，实现快速高效确认纳滤分盐工艺的技术
方法，减少不必要的工作，提高工艺确认的速度及方案确认的成功率。
3、本发明工艺确认方法种对不同物质PH的调节，可针对不同的被分离物料体系灵
活添加，达到最优效果。整体方法科学、系统，易于理解掌握，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明中膜的筛选流程示意图；
图2是本发明工艺参数优化流程示意图；
图3是本发明工艺确认流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明
书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以
配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实
施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调
整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技
术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及
“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的
改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
一种基于等电点识别的纳滤分盐工艺确认方法，由以下步骤组成：
步骤一、 膜的筛选，如图1所示：基于对不同膜表面等电点的识别，测定不同膜对物料
的初始分离系数；根据优选原则为初始分离系数大、相对等电点小的膜，并将膜分为I类膜、
类膜、类膜和类膜；
步骤二、工艺参数的优化，如图2所示：对选定的类膜和类膜进行工艺参数的优
化，进行优化的参数包括运行压力、运行流量、运行温度及被分离物料的PH值；
步骤三、工艺流程的确认，如图3所示：根据步骤一确定膜种类，I类膜直接使用；类膜
和类膜进行步骤二中的工艺参数优化；类膜直接弃用。
所述膜表面等点电指的是膜表面带有电荷，当在某一PH值下，膜表面为电中性，此
时的PH值为该膜表面等电点。而膜表面等电点测量难度较大，不适合作为实际操作参数，因
此提出相对等电点，如NaCl分子量为58.5，纳滤膜截留率（分子量）一般为200，然而纳滤膜
对于2000ppm NaCl均具有一定的截留率，这主要是膜表面带有电荷所导致的，膜表面带有
负电荷，因此我们用2000ppm NaCl的截留率间接表示膜的带点性及等电点，一般的当
2000ppm NaCl截留率为50%左右时，膜的等电点为4～5，所以一般的在同样截留分子量的膜
中，如果2000ppm NaCl的截留率越高，说明膜表面带负电荷越多，等电点越小。
所述初始分离系数是指，设A为二价离子或多价离子，B为一价离子，则膜对两种物质的
截留率分别为RA和RB，那么初始分离系数即为RA/RB，初始分离系数越大，则越说明该工艺
的可行性越大。
所述步骤一中的I类膜为必选膜，类膜为优选膜，类膜为次选膜，类膜为放
弃膜。对可能被使用的几种膜进行相对等电点的测试，以及针对被分离物料测定初始分离
系数，根据以下原则优选出最佳膜供下一流程使用；
在相对等电点和初始分离系数两种特性中，优先考虑初始分离系数，其次考虑相对等
电点，如果筛选膜的分离系数已经满足工艺需求，那么可选择相对等电点更低的膜，以便于
有进一步优化的空间，此类膜定义为类膜；如果不满足工艺需求，那么同样选择相对等电
点低的膜，这样进入到下一优化流程后仍有优化改进的空间，此类膜定义为类膜；根据优
选原则，如果无类膜类膜，那么可以考虑类膜，这类膜还具有进一步调整优化的可能
性，可以尝试进入下一步流程进行优化。如果判断膜为类膜，则放弃该膜的进一步优化的
可能性，减少不必要的时间浪费。
所述步骤二中，工艺参数优化流程包括运行压力、运行流量、运行温度、被分离物
料的PH值，较其他工艺确定方法更加全面、系统。
调整被分离物料的PH值指在所述被分离物料中加入酸性物质或碱性物质，并且不
局限于列出物质；是参照等电点理论进行的参数优化。将被分离物料的PH值控制小于所选
定的类膜或类膜的等电点，则所选定的类膜或类膜的表面带正电荷；将被分离物
料的PH值控制大于所选定的类膜或类膜的等电点，则所选定的类膜或类膜的表
面带负电荷。
对选定可进入优化流程的膜进行工艺参数的优化
、调整运行压力的可控范围：在取得合理回收率的同时，考察是否影响物料的初始分
离系数，优先选择最佳初始分离系数对应的运行压力；
、调整运行流量的可控范围：考察是否影响初始分离系数，优先选择最佳初始分离系
数对应的运行流量；
、调整温度的可控范围：考察是否影响初始分离系数，优先选择最佳初始分离系数
对应的运行温度；
、调整物料的PH值：可加入HCl、H2SO4、柠檬酸等酸性物质，或NaOH、KOH、NaCO3、NH3·
H2O等碱性物质，对被分离物料进行PH的调节，一般的如果将被分离物料PH值控制在小于膜
的等电点，那么纳滤膜表面通常带正电荷，如果将被分离物料PH值控制在大于膜的等电点，
那么纳滤膜通常带负电荷，以此原则考察是否影响分离系数，优先选择最佳分离系数对应
的运行PH。
所述步骤三中，类膜可直接使用，也可进入步骤二进行参数优化，类膜和类
膜需进行参数的优化，满足工艺需求的可完成工艺的确认，不满足的则说明工艺确认失败，
重新选定其他组件，而类膜则直接弃用。
实施例一：
纳滤膜分离Na2SO4及NaCl的混合溶液的工艺确认法：
膜的筛选，选择某纳滤膜卷式NF2540组件，经过测试该膜对两组分的初始分离系数2.5
左右,可以满足工艺需求，可直接使用；同时经过各工艺参数的优化，发现在运行压力达到
15Bar以上，运行流量在1m3/h左右，运行温度30～35摄氏度，HCl将PH调节为5时，初始分离
系数增加至2.8，最后确认为最优分离工艺方案。
实施例二：
纳滤膜分离Mg2+及Li+的混合溶液的工艺确认方法：
膜的筛选，选择某纳滤膜卷式NF2540组件，经过测试该膜对两组分的初始分离系数1.3
左右,且相对等电点检测中，2000ppmNaCl的截留率为60%，可以尝试通过各个工艺参数的优
化，提高初始分离系数，发现在运行压力达到15Bar以上，运行流量1m3/h左右，温度25～35
摄氏度，HCl将PH调节为4左右时，初始分离系数增加至1.9，最后确认为最优分离工艺方案。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟
悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完
成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。