什么是納濾？

納濾 (NF) 是一種在眾多行業中被用于過濾液體的半透膜（一種超薄選擇性屏障）。納濾孔徑在1~10 nm之間，介于反滲透和超濾，是第二致密膜。納濾膜可提供多種構型：最常見的是螺旋纏繞式，但自Pentair X-Flow于2013年推出以來，中空纖維式納濾膜一直在市場上占有較大份額。市場以有機聚合物納濾為主，同時也存在其它材料，包括陶瓷和纖維素。

 通過加壓推動液體通過膜：直徑小于納濾膜孔徑的顆粒將會通過，而直徑大于納濾膜孔徑的顆粒則會被截留。顆粒不僅可以通過尺寸排阻被截留，還可能會根據它們的電荷或化學親和性選擇性吸引或排斥某些污染物，以膜表面化學效應被截留。

 納濾可以提高水質，并且它比反滲透 (RO) 能耗更低。對于處理一些不需要去除高鹽度的水來說，納濾膜可以作為RO有效的替代膜，具有去除細菌、病毒、有機物和二價離子的能力。

水處理行業中納濾應用

納濾最初用于石油和天然氣行業中硫酸鹽去除，但現在用于水處理行業，例如，水軟化、飲用水和處理大量工業廢水和鹽水。最近，納濾還被用于去除飲用水中出現的新興污染物。

納濾技術首先可以回收適合再利用的高質量水，符合循環經濟理念，亦可通過回收其它資源（如，生物資源、礦物和化學品）而逐漸在市場上受到關注。此處，探討可以通過納濾技術回收的4種新興資源：鋰、靛藍染料、苛性鈉和再生肥料。

苛性鈉

苛性鈉，也被稱為氫氧化鈉（NaOH），是一種多用途堿性鹽，可以腐蝕和溶解有機和無機材料。因此，它在各個行業中用于清潔、去脂和剝離過程。將苛性鈉排入廢水會對環境和人類健康造成傷害：它會提高水體pH值，導致水體極度堿化。如果與某些化學物質相互作用，它還會產生有毒和持久性副產品，例如，氯代烴。特別是在歐洲，由于烏克蘭戰爭造成的能源和天然氣價格上漲，苛性鈉供應鏈變得越來越貴并具有挑戰性。

 由于廢棄苛性鈉中存在高濃度污染物，因此，通常不能在工業生產中再次使用。相反，排放時還需要添加其它化學物質，如，鹽酸或硫酸，以中和堿性。然而，使用納濾技術，可以通過去除雜質來回收和再利用廢棄的苛性鈉。這對終端用戶來說有多重好處；可以輕松達到排放標準，最大限度地減少化學品投加和處理成本，并通過減少對新化學品的運輸來減少工廠的碳足跡。苛性鈉最大地區消費者之一是南亞，該地區存在大量紡織業。在這里，苛性鈉溶液不僅用于清潔，還是紡織制造的關鍵部分，尤其是漂白處理過程中它可以提高棉纖維強度、光澤和染料親和性。

 NX Filtration已經將其dNF40膜元件應用于印度Jetput地區一座進水含有大量紡織廢水的普通處理中（CEPT）中，以回收苛性鈉。這些dNF膜在極端pH值下具有較強的穩定性，非常適合該處理工藝。另一個商業案例是Koch Separation Solutions（KSS），該公司為紡織、食品和飲料行業提供其Causti-COR納濾膜系統。該系統使用螺旋式納濾膜，KSS聲稱可以回收高達95%的苛性鈉以供再利用，并具有不到18個月的成本回收期。2020年，KSS還與孟加拉國Waste 3R Engineering + Solutions（W3RES）建立了合作伙伴關系，重點關注紡織行業中靛藍染料和苛性鈉的回收。

 鋰

隨著去碳化進程加快，特別是電動汽車和可再生能源存儲需求增加，鋰作為是一種重要的金屬，市場價值正在迅速提升。傳統鋰提取是一個巨大的污染過程，并且其供應鏈是分散的。

鋰主要從玻利維亞、阿根廷和智利（"鋰三角"）富含碳酸鋰的鹵水中開采出來，然后運輸到鋰業大國——中國進行加工和出口。隨著行業對更環保鋰資源的尋找，非傳統理源正變得越來越具有吸引力，如，從地熱、石油和天然氣、采礦和海水淡化鹵水中回收。

 雖然與其它技術相比不完全適用于新興模式，但直接鋰提取（DLE）正在成為鋰業的主流。DLE提供了顯著的環境效益，如，減少水消耗和降低碳足跡。同時，與傳統蒸發池相比，可加快回收和濃縮的速度。

 上述這些優點正在引領市場風向，智利政府最近表示支持DLE而不是其它技術。與傳統鋰提取方法不同，DLE不使用需要長達18個月的太陽能蒸發池來濃縮鹵水，而是通過膜和離子交換等技術直接提取鋰。

 水行業各種NF供應商，如，DuPont和Koch Separation Solutions等老牌企業，以及英國初創企業Evove，正在通過利用其膜組合的DLE工藝向鋰業進軍。Evove的DLE解決方案之關鍵是其高選擇性鋰膜，加利福尼亞州和加拿大項目處于規劃階段，未來市場在拉丁美洲和澳大利亞。Evove的3D打印、陶瓷Separonics膜將分別在2024年和2025年進行試點和商業化，同時，即將開展的項目將使用納米過濾膜，其增強型氧化石墨烯涂層具有高鋰選擇性。在歐洲，DuPont與Vulcan能源公司合作，在德國上萊茵河谷測試并擴大地熱鹵水DLE工藝研究。

再生肥料

肥料中關鍵營養物質-——磷正在變得稀缺，引起了人們對長期糧食安全的擔憂。磷是一種有限資源，來自于磷礦開采。隨著全球磷儲量減少，并局限于個別地區，供應鏈也變得很脆弱。同時，這一珍貴營養物質過度集中正對生態系統造成嚴重破壞，通過富營養化過程對水體造成嚴重污染。通過捕捉和回收這一營養物質來創造生物資源，可以同時解決兩個挑戰：糧食安全和環境退化。

 盡管納濾不是再生肥料生產的基本工藝，但它可以通過去除雜質和濃縮消化液中的營養物質來創造更高質量的產品。通過混凝-絮凝方法，原料會被殘留化學品污染，而納濾通過膜進行物理分離而不是化學分離，從而避免了這一問題。除了創造高質量生物資源，為終端用戶創造利潤外，排放水質量也得到改善，生物固體處理成本也有所減少。

 美國初創公司ZwitterCo是該應用的市場領導者。作為超級過濾賣家，它的膜位于納濾和超濾之間、更偏向超濾一側。該膜是由極其疏水的高聚物制成，這使它們很適合去除大分子有機物，如，蛋白質、脂肪和油脂。ZwitterCo生產膜在北美有各種案例，包括最近與Digested Organics合作，在北美最大的消化液-營養物回收廠安裝其超濾膜。

靛藍染料

靛藍，是一種制造經典牛仔褲的經典染料，是全球紡織業的主力軍。眾所周知，紡織品制造需要大量用水，大量的靛藍染料隨之流失到廢水中。無論染料是合成的還是天然的，由于其購買成本高，這種損失對紡織品制造商來說是一種相當大的浪費。此外，廢水中的染料即使在低濃度水平也是有毒的，它污染了本就稀缺的淡水資源，從而通過阻礙陽光進入水體而抑制光合作用。

 紡織行業廢水的監管越來越為嚴格，印度、孟加拉國和中國都在倡導零排放或最小液體排放。納濾技術不僅可以用于處理廢水，以便再利用，而且可以回收廢水中攜帶的染料。因此，這不僅可以減少最終用戶染料、排放和處理成本，還可以降低用水量，這在大多數紡織中心位于水資源匱乏地區的情況下尤為重要。

 染料去除是市場上大多數納濾膜的標準功能，但僅有一些市場參與者，包括NX Filtration，提供用于回收和再利用染料的方案。盡管Koch Separation Solutions也提供了靛藍回收系統，但其使用納濾技術僅用于染料去除，而超濾技術則用于回收。

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