【杭州瑞纳纳滤膜设备】2013年3月29日讯。
纳滤类似于反渗透和超滤，均属于压力驱动的膜过程，但其传质机理却有所不同。一般认为，由于孔径较大，传质过程主要为孔流形式，而通常属于无孔致密膜，溶解－扩散的传质机理能成功解释其截留性能。
根据形式的不同，纳滤模型分为：基于扩展Nernst－Planck方程的模型，如杂化模型等；基于Maxwell－Stefan传递方程的模型，如MS模型；根据热力学和流体力学基本概念，另外建立通量公式的模型，如溶解－扩散模型、细孔模型等。
根据分离对象的不同，目前的传质机理可分成两类：当对象为非电解质溶液时，其传质模型不考虑电解质与膜表面电荷的静电作用，主要有摩擦模型、空间位阻－孔道模型、溶解－扩散模型、不完全溶解－扩散模型和扩散－细孔流模型等；当纳滤膜的分离对象为电解质溶液时，其传质过程受膜表面电荷与电解质电荷作用的影响很大，此时静电作用不能忽略，其代表性的传质模型有固定电荷模型、空间电荷模型、静电位阻模型和杂化模型等。
空间位阻－孔道模型
该模型假定多孔膜具有均一的细孔结构，溶质为具有一定大小的刚性球体，且圆柱孔壁对穿过其圆柱体的溶质的孔壁影响很小。该模型需知道膜的微孔结构和溶质大小,然后就可运用细孔模型计算出膜参数，从而得知膜的截留率与膜透过体积流速的关系。反之，如果已知溶质大小，并由其透过实验得到膜的截留率与膜透过体积流速的关系从而求得膜参数，也可以借助于细孔膜型来确定膜的结构参数。在该模型中孔壁效应被忽略，仅对空间位阻进。
膜过程的不可逆热力学模型
对于液体膜分离过程，其传质现象通常用非平衡热力学模型来表征。纳滤膜分离过程与微滤、超滤、反渗透膜分离过程一样，以压力差为驱动力，其通量可以由非平衡热力学模型建立的现象论方程式来表征，方程式中的系数被称为膜的特征参数，膜特征参数可以通过关联膜过滤实验数据求得，如可根据纯水透过实验数据确定膜的纯水透过系数。根据膜对单组分溶质的截留率随溶剂透过通量变化的实验数据关联得到膜的反射系数和溶质透过系数。如果已知膜的结构特性，上述膜特征参数则可以根据数学模型来确定，从而无需进行实验即可表征膜的传递分离机理。表述膜的结构特性与特征参数之间关系的数学模型有电荷模型、细孔模型等。
溶解－扩散模型
溶解－扩散模型。该模型假定溶质和溶剂溶解在无孔均质的膜表面层内，然后各自在化学位的作用下透过膜，溶质和溶剂在膜相中的扩散性存在差异，这些差异对膜通量的影响很大。该模型是以纯扩散为基础的模型，适用于水含量（容纳量）低的膜。不完全的溶解－扩散模型。该模型是溶解－扩散模型的扩展，它把溶剂和溶质在微孔中的流动也包括进去。该模型承认在膜的表面存在不完善、不完美之处（缺点、孔），溶剂和溶质可通过它们流过。
扩展的Nernst－Plank 方程模型
扩展的Nernst－Plank方程用于描述离子通过荷电膜的传递。该模型忽略加压扩散的局部相关性，同时认为膜内各种离子满足电中性条件，它是纳滤法处理含盐溶液过程中传质的基础，但因在模型中涉及十几个参数，无法得到准确定量值，即使是简单的二元混合物在等温情况下也含七个参数，难以求解，因而很少应用。但利用该模型可定性地了解传质过程中的特点和分离趋势。
Donnan 平衡模型
将荷电基团的膜置于盐溶液时，溶液中的反离子在膜内的浓度大于其在主体溶液中的浓度，而同名离子在膜内的浓度低于其在主体溶液中的浓度。由此形成了Donna位差，阻止了同名离子从主体溶液向膜内的扩散。为了保持电中性，反离子同时被膜截留。该模型是把截留率看作膜的电荷容量、进料液中溶质的浓度以及离子的荷电数的函数来进行预测的，但没考虑扩散和对流的影响，而这些作用在真实的荷电膜中的影响不容忽视。
静电排斥和立体位阻模型
该模型既考虑了细孔模型所描述的膜微孔对中性溶质大小的位阻效应，又考虑了固体电荷所描述的膜的带电特性对离子的静电排斥作用，因而该模型能够根据膜的带电细孔结构和溶质的带电性及大小来推测膜对带电溶质的截留性能。为了检验该模型，Wang等[11]选择几种有机电解质作为示踪剂加入到氯化钠溶液中，进行了数种品牌纳滤膜的透过实验。实验数据结果与模型预测结果吻合较好，因此静电排斥和立体位阻模型可以较好地描述纳滤膜的分离机理。
电荷模型
据对膜内电荷及电势分布情形的不同，电荷模型分为空间电荷模型和固定电荷模型。空间电荷模型最早由Osterle等提出，该模型假设膜由孔径均一而且其壁面上电荷均匀分布的微孔组成，微孔内的离子浓度和电场电势分布、离子传递和流体流动分别由Poisson－Boltzmann方程、Nernst－Plank方程和NavierStokes方程等来描述。空间电荷模型是表征电解质及离子在荷电膜内的传递及动电现象的较为理想的模型。Ruckenstein等运用空间电荷模型进行了电解质溶液渗透过程的溶剂（水）渗透通量、离子截留率及电气粘度的数值计算等，讨论了膜的结构参数及电荷密度等影响因素。Anderson等根据空间电荷模型对微孔荷电膜的动电现象进行了较为详细的数值计算，并对根据双电层理论推导的膜的表面Zeta电位与膜的流动电位关联方程Helmholtz－smoluchowsk式的适用范围进行了讨论。Smit等将空间电荷模型与非平衡热力学模型相结合，从理论上描述了反渗透过程中荷电膜膜内离子的传递现象。但是由于运用空间电荷模型时,需要对Poisson－Boltzman方程等进行数值求解，其计算工作十分繁重，因此它的应用受到了一定的限制。
在固定电荷模型中，假设膜相是一个凝胶层而忽略膜的微孔结构，膜相中电荷分布均匀，仅在膜面垂直方向因Donnan效应和离子迁移存在一定的电势分布和离子浓度分布。该模型的特点是数学分析简单，未考虑结构参数（如孔径），假定固定电荷在膜中分布是均匀的，有一定的理想性。当膜的孔径较大时，固定电荷、离子浓度以及电位均匀分布的假设不能成立，因而固定电荷模型的应用受到一定限制。
