運用有機超濾膜處理廢水的要點

劉亞芹　梁斌

摘 要：傳統的廢水處理方法都采用物理方法或化學方法，凈化效果并不明顯，而且成本高，無法實現有效的控制，這促使有機超濾膜廢水處理方法應運而生，并逐漸成為一種重要的廢水處理方式。主要闡述了有機超濾膜的制備方法和運用有機超濾膜處理廢水的要點。

關鍵詞：有機超濾膜；廢水處理；超濾膜材料；防治技術

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.138

科學技術的迅猛發展促使膜分離技術不斷創新，并廣泛應用到各個領域，尤其是在廢水處理中取得了巨大的經濟效益和社會效益。為了更好地發揮分離膜的功能，提升廢水處理的效果，研究人員開始使用新型的有機材料來改進膜的組成，使膜分離技術得到更廣泛的應用。有機超濾膜的創新應用是膜分離技術的一項重大突破，改變了廢水處理的困難境地。

1 有機超濾膜的種類和制備

1.1 聚偏氟乙烯超濾膜

聚偏氟乙烯是一種結晶聚合物，結晶熔點為170 ℃，機械性能良好，化學穩定性和耐磨性都比較強，是一種常見的制模材料。聚偏氟乙烯在常溫的條件下不易被酸堿腐蝕，即使是在高達100 ℃的溫度環境下，其化學性能也不易改變，在脂肪烴、芳香烴等有機溶劑中也不易溶解，對各種射線輻射都具有良好的抵抗能力，因此，在膜分離技術中逐漸受到人們的重視。雖然聚偏氟乙烯具有上述優點，但是其親水性比較差，因此，制出來的分離膜在廢水處理中也容易受到污染，使產水量降低。為了改善聚偏氟乙烯的親水性能，研究人員將無機納米混合到聚偏氟乙烯中，通過無機納米顆粒的親水基團來提高聚偏氟乙烯分離膜的機械強度，進而提高分離膜的抗污染性和親水性。

1.2 聚醚砜超濾膜

聚醚砜材料可以制備成多種類型的膜，其耐熱、抗壓、抗氧化性能都比較好。聚醚砜材料的種種優點使其成為制備復合膜的理想材料，近幾年來對該材料的研究深度也逐漸增加。在聚醚砜超濾膜中加入耐高溫的雜萘聯苯可以有效增強分離膜的抗溶解性和耐腐蝕性，并且能夠承受的最高溫度也上升到300 ℃，從而使超濾膜能夠適應多種環境下的廢水處理工作。

1.3 聚乙烯醇超濾膜

聚乙烯醇材料內部嚴格的線性結構使其分子之間的氫鍵結合非常穩定。結構內部的羥基親水性能良好，可以降低成膜難度，因此常被用于親水膜的制作。由于聚乙烯醇超濾膜極易在水中溶解，因此，需要通過熱處理等加工工藝來改變其親水性能。在聚乙烯醇中加入納米二氧化硅不僅可以保留聚乙烯醇的親水性，還可以增加分離膜的抗污能力，納米二氧化硅聚乙烯醇的水通量和抗污染能力比一般的聚乙烯醇超濾膜都要高很多。

1.4 醋酸纖維素超濾膜

醋酸纖維素材料來源廣泛、價格低廉，因此，被廣泛用作超濾膜的制備材料。聚乙烯醇和醋酸纖維素結合可制備共混超濾膜，不僅具有極高的親水性和抗污性，而且滲透速率更高，除油率高達90%以上。

以上幾種就是常用的超濾膜材料，除此之外，有機高分子制模材料還包括聚酰胺類和纖維類等有機材料。有機材料具有天然的性能優勢，但是一些使用性質上的弊端還需要通過不斷的實驗研究來提高其物理性能，使其應用范圍更廣。

2 有機超濾膜處理廢水的工作原理

利用有機超濾膜進行廢水處理是借助膜兩側的壓力差所形成的推動力來分離溶液的。在靜壓差的環境下，溶液中的小分子從高壓側穿過膜到達另一側，溶液中的大分子由于粒徑大而被阻隔在高壓側，從而達到粒子分離的目的。運用超濾膜分離技術也能夠篩選出懸浮物，提升廢水處理效果。超濾膜的選取對超濾工藝的處理效果具有至關重要的作用，因此，對選取的超濾膜材料的化學性能和物理性能都具有非常嚴格的標準，首先使用的就是化學性質穩定，抗酸堿、抗高溫能力強且可以反復使用的有機超濾膜。

有機超濾膜處理廢水的工作流程是先將廢水進行沉淀，經過pH酸堿度調節和膜處理，再經過微生物反應池的處理，最后進入沉淀池降解分離，對排出的廢水進行回收或者再利用。超濾膜工藝結合微生物處理的方式，可以有效去除廢水中的細菌，簡化殺菌流程，降低成本，并保證經過處理的水符合凈化標準。

3 有機超濾膜在處理廢水中的要點分析

3.1 重金屬廢水的處理

重金屬加工和電鍍行業經常會產生一些重金屬廢水，如果對排放的廢水不加以及時凈化回收，將嚴重污染生態環境，影響污染水域動植物的生長。傳統的廢水處理方法不能一次性地過濾掉有害金屬，但利用超濾膜可以快速實現重金屬的回收，尤其是在處理含鋅廢水時，在進料中添加一些活性劑，使分離膜表面產生膠體，增加超濾膜的表面活性，就可以達到吸附鋅的目的。

3.2 制革廢水的處理

制革廢水的處理向來都是廢水處理的難點。制革廢水中含有高濃度的鹽分和大量的有機物，因此需要加強回收利用。利用超濾膜濾網對制革廢水進行預處理，可以大大降低硫酸鹽、石灰巖等物質的流失量，預處理之后的水90%以上都可以再利用。對處理環境設置適宜的操作壓力、pH值和溫度，可以有效提高鹽的析出效率。

3.3 造紙廢水的處理

造紙廢水不僅量大，而且也沒有一個比較適合的處理方法，超濾膜凈水技術的創新應用，使造紙廢水的回收利用率顯著提高，并且能夠降低能耗、簡化處理流程和凈化工藝，解決了廢水處理的一大難題。

3.4 含油廢水的處理

含油廢水來源廣泛，機械制造業的工件維修和清洗都會產生大量的含油廢水。含油廢水一般是以乳化油和漂浮油的形式存在，因此增加了廢水的分離難度，其中，分離難度最大的就是乳化油。由于傳統的電解分離成本比較高，因此常用超濾技術來分離油水。

4 超濾膜污染及防治技術

超濾膜經過長期的截留分子，很容易導致膜孔堵塞污染，分離性能也會隨之降低，因此，需要及時防治超濾膜的污染問題。在膜的清洗方式中，最便捷的就是化學清洗。化學清洗劑由于費用較低，因此成為了清洗超濾膜的首選方法。常見的化學清洗劑有鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液、異戊醇溶液等，將化學清洗劑和表面活性劑結合使用，共同處理超濾膜，可使膜通量迅速恢復，提高超濾膜的透水量。針對大分子的過濾錯流，一般采用超聲處理法，將超聲電功率控制和錯流速度控制在一定范圍內，以有效阻止膜污染的發展，穩定膜的過濾阻力。除了以上兩種方法外，對于投入使用沒多長時間的新膜，可以對膜內腔采用電鏡觀察的方法來分析膜的污染程度，并結合膜孔堵塞機理，找出造成膜孔生物堵塞的主要原因，并采取相應的措施來防止膜污染的進一步擴大。

5 結束語

有機超濾膜在廢水處理上與傳統的凈水方式相比具有明顯的優勢，可以有效提高凈水效率，實現水資源的回收利用，因此，有機超濾技術具有廣闊的發展前景。為了適應更加復雜的廢水處理情況，需要不斷研究新型的超濾膜材料，提高凈水效率，提升我國廢水處理的綜合能力。

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〔編輯：王霞〕