水處理技術(shù)中的膜分離技術(shù)探究

張　萌　田世烜　李宏偉　張蕓蕓

（1上海延華智能科技（集團）股份有限公司上海2000002恩德斯豪斯(中國)自動化有限公司上海200000 3上海凱夫環(huán)保科技有限公司上海200000）

水處理技術(shù)中的膜分離技術(shù)探究

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（1上海延華智能科技（集團）股份有限公司上海2000002恩德斯豪斯(中國)自動化有限公司上海200000 3上海凱夫環(huán)?？萍加邢薰旧虾?00000）

隨著生物科技的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)以其節(jié)能、高效、成本低以及清潔生產(chǎn)的特點被廣泛應(yīng)用于各種類型的水處理工藝中。

水處理；膜分離；反滲透

分離技術(shù)對于工業(yè)生產(chǎn)有著重要的意義，膜分離技術(shù)主要利用了不同生物膜具有不同的選擇透過能力的特質(zhì)，通過這種差異性特質(zhì)起到分離和提純的效果。隨著生物科技的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)以其節(jié)能、高效、成本低以及清潔生產(chǎn)的特點被廣泛應(yīng)用于各種類型的水處理工藝中。

1　幾種常見的膜分離技術(shù)

1.1膜分離技術(shù)的原理

膜分離技術(shù)的分離原理包含兩個方面，一方面是在物理性質(zhì)的篩選分離，在混合溶液中，不同的分子具有不同的體積、質(zhì)量，對同一生物膜的選擇透過能力不一樣，因此，在膜的篩選下可以對混合物中不同物理性質(zhì)的組成部分進行分類，另一方面則是在化學(xué)性質(zhì)的篩選分離，當(dāng)混合物中各種組分對膜的選擇透過性差異性較小時，通常利用其對膜的滲透速度來進行分離，如溶解速度和擴撒速度。通常情況下，利用化學(xué)性質(zhì)進行分離的材料膜的化學(xué)性質(zhì)會影響到分離效果。

1.2膜分離技術(shù)分類

目前已經(jīng)深入研究和開發(fā)的膜分離法主要有反滲透（RO）、電滲析（ED）、滲析（D）、微濾（MF）、滲透蒸發(fā)（PV）、超濾（UF）、氣體分離（GS）等等。根據(jù)膜分離的不同原理，可以將以上膜分離技術(shù)分為兩大類。

1.2.1是反滲透膜分離技術(shù)

例如納濾、超濾以及微濾都是采用的反滲透原理，反滲透技術(shù)是膜用于分離的最直接應(yīng)用之一，以外界壓力作為驅(qū)動力將溶液中的組分進行分離。反滲透膜分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)污水處理、含鹽廢水處理工藝中。反滲透分離設(shè)備的核心組成為反滲透的膜組件，反滲透膜本身的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)材料的相關(guān)特性對于反滲透性能有著重要的影響。目前在工業(yè)生產(chǎn)中最為廣泛應(yīng)用的反滲透膜為復(fù)合膜以及不對稱醋酸纖維素膜，相對而言，復(fù)合膜的水通量較高、pH適用范圍廣等優(yōu)勢，但不對稱醋酸纖維素膜的經(jīng)濟性更強，價格相對低廉，并且具備較高的抗氧化能力，使用廣泛。

1.2.2電滲析分離技術(shù)

電滲析技術(shù)是在電場作用的驅(qū)動下，由于離子交換膜的選擇透過性使溶液最終實現(xiàn)濃縮和淡化的一種膜分離技術(shù)。電滲析的基本原理是根據(jù)電場中，陰陽離子相互吸引的法則來進行分離。

2　膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

2.1工業(yè)污水處理

膜分離技術(shù)在工業(yè)污水處理中起到了重要的作用，隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展，工業(yè)污染問題日趨嚴重，尤其是對水資源的污染，工業(yè)生產(chǎn)過程中的污水中往往含有大量化學(xué)物質(zhì)、重金屬元素，這些污染物質(zhì)會對水體造成不可挽回的影響，嚴重影響到水體資源的安全性。以下簡要介紹膜分離技術(shù)在不同類型的工業(yè)污水處理中的應(yīng)用。

2.1.1含鹽工業(yè)污水

許多工業(yè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生數(shù)量巨大的含鹽污水，例如大部分有機化學(xué)試劑的生產(chǎn)、造紙工業(yè)生產(chǎn)、天然氣、石油工業(yè)生產(chǎn)等。處理含鹽廢水的方法通常采用的是（以膜分離、熱蒸發(fā)和離子交換等為主的）物化法以及生物法兩類。膜分離法中用于除鹽的技術(shù)主要有反滲透技術(shù)，該方法在除鹽的同時，還能夠回收廢水中的有用物質(zhì)，達到廢水的資源化利用，具有水的利用率高、除鹽過程易于控制、對鹽水濃度變化適應(yīng)性強等優(yōu)點。

反滲透膜分離技術(shù)在工業(yè)含鹽量高的污水處理的應(yīng)用原理為反滲透原理。一般意義上的滲透指的是不同濃度的溶液被半透膜隔開，低濃度會自動向高濃度擴散流動，而當(dāng)滲透進行到穩(wěn)定時，濃度高測與低濃度之間會產(chǎn)生滲透壓，如果在濃度高的一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，會發(fā)生濃度高向濃度低側(cè)的反向滲透現(xiàn)象。反滲透膜分離技術(shù)處理含鹽量高的工業(yè)污水的一般性流程為：首先通過工業(yè)廢水的元素分析和成分分析，根據(jù)工業(yè)廢水的相關(guān)特性，選擇相對的預(yù)處理方式，常用的預(yù)處理方法由殺菌處理、混凝沉淀等，盡量去除難溶于鹽的相關(guān)物質(zhì)，避免極端的pH值對膜產(chǎn)生不良影響，或者是膜污染。

2.1.2對有毒有害物質(zhì)工業(yè)廢水處理

例如紡織染料生產(chǎn)、造紙生產(chǎn)以及食品生產(chǎn)所產(chǎn)生的有害物質(zhì)的污水或者是需要回收利用廢水中的有用成分，最為常用的是超濾膜分離技術(shù)。超濾膜平均孔徑為3 nm～100 nm，可以截留水中大分子物質(zhì)、膠體、細菌等，在小孔徑范圍與反滲透膜重疊，在大孔徑范圍內(nèi)與微濾膜重疊，其截留機理主要是篩分作用。

2.2生活污水處理

城市生活會產(chǎn)生大量的生活污水，對生活污水進行污水處理可以實現(xiàn)對水資源的循環(huán)利用，同時也能夠減緩水污染問題，起到保護水環(huán)境的作用。膜分離技術(shù)在生活污水處理工藝中應(yīng)用廣泛。例如在城市污水處理工藝中就大量的應(yīng)用了微濾膜裝置，采用篩分原理,同時將壓力差作為助推力,實現(xiàn)膜分離。其技術(shù)原理和普通過濾方法基本一致,但其能將更小微粒過濾掉,是比較安全可靠的過濾技術(shù)。

3　結(jié)語

伴隨著膜分離技術(shù)的廣泛應(yīng)用，膜污染、成本高的問題也更加凸顯出來。但相信隨著膜材料的進一步革新，膜分離技術(shù)必然會朝著低成本、高效率的高能效技術(shù)方向發(fā)展，它必將會極大地推動工業(yè)和社會進步，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]續(xù)曙光,李鎖定,劉忠洲.我國膜分離技術(shù)研究、生產(chǎn)現(xiàn)狀及在水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)進展,2010,5(6):72-76.

[2]張力.膜分離技術(shù)處理含氰廢水[J].長春人學(xué)學(xué)報,2012,18(3): 82-83.