膜分離技術在工業水處理中的運用研究

袁李圣

摘 要：在工業水處理中，膜分離技術具有重要意義，它對于提高水質、降低資源消耗以及提高環保性方面都具有重要作用。在工業水處理過程中，膜分離技術的主要運用包括有機化工廢水處理、輕工廢水處理以及冶金和電鍍廢水處理三個方面。

關鍵詞：膜分離技術；工業水處理

自上世紀60年代開始，膜分離技術逐漸發展起來。作為一種新的廢水分離技術，膜分離技術歷經半個多世紀發展，已經在眾多領域中被應用。從膜分離技術誕生起，其優越性就顯現出來，作為一種清潔、節能的分離技術，膜分離技術的主要優勢在于制作工藝簡單、成本低廉、避免資源過度消耗以及綠色環保等特點，不僅能有效凈化工業廢水，還能合理地回收廢水中的有用物質。因此在我國的工業水處理過程中，采用膜分離技術正逐漸成為主流趨勢。

一、膜分離技術概述

（一）基本內容

膜分離技術的制造工藝較為簡單，所用材料也很容易制得。運用一張具有選擇通過性的薄膜，在對其進行較為復雜的加工之后，經外力推動分離混合液，在對混合液進行分解后，通過其它工藝進行提純精加工，這樣一來就可以實現工業水處理。在進行混合物分離時，由于其物理性質的區別，分離的工藝也會隨之轉變。作為新興的分離技術，膜分離技術能夠對混合液中具有不同物理性質和化學性質的成分進行分離[1]。關于膜分離的原理，主要是由于溶液的不同成分具有不同的滲透性能，因此它們對膜的選擇也存在區別，利用這一區別，就能夠精確控制分離的物質。

（二）基本特點

第一，通過膜分離技術過濾的工業水具有較高水質。傳統分離技術最多能夠做到微米級分離，并且成本較高；但膜分離技術則可以對具有較高沉淀的納米級物質進行準確分離。因此膜分離技術不但能夠有效過濾工業水中的毒物、色度等，還能有效過濾工業水中的病毒病菌及有機物。

第二，膜分離技術對資源的消耗較小。傳統分離技術在處理工業水的過程中，主要通過吸收、萃取等方式進行物質提取，從而實現分離；但膜分離技術則不會因使用而導致自身性能的改變，可以重復利用多次，相對而言降低了消耗量。另外，膜分離技術對溫度的要求不苛刻，因此也可以減少熱消耗。

第三，膜分離技術具有綠色環保特點。和傳統分離技術比起來，膜分離技術具有較高的工作效率，通常不會因設備過大而占據較大面積。而在化學用藥方面，膜分離技術不需要再添加化學藥劑，因此也不會在處理工業水的過程中再產生新的有害物質，從而達到環保要求。

二、膜分離技術在工業水處理中的應用

（一）有機化工廢水處理

在處理有機廢水的過程中，膜分離技術對于染料、含酚廢水及硝基苯氨廢水等工業廢水的處理方面具有明顯效果。楊品釗等人在運用膜技術處理工業廢水時，以蘭-113B作為表面活性劑，選擇氫氧化鈉作為內相試劑的組成溶液，對含硝基廢水進行處理，同時對傳質動能學進行研究。萬印華等人對處理高濃度含酚廢水時采用膜技術的效果進行研究，最終除酚率超過99.9%，證明膜技術在處理含酚廢水方面具有非常好的效果，并且具有較高的經濟效益和較高的環境效益。魯軍等人研究了采用膜分離技術處理高濃度含鹽工業廢水的效果，主要為4-硝基甲苯-2硫磺（NTS），最終證明NTS的去除率超過了99%。潘碌亭等人通過運用膜技術處理工業廢水，對膜處理后的乳液進行低電壓破乳，得到濃縮溶液，實現了對工業廢水的綜合利用[2]。沈力等人對膜技術處理硝基苯胺廢水的能力進行了研究，表面活性劑為蘭-113B，萃取劑為溶劑油，內相試劑為鹽酸，此次處理溶液濃度為250mg/L，當進一步處理廢水后，廢水達到了國家排放標準。

（二）輕工廢水處理

在進行輕工廢水處理時，主要的廢水類型包括檸檬酸廢水、造紙廢水等輕工廢水，都充分應用了膜技術。張芳等人對草漿CEH漂白廢水的超濾處理進行相應研究，當通過A膜和C膜作為一、二級聯合處理CEH漂白廢水，膜通量為16L/（m2·h）時，對溶液中主要污染成分BOD5的去除率超過了60%，對主要污染成分CODcr的去除率為85%以上，對主要污染成分TOC的去除率超過了70%。薛建軍對單陽膜處理造紙輕工廢水的效果進行研究，經過試驗，單陽膜技術不僅有效回收了紙質過程中殘留的化學藥品，還能夠極大地降低主要污染物CODcr的含量，效果十分明顯[3]。而潘碌亭等人通過運用膜分離技術對檸檬酸廢水進行處理研究，成功將溶液中的檸檬酸提取出來，同時有效降低了廢水的主要污染物CODcr，這對于經濟效益的提升和環境效益的保持都具有重要意義。

（三）冶金和電鍍工業廢水處理

采用膜分離技術，除了能夠使電鍍及冶金廢水最終達到能夠排放的標準之外，還可以對有用物質進行合理回收利用。Lahiere等人通過運用陶瓷膜的方式，對廢水中所含重金屬離子進行分離處理，主要方法為：加入堿性物質中和溶液，使溶液產生氫氧化物，再運用兩種孔徑的膜分別過濾，兩種孔徑分別為1.4和0.8。這樣一來，重金屬溶液中氫氧化物的含量就會從原先的0.01%以上下降至0.002‰不到。Chai等人通過運用RO過濾膜處理含銅廢水中的有害物質，經過試驗研究，溶液中銅的濃度在進行膜處理后，由原來的超過300mg/L下降為4mg/L以下，達到了99%以上的去除率[4]。

三、案例簡析

以某煤化工集團為例，該集團自2011年-2016年年平均產醋酸40萬噸，工業水處理凈化系統包括1座原水凈化站以及預脫鹽水站項目。

該集團工業水處理項目主要采用的工藝裝置為賽諾中空纖維膜超濾系統，有效運用了膜分離技術對工業廢水進行凈化處理。在采用膜分離技術后，具體處理效果如下：

此項目每小時可處理3萬噸廢水，每套使用賽諾膜SMT600-P50組件104支，總共4套組件，使用膜量416支組件，運行通量為63.2LMH，回收率在95%以上。后期反滲透項目的處理量達到每日2.8萬噸工業水，每套使用陶氏BW30-365-FR膜315支，總共4套，使用膜量1260支，運行通量20LMH，回收率在75%以上。該項目完全能夠穩定處理每日3萬立方米工業水，并且在水成分復雜的情況下依然可以正常穩定運行，排放水完全符合國家標準。

結束語

綜上，采用膜分離技術已經成為新時期重要的工業水處理方式，膜技術的發展，不但推動了社會經濟的和科技的發展，同時也為我國實現可持續發展目標，打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1] 康為清，時歷杰，趙有璟等.水處理中膜分離技術的應用[J].無機鹽工業，2014，46（5）：6-9.

[2] 王少兵，王厚朋.膜分離技術在化學工業中的應用[J].當代石油石化，2016，24（5）：26-31.

[3] 范胤禎.工業水處理中膜分離技術的應用研究[J].化工管理，2014，（12）：84-84.