淺析膜分離技術在水處理工作中的運用

符 鵬

隨著我國工業的發展，廢水處理成為廣泛關注的問題，廢水不經處理對外排放，會污染地下水、河水、海水，導致環境惡化，若人飲用被污染的水，對身體健康將帶來不良影響。水處理工藝中，膜分離技術的應用能夠極大地分離出水中的污染物質，進而對這些物質進行回收利用，治理污染的同時提升企業經濟效益。因此，對膜分離技術在水處理工作中的應用進行分析，意義深遠。

1 膜分離技術的應用原理

膜分離技術主要是在混合物當中，針對不同氣體或者液體進行組分，膜能夠選擇滲透，對不同物質的滲透作用存在差異，膜分離技術能夠借助膜，選擇性滲透不同物質，其推動力是外界的能量、化學位差。針對多組分混合氣體和液體進行分離，進行進一步分級、提純，在污水處理、食品、能源、醫藥等產業中得到廣泛應用，在長期應用中也得到了迅速發展。圖1為膜分離技術在某工業廢水處理工作中的應用示意圖。

圖1 膜分離技術在某工業廢水處理工作中的應用示意圖

2 膜分離技術特點

膜分離技術屬于一種新型的分離凈化方法，與傳統的分離技術相比，該技術原理相對簡單，能耗相對較低，不會產生二次污染，有較好的分離和凈化效果。膜分離技術功能較多，能夠對氣體、液體混合物進行分離、濃縮等，但其具體操作過程十分簡單，且處理效果好。同時，該技術具有較高的清潔環保性，對液體進行過濾的過程也十分簡單，比較容易控制。因此，膜分離技術被廣泛地應用在工業食品行業，對該項技術的應用，一方面能夠促使企業獲得較大的經濟效益，另一方面對于全社會具有較好的環保效益。膜分離技術在當前分離科學當中，逐漸發展成首屈一指的重要技術，獲得了較高的評價，也越來越受到專業人士的重視。

3 膜分離技術在水處理中的應用

3.1 海水淡化

海水淡化處理過程中，人們主要使用的是膜分離技術，如反滲透、電滲析及膜分離等綜合方式。

其中，反滲透技術在開發早期，主要目的就是對海水進行淡化，該項技術海水淡化應用實例中，出水水質較好，優于一般自來水水質。膜分離技術在海水淡化領域中的應用已經發展的比較成熟。在我國，第一套在沙漠地區建設的苦咸水淡化均采用電滲析技術[1]。當前，RO技術得到迅猛發展，這項技術的反滲透能耗相對較低，促使電滲析技術逐漸被取代。海水淡化過程中，使用納濾膜材料，能夠促使水質軟化，降低總溶解固體的濃度，進一步去除色度以及有機物。納濾膜在低壓情況下，存在較高的通量，能夠有效區分一、二價離子，在相應的濃水中，可以適當地保存有用水分，其實際能耗以及運行成本均比反滲透膜低。

將膜分離技術應用到海水淡化過程當中，能夠有效提升海水的脫鹽率，研究表明，海水淡化過程中通過應用膜分離技術，其脫鹽率能夠得到99.60%。近年，反滲透技術的出現，使得海水淡化成本不斷下降，反滲透已經逐漸成為利用海水制取飲用水的最佳途徑。另外，蒸餾膜技術的推進，使得小型海水淡化效果不斷提升，小型海水中的離子與膠體等不容易發揮的組分，包括無法直接擴散透過膜的組分，能夠實現100%的截留。

3.2 工業廢水的處理

3.2.1 電鍍廢水處理

從20世紀70年代，反滲透膜已開始應用于電鍍廢水處理，之后，伴隨著科學技術的迅速發展，反滲透膜逐漸大規模的應用于電鍍廢水的處理。反滲透膜能夠對含有鋅、鎳、鉻、銅等單一或混合重金屬廢水進行處理。鑒于反滲透膜具有較高截留率，可以將廢水中存在的多數污染離子進行截留，從而獲得較干凈的出水，最終實現水資源循環利用。廢水進行處理時，人們經常將反滲透工藝與納濾、沉降、超濾、添加劑等其他工藝進行結合使用。例如，有學者將含有銅和鎳離子的廢水添加了Na2EDTA，之后采用反滲透膜進行分離，最終使水體中的銅和鎳去除99.5%。

3.2.2 印染廢水處理

在印染行業，其生產廢水色度較高、水量較大，其中含有大量的生物毒性物質以及重金屬元素[2]。如果將這些水直接排放，則會產生嚴重的環境污染。有學者在試驗過程中，對印染水進行處理，使用納濾膜，低壓力情況下，可以獲得較高的通量，能夠較好的抗污染。雖然反滲透和納濾膜的使用，對于一價離子去除率較低，但是兩種膜對于鎂和鈣等工業循環回用水，離子去除率效果較好。某工業印染用水膜分離技術應用流程圖如圖2所示。

圖2 某工業印染用水膜分離技術應用流程圖

針對反滲透和納濾膜進行分析，兩種膜成本分別為1.82元/m3和1.53元/m3，對比得到納濾膜處理成本相對較低。此外，將活性炭吸附、臭氧處理以及納濾膜等工藝應用于紡織工廠廢水處理，對比發現納濾膜處理效果突出。因此，紡織印染用水處理推薦使用納濾工藝，兼具較高的經濟效益和較好的處理效果。

3.2.3 食品加工廢水處理

食品加工行業所產生的廢水通常含有較高濃度的蛋白質、糖類等有機物。食品加工廢水處理的主要目的是對其中的有機物進行充分利用。本研究使用微濾膜以及納濾膜對黃姜廢水進行處理，從廢水中提取出純度85%～90%的葡萄糖溶液的同時廢水中的COD從82000mg/L下降到4000mg/L，對其進行進一步生化處理后，廢水可達到排放標準。與反滲透膜進行對比，大多數物質都有較高的截留率，納濾膜可以通過一價鹽，能夠在一定程度上促使食品加工廢水中的有機物和鹽分相互分離。此外，相關學者使用了納濾膜對林可霉素廢水進行處理，實驗結果表明對500mol/L中存在的氧化鈉溶液托出率達到70%～80%[3]。

3.2.4 化工廢水處理

若化工廢水不經過處理直接排放，將對環境造成嚴重影響，同時浪費大量資源。在某地鉬酸銨生產改造項目中，借助納濾以及反滲率滲透聯合技術處理鉬酸銨廢水，廢水當中的鉬離子回收率達到96%以上，回收利用鉬離子的同時有效凈化了廢水。

膜分離技術自身就是綠色無污染的，適用于不同工業廢水特定組成，同時結合相應的預處理方式，對有用物質進行回收，進而達到廢水凈化和資源回收利用的雙重效果。

另外，在飲用水處理過程當中，膜分離技術也取得了較好的應用效果，由于我國居民生活水平的日漸提升，人們對日常飲用水的要求不斷提高，與傳統的處理工藝相比較而言，膜分離技術能夠更好地提高飲用水的凈化效果，保證飲用水中的懸浮物、細菌與病毒得到更好去除。常用的膜處理技術主要有微濾、超濾與納濾等水處理方法，不但能夠將飲用水中的微米級顆粒全部去除，而且有效去除沒有達到微米級顆粒的部分雜質，將飲用水中的無機物、農藥與溶解氣體等雜質合理去除，從而保證飲用水的水質不斷提升。

4 結語

總言之，廢水處理能夠減少廢水排放對環境的污染，各行各業均需要高度重視廢水的處理工作。膜分離技術不僅能對廢水進行處理，回收利用有用物質，還能淡化海水，從海水中提取出堿性物質用于工業生產，改善海水水質，該技術應用前景廣闊。因此，相關技術人員應當對膜分離技術進行全面深入分析，將其進一步應用于水處理工作中。