膜分離技術在環境工程中的應用研究

李其亮

（沈陽鼓風機集團股份有限公司，遼寧 沈陽 110869）

隨著我國工業水平的不斷提升，我國的環境污染問題也凸顯出來，水污染、大氣污染等事件頻發，環境污染問題開始受到越來越多人的關注。針對目前存在的環境污染問題，急需創新性的新技術開展起來有效防治環境污染。目前，膜分離技術作為一項較為先進的技術，在環境工程中用于環境污染問題的處理和防治效果良好，受到越來越多的青睞[1]。

1 膜分離技術

1.1 膜分離技術的原理、特點及與傳統分離技術的比較

膜分離技術是指根據膜自身作為一種起過濾作用的介質，因其具有獨特的性能，當溶液與膜接觸時，在以膜兩側壓力差作為推動力的作用下，利用各種組分在膜中傳質的選擇性的差異，使一些物質透過膜，而另外一些物質則被選擇性地攔截，從而達到使溶液中的不同組分被分離、提純和富集的一種技術，和傳統的分離技術相比脫離了助劑的協助分離，從而節約了成本，提高了效益。此外，膜分離技術還具有分離效率高、能耗低、沒有二次污染、設備比較簡單，操作方便等特點使其和傳統分離技術對比更加適用于熱敏性物質的分離，同時在污染防治過程中也發揮著重要的作用[2]。

1.2 膜分離技術與環境保護的關系

膜分離技術廣泛應用于環境工程各個領域，與環境保護關系十分密切，它通過外部能量與化學差作為動力，結合合成膜對多組分或雙組分溶劑進行有效分離，同時不但能區別不同等級的物質而且還能夠利用多種技術方法對物質進行分析、收集和提取，此外膜分離技術對環境保護有著極其重要的意義和作用，環境保護法明確規定要有效處理日常生活、生產中產生的固體、液體、氣體廢棄物，減少他們向環境的排放量，同時通過一定的技術方法回收有用的物質，達到無害、減量、資源三化的目的，而膜分離技術它可以針對性的對這些固態廢棄物、液態廢棄物和氣態廢棄物進行有效的分離處理，并使其達到環境保護法的規定標準后進行排放，它還可以通過一定的技術方法對回收物質進行二次利用，有效的保護了生態環境。

2 常見的膜分離技術及其在環境工程中的應用

常見的幾種膜分離技術主要有：微濾（MF）技術、納濾（NF）技術、超濾（UF）技術、反滲透（RO）技術等[3]。它們在環境工程中的應用如下：

2.1 微濾（MF）技術

微濾技術在目前膜分離技術中因其技術過濾壓力較低，處理水質的效率高且操作面積不需要太大等優點所以是目前應用最為廣泛的一種。微濾一般適用于分離直徑在0.1 μm～10 μm之間的粒子，通過膜兩側的壓力差作為推動力將粒子和水進行分離，在操作中一般要求壓力差小于0.2 MPa。但是，微濾技術目前面臨著如何清洗，隨著時間的增加而增厚的濾餅層這樣一個亟待解決的難題，同時研發一款新型的耐高溫、抗污染、耐溶劑易于清潔的膜和膜組件也是目前的膜分離技術研究者需要思考和研究的問題。

2.2 超濾（UF）技術

超濾技術主要依靠膜兩側的靜壓差同時利用機械篩選的方式去除水體中的懸浮物和膠體等雜質，實現對水體的凈化。此技術主要應用于工業廢水處理、污水處理等，裝置具有很強的靈活性，在進行膜分離的時候既可以單獨操作運行也可以與其它設備結合運行。

2.3 反滲透（RO）技術

反滲透技術和超濾和微濾一樣也是靠壓力驅動來實現分離的一種膜技術，它的特點是反滲透膜利用兩側的靜壓差作為推動力，把溶劑的滲透壓克服掉之后只能讓溶劑通過反滲透膜而把離子物攔截掉，攔截掉的離子物大多為（1～10）×10～10 m的小分子，利用反滲透技術的特點，它主要應用于污水的深度處理以及飲用水的凈化。它的優點在于能在短時間內達到預期的處理效果，缺點首先是反滲透膜因為對污染物的選擇性比較低所以更容易受到污染，其次是由濃差極化帶來的反滲透系統內水通量下降和透鹽率上升的問題。

2.4 納濾（NF）技術

納濾技術是20世紀80年代隨著反滲透技術的問世后發展起來的新的膜分離技術。它主要利用自身的壓力驅動去除水體中絕大部分的二價離子，硝酸鹽等有害物質，它具有極強的離子選擇性，因此廣泛應用于飲用水的純化及工業用水的純化和凈化處理等。但是，納濾技術因為其納濾膜很容易受到污染，因此納濾技術對水質的要求很高，需要在進行膜分離之前對水質進行復雜的預處理工作，以保證水質不會對納濾膜產生污染。

3 膜分離技術在水處理環境工程中的應用

3.1 膜分離技術可凈化飲用水

目前，隨著我國環境污染問題越來越嚴重，使得水體也受到了嚴重的污染，其中的有毒和有害物質開始出現并逐漸增加，甚至在人們的飲用水中也出現了有毒有害物質，直接影響了人們的生活質量并威脅到了人們的身體健康。因此，水污染問題也開始引起人們的重視，如何處理水污染凈化水質就顯得尤為重要。尤其是對水質要求比較高的飲用水，一旦人們飲用了未經處理或者處理不達標的水將會對人們的身體造成嚴重的傷害。將常用的幾種膜分離技術應用在飲用水處理中，不僅充分發揮了每種技術的優勢同時又能在不添加任何別的試劑的情況下高效的去除水體中的細菌、微生物和懸浮物等，提高了飲用水質量，因此，利用膜分離技術來凈化飲用水提高人們的生活質量在許多國家已廣泛應用。

3.2 膜分離技術處理工業廢水

工業生產中會產生大量的工業廢水，其中含有各種重金屬等有毒有害物質，如果不經處理直接外排將會對自然環境造成嚴重的污染，甚至威脅到人們的身體健康和生命安全，尤其是機械加工廠排出的含油廢水、沖洗廢水等，其中含有各種金屬離子如鋅、鉻以及氰化物等劇毒物質，如果隨意排放或者不達標排放污染性極大，也是重點控制的污染廢水之一。因此，合理的利用膜分離技術，對工業廢水進行有效處理，實現工業廢水的循環利用意義重大。

3.3 膜分離技術處理海水和苦咸水

苦咸水主要指的是偏堿性的水，一般硬度小于酸堿度，且苦咸水中還含有大量的中性鹽，多項指標達不到飲用水標準。因此，不宜直接飲用，長期飲用會引起胃腸道疾病甚至能導致人體免疫力低下。但是，我國因淡水資源短缺，在北方、東部沿海地區和西北內陸干旱地區分布有大量的苦咸水，目前仍有上千萬農村人口飲用苦咸水，嚴重影響著人們的身體健康。眾所周知，海水中含有大量的鹽類和微生物，如果直接飲用會導致人體出現脫水甚至中毒，嚴重影響著人體的健康。然而，我國海水資源豐富，淡水資源短缺，因此如何利用膜分離技術有效地處理苦咸水和海水使其達到飲用水標準以緩解我國淡水資源短缺的問題就顯得十分重要。目前，苦咸水和海水的膜技術處理主要有三種方法，蒸餾、電滲析法和反滲透法。但是電滲析法因其能耗較高故應用較少，應用較為廣泛的是反滲透法，反滲透技術在處理苦咸水和海水的過程中能耗低、經濟適用、操作設備簡單而且綠色環保，而且在處理苦咸水中不但去除了水中的各種離子還能去除一些大于離子的微粒，在處理海水的過程中還能減少樹脂再生劑的使用量，適用性更強。使得膜分離技術在用于海水和苦咸水的處理中受到越來越多人們的青睞。

4 結語

綜上所述，膜分離技術在環境工程中的應用非常廣泛，在水處理過程中發揮著重要的作用，具有較強適用性和影響力，我們要正確的認識膜分離技術，明確常見各種膜分離技術的優勢和特點，充分發揮每一項技術的技術優勢，使其在環境工程水處理過程中達到最好的處理效果，為緩解我國淡水資源的短缺發揮重要作用。