反滲透技術(shù)在環(huán)境工程當(dāng)中的應(yīng)用

楊曉輝

【摘 要】目前世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)也隨之發(fā)展，在看到經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和生活富裕的同時，環(huán)境污染問題更加嚴(yán)重。近幾年來，人們才逐漸開始意識到我們的生存環(huán)境已經(jīng)受到了嚴(yán)重的危害，令人欣慰的是新興的環(huán)境工程主要工作就是防治環(huán)境污染問題和提高環(huán)境質(zhì)量。在環(huán)境工程中，主要有水體污染控制、大氣污染控制、廢物處理等。對于其中水體污染問題的治理，反滲透技術(shù)起到了重要作用。本文將介紹反滲透技術(shù)的內(nèi)容，著重介紹反滲透技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用，即在污水治理中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】反滲透 環(huán)境工程 應(yīng)用 技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境問題日漸嚴(yán)重。處處可見的污水任意排放，高高的煙囪上冒著黑黑的濃煙，淡水湖和河面富氧化等環(huán)境被污染后的現(xiàn)象。嚴(yán)重的環(huán)境破壞，導(dǎo)致淡水資源逐漸減少，礦產(chǎn)資源日益匱乏，一些動物瀕臨滅絕等等，霧霾天氣的增多，沙塵暴天氣的增加，讓人們意識到了保護(hù)環(huán)境的重要性。水是人們生命之源，對于污水的處理，目前采用最多，也是最先進(jìn)和最節(jié)能的方式就是反滲透技術(shù)，利用反滲透技術(shù)可以有效的把污水中的物質(zhì)和水分離開來。

1 反滲透技術(shù)概述

1.1 反滲透技術(shù)的概述

反滲透技術(shù)，也就是膜分離技術(shù)，是目前最節(jié)能、最先進(jìn)、最有效的技術(shù)。反滲透技術(shù)的原理是在溶液滲透壓的作用下，根據(jù)物質(zhì)與水的性質(zhì)不同，只有水能透過半透膜，這樣就可以把水和其他物質(zhì)分離開來。之所以能有效地去除水中的膠體、微生物、溶解鹽類和有機(jī)物等，主要是因為反滲透膜的膜孔直徑為10A左右，非常小。反滲透技術(shù)通常用于海水、苦咸水的淡水處理；水的軟化處理；廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等方面。反滲透裝置，主要是分離溶液中的離子范圍，它無需加熱，更沒有相變過程，因此比傳統(tǒng)的方法能耗低。反滲透裝置占地空間小，操作簡單，使用范圍比較廣。用反滲透裝置，不會造成二次污染。反滲透裝置如圖1。

反滲透技術(shù)是目前環(huán)境工程應(yīng)用中最廣泛的一種脫鹽技術(shù)。反滲透除鹽的原理，就是在含鹽的水中，施加比自然滲透壓力更大的壓力，使?jié)B透向相反方向進(jìn)行，把含鹽水中的水分子壓到膜的另一邊，變成高純水，從而達(dá)到除去水中鹽分的目的。反滲透的分離對象主要是溶液中的屬于離子范圍和分子量為幾百的有機(jī)物，電滲析（ED）反滲透（RO）、微孔膜過濾（MF）和超過濾（UF）技術(shù)都屬于反滲透技術(shù)。

1.2 反滲透技術(shù)的優(yōu)點

反滲透技術(shù)作為用途最廣泛的脫鹽處理技術(shù)，所具有的優(yōu)點主要有以下四點。

（1）不需加熱、沒有相變。在實際的操作過程中，不需要對水質(zhì)以及使用儀器進(jìn)行加熱處理，這就簡化了操作步驟，增強(qiáng)了實際操作的使用價值。（2）能耗少。反滲透技術(shù)主要是根據(jù)滲透壓的作用對有機(jī)物和水進(jìn)行分離的，只要施加或降低壓力就可以有效地把水分離出來，操作過程中的能耗自然而然就會比其他技術(shù)少很多。（3）設(shè)備體積小、操作簡單，適應(yīng)性強(qiáng)。反滲透技術(shù)使用的裝置設(shè)備比較小，不占太大的面積，使用起來更加方便，簡單易學(xué)。（4）對環(huán)境不產(chǎn)生污染。這還是歸結(jié)于反滲透技術(shù)的原理，這是一種物理反應(yīng)，所以不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，符合環(huán)境工程的目標(biāo)和任務(wù)。

2 反滲透技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

現(xiàn)在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生并排放大量的污水，這樣不僅會嚴(yán)重污染環(huán)境，還會造成資源的浪費。而通過現(xiàn)在的廢水處理技術(shù)，我們可以采用反滲透廢水處理技術(shù)，對這些污水進(jìn)行處理。反滲透廢水處理設(shè)備緊湊，操作起來十分的簡單，也符合現(xiàn)在清潔生產(chǎn)的原則，由此我們可以看出，反滲透廢水處理技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊。

反滲透廢水處理技術(shù)的工作原理：反滲透廢水處理是采用滲透作用的逆過程，它一般是指借助外界壓力的作用，使溶液中的那些溶劑，透過半透膜而阻留某種或某些溶質(zhì)的過程。我們要想實現(xiàn)反滲透，必須要具備兩個條件：一是必須有一種高選擇性、高透水性的半透膜，二是在反滲透廢水處理中，其操作壓力必須要大于溶液的滲透壓。反滲透技術(shù)的原理圖2。

反滲透廢水的處理方法有很多，反滲透廢水的處理工藝被應(yīng)用于很多種不同重金屬污染多引起的廢水中。反滲透作為脫鹽系統(tǒng)的核心，已廣泛應(yīng)用于各種廢水回收利用。采用反滲透脫鹽較經(jīng)濟(jì)，原水含鹽量越高，反滲透經(jīng)濟(jì)性越明顯，尤其是當(dāng)含鹽量超過300mg/L，反滲透脫鹽比離子交換更經(jīng)濟(jì)實用。

2.1 重金屬廢水處理

Ozaki等采用ES20超低壓反滲透膜分離稀溶液中的銅離子、鎳離子等金屬離子，結(jié)果表明分離率隨進(jìn)料壓力的增大而增加，當(dāng)壓差從100kPa升到500kPa，銅離子的分離率從97.3%增大到99.6%，鎳離子的截留率從97.2%增大到99.5%。離子價態(tài)也能影響分離率，當(dāng)壓力為500kPa時，鉻離子的分離率為99.9%，比銅離子和鎳離子的分離率要高。

1985年日本將反滲透膜應(yīng)用到電鍍工業(yè)水回收。他們建立了3套反滲透系統(tǒng)。系統(tǒng)A處理量為2.5m3/h，水回收率為80%；系統(tǒng)B和系統(tǒng)C的處理量均為10m3/h，水回收率為80%?，F(xiàn)在日本的絕大部分電鍍廠已采用膜分離技術(shù)。中國的咸陽彩虹集團(tuán)采用反滲透濃縮法處理電鍍鎳和鎢生產(chǎn)線的清洗廢水，發(fā)現(xiàn)反滲透膜分離工藝對鎳和COD具有很高的去除率，分別為93.49%和93.4%。

Jae-Wook Lee等用反滲透技術(shù)處理高電導(dǎo)率的韓國某一鋼鐵公司的二次處理廢水，成功地除去其中的單價和二價離子。據(jù)報道反滲透可使廢液中的銅、鉛、汞、鎳、銻、鈹、砷、鉻、銀、硒、鉈、鋅等離子分離率達(dá)90%～99%。

2.2 印染廢水

染色廢水、紡織和印染，水量大，色度高，成分復(fù)雜，這樣的印染廢水中含有染色劑、助劑、漿料、酸堿、無機(jī)鹽及纖維雜質(zhì)等，染料中含有硝基和氨類化合物及銅、鋅等重金屬元素，都是生物毒素，直接排放到環(huán)境中會嚴(yán)重污染環(huán)境。反滲透技術(shù)適合于分離出印染廢水中的大分子和離子。反滲透技術(shù)設(shè)備已經(jīng)用于處理易棉紡、棉紡的混和及合成纖維的染色廢水。預(yù)處理還要處理鋁凝聚和調(diào)節(jié)pH值至5.0～6.0，然后用錯流微濾設(shè)備分離，第一級的分離膜是苦咸水膜，其具有大于96%分離率，顏色分離率為90%，總碳的分離率為87%，第二級分離率大于98%，顏色的分離率為94%。這樣分離出來的水可以與自來水進(jìn)行比較。

2.3 化纖廢水

在黏膠纖維工業(yè)中，工藝用水不僅影響終端產(chǎn)品質(zhì)量，而且還嚴(yán)重污染環(huán)境。根據(jù)國家有關(guān)行業(yè)政策和可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃，像黏膠纖維這樣高用水的行業(yè)，必須要采用節(jié)約節(jié)能方式，減少廢水的排放。采用反滲透技術(shù)對化纖廢水進(jìn)行深度處理，可達(dá)到良好的處理效果。反滲透技不但可以提高工業(yè)用水的質(zhì)量，而且大大增加了水的重復(fù)利用率，使得企業(yè)獲取了更大的經(jīng)濟(jì)利益。

3 反滲透技術(shù)的最新進(jìn)展

超低壓膜具有節(jié)省電耗和降低相關(guān)機(jī)械部件的壓力等級引起材料費下降等優(yōu)點，自1999年以來，超低壓膜的應(yīng)用比重日益增大，這在以使用4英寸滲透膜的小型裝置在實際應(yīng)用中所占比重比較大，一些大型裝置中使用超低壓膜也日益增加。反滲透應(yīng)用中的最大危害就是使用的低污染膜。要從根本上解決環(huán)境污染，就要研究更加環(huán)保的低污染膜。不過，現(xiàn)在已經(jīng)有幾種低污染膜被研究出來。反滲透技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不僅僅只是在處理污水方面，可以把它推廣到更加廣的領(lǐng)域，利用該技術(shù)的優(yōu)點來處理更多的環(huán)境問題。反滲透作為比較重要的環(huán)境工程的重要技術(shù)之一，理應(yīng)不斷將其推廣使用，將污染降到最低。

4 結(jié)語

反滲透技術(shù)被廣泛應(yīng)用與環(huán)境工程中的污水處理中。反滲透主要是一項脫鹽技術(shù)，所以被廣泛用在對污水的分離中，不但可以分離重金屬廢水，還可以對煉油污水等污水進(jìn)行分離，這樣既可以回收金屬，避免資源的浪費，還可以保護(hù)淡水資源，改善環(huán)境水污染問題。反滲透技術(shù)簡單、容易操作、無污染，發(fā)展前景比較有優(yōu)勢，所以在今后的環(huán)境工程中，要加大反滲透技術(shù)的應(yīng)用。

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