水消毒處理中膜技術(shù)的應用

【摘要】本文比較全面地介紹了膜技術(shù)的消毒處理原理。闡述了膜技術(shù)在水消毒處理中的應用，分析了目前存在的問題，并展望了水消毒處理中膜技術(shù)的應用前景。

【關(guān)鍵詞】膜技術(shù)；水消毒；機理；應用

膜技術(shù)是20世紀60年代后迅速崛起的一門分離技術(shù)[1]。隨著科技的進步膜技術(shù)在人們的生活中應用的愈加廣泛。膜技術(shù)是一種新型分離技術(shù)，現(xiàn)在已廣泛在各行各業(yè)，如氣體分離、物料分離和水處理等。尤其在水處理方面有很大的優(yōu)勢，如人們可以利用純膜裝置生產(chǎn)出可以直接飲用的過濾水。

常見的應用在水消毒處理的膜分離技術(shù)主要是微濾（MF）、超濾 （UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）等。利用膜技膜技術(shù)應用于水消毒處理具有水質(zhì)優(yōu)良、操作簡單、占地小等優(yōu)點，是常用的水消毒技術(shù)如氯化、臭氧化、輻射等不能比的。傳統(tǒng)的水消毒技術(shù)難以滿足人們對飲用水水質(zhì)的要求，膜處理技術(shù)成為人們提高水質(zhì)的一項重要措施。但是膜技術(shù)也存在一定的缺陷和不足[2]。

1、膜技術(shù)的分類及消毒機理

膜是指具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現(xiàn)不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離技術(shù)。人們利用膜分離技術(shù)達到水消毒的作用。膜技術(shù)的分類主要有：反滲透、超濾和微濾、透析、電滲析、滲透氣化等。其中常用于水消毒處理的膜技術(shù)有反滲透、超濾以及微濾[3]。

反滲透是指在外加壓力驅(qū)動下借助半透膜的選擇截留作用溶劑由高濃度溶液透過半膜向低濃度滲透的現(xiàn)象。即利用外加壓力使水和其中的物質(zhì)進行分離。反滲透主要用于海水的脫鹽淡化，現(xiàn)在發(fā)展應用到食品、制藥、造紙等工業(yè)廢水中某些有機物和無機物的分離。

超濾是根據(jù)高分子溶質(zhì)之間或高分子與小分子溶質(zhì)之間分子量的差別進行分離的方法。即根據(jù)物質(zhì)的大小進行的分離，能夠截留分子量為0.5kDa以上的溶質(zhì)分子或生物大分子。因此，超濾對去除水中的微粒、膠體、細菌、熱源和各種有機物有較好的效果，但它幾乎不能截留無機離子。

微濾是一種從懸浮液中分離固形成分的方法，是根據(jù)料液中的固形成分與溶液溶質(zhì)在尺寸上的差異進行分離的方法。即根據(jù)物質(zhì)大小進行的分離，可截留直徑0.01-10微米的固體粒子或分子量大1000kDa的高分子物質(zhì)。因此其作用相當于過濾。

可以總結(jié)出膜的消毒機理，即利用膜的篩分作用，以壓差為推動力進行的分離。反滲透、超濾和微濾都是這種機理。但是也有不同，與反滲透膜相比，超濾和微濾膜具有明顯的孔道結(jié)構(gòu)且操作壓力較反滲透膜的低。

2、膜技術(shù)在水消毒處理中的應用

膜消毒技術(shù)在飲用水、海水淡化、苦咸水脫鹽、廢水處理等領(lǐng)域得到廣泛的應用。而且消毒的效果與水的類型有很大的關(guān)聯(lián)。我們可以將水的類型大致分為飲用水、工業(yè)用水和工業(yè)廢水三類。

2.1 飲用水

飲用水是從水中去除懸浮物、細菌、病毒、無機物、農(nóng)藥、有機物和溶解氣體等物質(zhì)后可以引用的水。傳統(tǒng)消毒方式在去除有害物質(zhì)的同時，也把對人體有益的鹽類除掉了。微濾可去除懸浮物和細菌，超濾可分離大分子和病毒等，因此人們用純膜裝置生產(chǎn)出了具有生物活性的、可直接生飲的過濾水。

2.2 工業(yè)用水

工業(yè)用水指工、礦企業(yè)的各部門，在工業(yè)生產(chǎn)過程（或期間）中，制造、加工、冷卻、空調(diào)、洗滌、鍋爐等處使用的水。反滲透水處理技術(shù)廣泛地用于電子、電力、醫(yī)藥、化工、飲料、冶金等各行各業(yè)，它是超純水和純水制備的優(yōu)選方法。除了反滲透膜的改進外，反滲透/反滲透、反滲透/離子交換樹脂、和真空脫氣等工藝的采用，都促進了反滲透在處理工業(yè)用水方面的技術(shù)進步。

2.3 工業(yè)廢水

工業(yè)廢水包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水，是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。廢水必須進行處理，可回收有用資源，同時保護了環(huán)境[4]。膜分離技術(shù)在此方面非常引人注目。如用超濾和反滲透組合系統(tǒng)處理電泳漆廢水后，廢水中的樹脂涂料幾乎全部除去，總?cè)芙夤绦挝锏娜コ士蛇_97%～98%。

3、存在問題

（1）目前我國膜的品種、性能和規(guī)格等達不到較高水平。一些高性能的分離膜必須進口，與膜分離技術(shù)相關(guān)的一些重要配套設(shè)備國內(nèi)也沒有達標的產(chǎn)品[5]。使得膜技術(shù)的使用受到很大的限制。我們必須加大關(guān)于膜及其相關(guān)設(shè)備的研究。

（2）使用膜分離技術(shù)所面臨的最重要的問題是膜污染的問題。人們作了大量的研究，提出了兩類解決途徑。其一是使用震動或離心裝置增強膜表面的剪切力以減小濃差極化，其二是使用膜表面改性技術(shù)增強膜表面的親水性以減小污染。

（3）膜通量衰減也是制約膜技術(shù)的膜分離技術(shù)的一個重要因素。迄今為止，有關(guān)油田采出水膜處理中膜通量下降的原因和機理還了解的不夠和不深人。人們?nèi)孕枧Α?/p>

4、應用前景展望

（1）海水淡化一直是人們很關(guān)心夫人問題。膜法淡化海水是膜技術(shù)的前沿，因此膜技術(shù)在淡水資源開發(fā)上有極其廣闊的市場需求。

（2）膜技術(shù)處理水的領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)增長，包括：飲用水處理、工業(yè)廢水的脫色、垃圾填埋場滲濾液的處理、水的回收與循環(huán)利用，這些領(lǐng)域膜分離技術(shù)的應用能降低環(huán)境污染。因而前景非常廣闊，應該做為膜技術(shù)研究的重點。

參考文獻

[1]陳紅霞.水處理中膜技術(shù)的應用與展望[J].山東化工，2005，（34）：8～14

[2]Thomas V.K.， Dillon G.R.A review of wastewater disinfection processes. Water Research Center， Report No.859-S，1989.

[3]王湛.膜分離技術(shù)基礎(chǔ).北京：化學工業(yè)出版社，2000

[4]Okuhara T，Miuno N，M isono M.Adcances in catalysis[C].London：Academ ic Press，1996.41：113～252.

[5]許振良.污水處理膜分離技術(shù)的研究進展[J].凈化技術(shù)，2000，（3）：3～6