水處理技術中的膜分離技術探究

張　萌　田世烜　李宏偉　張蕓蕓

（1上海延華智能科技（集團）股份有限公司上海2000002恩德斯豪斯(中國)自動化有限公司上海200000 3上海凱夫環(huán)保科技有限公司上海200000）

水處理技術中的膜分離技術探究

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（1上海延華智能科技（集團）股份有限公司上海2000002恩德斯豪斯(中國)自動化有限公司上海200000 3上海凱夫環(huán)?？萍加邢薰旧虾?00000）

隨著生物科技的不斷發(fā)展，膜分離技術以其節(jié)能、高效、成本低以及清潔生產(chǎn)的特點被廣泛應用于各種類型的水處理工藝中。

水處理；膜分離；反滲透

分離技術對于工業(yè)生產(chǎn)有著重要的意義，膜分離技術主要利用了不同生物膜具有不同的選擇透過能力的特質，通過這種差異性特質起到分離和提純的效果。隨著生物科技的不斷發(fā)展，膜分離技術以其節(jié)能、高效、成本低以及清潔生產(chǎn)的特點被廣泛應用于各種類型的水處理工藝中。

1　幾種常見的膜分離技術

1.1膜分離技術的原理

膜分離技術的分離原理包含兩個方面，一方面是在物理性質的篩選分離，在混合溶液中，不同的分子具有不同的體積、質量，對同一生物膜的選擇透過能力不一樣，因此，在膜的篩選下可以對混合物中不同物理性質的組成部分進行分類，另一方面則是在化學性質的篩選分離，當混合物中各種組分對膜的選擇透過性差異性較小時，通常利用其對膜的滲透速度來進行分離，如溶解速度和擴撒速度。通常情況下，利用化學性質進行分離的材料膜的化學性質會影響到分離效果。

1.2膜分離技術分類

目前已經(jīng)深入研究和開發(fā)的膜分離法主要有反滲透（RO）、電滲析（ED）、滲析（D）、微濾（MF）、滲透蒸發(fā)（PV）、超濾（UF）、氣體分離（GS）等等。根據(jù)膜分離的不同原理，可以將以上膜分離技術分為兩大類。

1.2.1是反滲透膜分離技術

例如納濾、超濾以及微濾都是采用的反滲透原理，反滲透技術是膜用于分離的最直接應用之一，以外界壓力作為驅動力將溶液中的組分進行分離。反滲透膜分離技術被廣泛應用于工業(yè)污水處理、含鹽廢水處理工藝中。反滲透分離設備的核心組成為反滲透的膜組件，反滲透膜本身的物理結構和化學材料的相關特性對于反滲透性能有著重要的影響。目前在工業(yè)生產(chǎn)中最為廣泛應用的反滲透膜為復合膜以及不對稱醋酸纖維素膜，相對而言，復合膜的水通量較高、pH適用范圍廣等優(yōu)勢，但不對稱醋酸纖維素膜的經(jīng)濟性更強，價格相對低廉，并且具備較高的抗氧化能力，使用廣泛。

1.2.2電滲析分離技術

電滲析技術是在電場作用的驅動下，由于離子交換膜的選擇透過性使溶液最終實現(xiàn)濃縮和淡化的一種膜分離技術。電滲析的基本原理是根據(jù)電場中，陰陽離子相互吸引的法則來進行分離。

2　膜分離技術在水處理中的應用

2.1工業(yè)污水處理

膜分離技術在工業(yè)污水處理中起到了重要的作用，隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展，工業(yè)污染問題日趨嚴重，尤其是對水資源的污染，工業(yè)生產(chǎn)過程中的污水中往往含有大量化學物質、重金屬元素，這些污染物質會對水體造成不可挽回的影響，嚴重影響到水體資源的安全性。以下簡要介紹膜分離技術在不同類型的工業(yè)污水處理中的應用。

2.1.1含鹽工業(yè)污水

許多工業(yè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生數(shù)量巨大的含鹽污水，例如大部分有機化學試劑的生產(chǎn)、造紙工業(yè)生產(chǎn)、天然氣、石油工業(yè)生產(chǎn)等。處理含鹽廢水的方法通常采用的是（以膜分離、熱蒸發(fā)和離子交換等為主的）物化法以及生物法兩類。膜分離法中用于除鹽的技術主要有反滲透技術，該方法在除鹽的同時，還能夠回收廢水中的有用物質，達到廢水的資源化利用，具有水的利用率高、除鹽過程易于控制、對鹽水濃度變化適應性強等優(yōu)點。

反滲透膜分離技術在工業(yè)含鹽量高的污水處理的應用原理為反滲透原理。一般意義上的滲透指的是不同濃度的溶液被半透膜隔開，低濃度會自動向高濃度擴散流動，而當滲透進行到穩(wěn)定時，濃度高測與低濃度之間會產(chǎn)生滲透壓，如果在濃度高的一側施加一個大于滲透壓的壓力時，會發(fā)生濃度高向濃度低側的反向滲透現(xiàn)象。反滲透膜分離技術處理含鹽量高的工業(yè)污水的一般性流程為：首先通過工業(yè)廢水的元素分析和成分分析，根據(jù)工業(yè)廢水的相關特性，選擇相對的預處理方式，常用的預處理方法由殺菌處理、混凝沉淀等，盡量去除難溶于鹽的相關物質，避免極端的pH值對膜產(chǎn)生不良影響，或者是膜污染。

2.1.2對有毒有害物質工業(yè)廢水處理

例如紡織染料生產(chǎn)、造紙生產(chǎn)以及食品生產(chǎn)所產(chǎn)生的有害物質的污水或者是需要回收利用廢水中的有用成分，最為常用的是超濾膜分離技術。超濾膜平均孔徑為3 nm～100 nm，可以截留水中大分子物質、膠體、細菌等，在小孔徑范圍與反滲透膜重疊，在大孔徑范圍內與微濾膜重疊，其截留機理主要是篩分作用。

2.2生活污水處理

城市生活會產(chǎn)生大量的生活污水，對生活污水進行污水處理可以實現(xiàn)對水資源的循環(huán)利用，同時也能夠減緩水污染問題，起到保護水環(huán)境的作用。膜分離技術在生活污水處理工藝中應用廣泛。例如在城市污水處理工藝中就大量的應用了微濾膜裝置，采用篩分原理,同時將壓力差作為助推力,實現(xiàn)膜分離。其技術原理和普通過濾方法基本一致,但其能將更小微粒過濾掉,是比較安全可靠的過濾技術。

3　結語

伴隨著膜分離技術的廣泛應用，膜污染、成本高的問題也更加凸顯出來。但相信隨著膜材料的進一步革新，膜分離技術必然會朝著低成本、高效率的高能效技術方向發(fā)展，它必將會極大地推動工業(yè)和社會進步，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]續(xù)曙光,李鎖定,劉忠洲.我國膜分離技術研究、生產(chǎn)現(xiàn)狀及在水處理中的應用[J].環(huán)境科學進展,2010,5(6):72-76.

[2]張力.膜分離技術處理含氰廢水[J].長春人學學報,2012,18(3): 82-83.