環(huán)保工程水處理的超濾膜技術(shù)應(yīng)用研究

周 偉

江蘇中電創(chuàng)新環(huán)境科技有限公司 江蘇 無(wú)錫 214135

1 前言

水處理技術(shù)當(dāng)中，超濾膜處理作為一項(xiàng)新興而實(shí)用的處理技術(shù)有著十分重要的應(yīng)用意義，應(yīng)用這一技術(shù)可以有效地提高水處理的效率，保障水處理的效果，因而有著廣泛的應(yīng)用前景。

2 超濾膜技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 超濾膜技術(shù)原理

超濾膜技術(shù)是通過(guò)膜透過(guò)進(jìn)行分離，其處理的范圍在納米尺度和微米尺度之間。它的工作原理是利用半透膜在溶液中加以壓力的作用下小分子可以通過(guò)孔隙而大分子和膠體物質(zhì)無(wú)法通過(guò)的機(jī)制。無(wú)法通過(guò)的物質(zhì)被攔截，同時(shí)隨著時(shí)間的增加攔截物質(zhì)越來(lái)越多的淤積在半透膜附近，此時(shí)就需要更大的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)半透膜的超濾作用。同時(shí)，在半透膜表面形成的物質(zhì)也會(huì)表現(xiàn)出一定的可以截留和分解污染物的特定化學(xué)作用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水的凈化。但是，隨著大分子的不斷聚集過(guò)濾的效率和速度會(huì)逐步下降，出現(xiàn)“濃差極化”的現(xiàn)象，因此在保證超濾有效進(jìn)行的過(guò)程中通常在實(shí)際工作中會(huì)采用攪拌式超濾裝置來(lái)緩解消除“濃差極化”現(xiàn)象。

2.2 超濾膜技術(shù)的特點(diǎn)

超濾膜技術(shù)有著其他水處理技術(shù)有著難以望其項(xiàng)背的優(yōu)勢(shì)。第一，超濾膜具有優(yōu)秀的化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫、耐酸堿性好，因此可以適用多種水質(zhì)，適用范圍廣泛。第二，超濾膜技術(shù)的原理簡(jiǎn)單，技術(shù)實(shí)現(xiàn)容易，自動(dòng)化程度強(qiáng)，不僅節(jié)約勞動(dòng)力而且對(duì)于維護(hù)和運(yùn)行的安全都有著較高的保障。第三，超濾膜技術(shù)是物理層面的方式，在整個(gè)處理凈化過(guò)程中不依賴(lài)化學(xué)試劑，不會(huì)對(duì)被處理水質(zhì)產(chǎn)生二次污染。第四，超濾膜技術(shù)在整體的處理效率和效果上都呈現(xiàn)著較為滿(mǎn)意的結(jié)果。其大容量的處理能力對(duì)于中小城市的飲用水處理效率的提高有著巨大的優(yōu)勢(shì)。

3 超濾膜技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用

3.1 用于活性炭的深度凈化

粉末活性炭吸附與超濾膜過(guò)濾相結(jié)合，可以有效地將PAC對(duì)其他低分子物質(zhì)和微生物的吸附（如細(xì)菌病毒的大分子吸附）有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。分離有助于瓶裝水中有機(jī)物的去除。在這一中間階段，許多專(zhuān)家對(duì)粉末活性炭吸附與超濾膜制備工藝相結(jié)合的科學(xué)研究較為普遍，并認(rèn)為它可以作為一個(gè)有機(jī)整體來(lái)發(fā)展，取代傳統(tǒng)的飲用水處理技術(shù)。要求在超濾主機(jī)的循環(huán)水中加入一定量的粉末活性炭，再結(jié)合固液分離制造工藝，可以實(shí)現(xiàn)瓶裝水的即時(shí)凈化，PAC可以有效吸附所有低分子量物質(zhì)，將完全溶解的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到固相中，然后用超濾膜將其從水中分離干凈。另外，PAC可以有效防止膜結(jié)垢。根據(jù)上面相應(yīng)的研究，粉末狀活性碳的吸附濃度越高，高錳酸鹽指數(shù)越高，苯酚清洗后的最佳效果越好，而且活性碳還可以減少污染。為了維持超濾膜的過(guò)濾，絮凝分為三個(gè)部分：反應(yīng)，凝集和絮凝。一方面，絮凝超濾聯(lián)合過(guò)程之后是絮凝物的產(chǎn)生，絮凝物的產(chǎn)生主要包括以下物理原理：首先是吸附，第二，附著力和橋修復(fù)，最后是網(wǎng)捕，凝集的主要原理是使用明礬將小分子凝集成大分子，然后在超濾膜的作用下逐漸形成濾餅層。這樣，其他親脂性材料將沉淀物沉積在濾餅層上，可以將其洗掉以將其除去，然后可以恢復(fù)膜通量。通常，其他的凝集和超濾組合過(guò)程也能非常有效地去除有機(jī)物，主要原因如下：第一，凝集會(huì)在水中形成小的絮凝劑，并逐漸形成微絮凝。并且改善了其重分離性能。其次，微絮凝劑可以在超濾膜后被捕獲，從而可以更好地消除有機(jī)結(jié)合分子的聚集。沉淀池的預(yù)處理可以提高膜通量，改善膜過(guò)濾處理性能，并改善水質(zhì)。目前，混凝超濾過(guò)程有兩種：壓力式和浸入式，在實(shí)際操作和應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)不同需要進(jìn)行選擇。

3.2 從加工業(yè)重工業(yè)中回收廢水

隨著食品制造和加工業(yè)的發(fā)展，許多制造和生產(chǎn)過(guò)程逐漸需要消耗更多的水資源。生活污水再處理后，其中含有的淀粉和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量相對(duì)較大，可以回收利用，以發(fā)揮更充分的作用，這種生活污水中含有多種可以生化的物質(zhì)。如果這些物質(zhì)可以排放，則其中一些會(huì)對(duì)水體造成傷害，從而對(duì)環(huán)境造成損害。超濾膜技術(shù)的應(yīng)用可以有效地凈化污水并回收利用污水。它不僅可以去除對(duì)人體有害的各種物質(zhì)，而且可以大大減少對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞。它可以實(shí)現(xiàn)各種養(yǎng)分的回收和再利用，節(jié)約農(nóng)業(yè)用水。

3.3 處理含油工業(yè)廢水

生產(chǎn)產(chǎn)生的含油廢水中有機(jī)物的排放量大大增加，不僅對(duì)生活環(huán)境造成了嚴(yán)重的工業(yè)污染，而且還對(duì)生態(tài)產(chǎn)生了不利影響。為了改善整個(gè)環(huán)境，為了保證生態(tài)系統(tǒng)的整體質(zhì)量和正常運(yùn)行，有必要對(duì)含油污水進(jìn)行更有效的直接處理，進(jìn)一步擴(kuò)大農(nóng)業(yè)水的凈化作用。含油工業(yè)廢水相對(duì)其他工業(yè)廢水，有兩個(gè)不同的方面。含有乳化油、浮油等物質(zhì)，這使得綠色環(huán)保工程的水處理更加困難。為了有效地解決廢水的產(chǎn)生問(wèn)題，該工藝也更加復(fù)雜。與含油廢水排放有關(guān)的問(wèn)題，可充分利用超濾膜技術(shù)，充分發(fā)揮其功能，使其完全分離，大大降低高含油工業(yè)廢水的進(jìn)水濃度，然后更加持續(xù)有效地去除其他有害健康的物質(zhì)。例如，不僅可以改善水處理方法和環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目的質(zhì)量，而且可以通過(guò)高度凈化含油廢水來(lái)減少水污染問(wèn)題。

3.4 海水淡化

目前，以色列已有一個(gè)海水淡化項(xiàng)目案例使用超濾。由于中國(guó)擁有更為成熟的業(yè)務(wù)和非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決各種水資源短缺的問(wèn)題，美麗的海岸線(xiàn)非常長(zhǎng)，因此有必要發(fā)展海水淡化技術(shù)。但是海浪包含大量的雜質(zhì)，例如微生物和細(xì)菌，并且粒徑非常小，這些雜質(zhì)很難處理。某些電流處理技術(shù)，例如電滲析技術(shù)，具有明顯的缺點(diǎn)。在其他相關(guān)研究中，將超濾和反滲透的核心技術(shù)相結(jié)合可以提高海水凈化的效果。在各種技術(shù)的整體發(fā)展中，已經(jīng)應(yīng)用了超濾膜的各種技術(shù)。其高質(zhì)量的完全分離以及全面的理化特性可以提高海水淡化項(xiàng)目的效率和質(zhì)量，并大大降低能耗。超濾膜技術(shù)為大規(guī)模海水淡化提供了更多技術(shù)支持，可以繼續(xù)有效降低其他成本并改善中國(guó)目前的水質(zhì)現(xiàn)狀，節(jié)約資源，在效率和質(zhì)量方面都具有重要意義。

4 關(guān)于環(huán)境工程水處理運(yùn)用超濾膜技術(shù)的要點(diǎn)

（一）聚偏氟乙烯超濾膜

聚偏氟乙烯是一種結(jié)晶聚合物，結(jié)晶熔點(diǎn)為170℃，機(jī)械性能良好，化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性都比較強(qiáng)，是一種常見(jiàn)的制膜材料。聚偏氟乙烯在常溫的條件下不易被酸堿腐蝕，即使是在高達(dá)100℃的環(huán)境溫度下，其化學(xué)性能也不易改變，在脂肪烴、芳香烴等有機(jī)溶劑中也不易溶解，對(duì)各種射線(xiàn)輻射都具有良好的抵抗能力，因此，在膜分離技術(shù)中逐漸受到人們的重視。雖然聚偏氟乙烯具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是其親水性比較差，因此，制出來(lái)的分離膜在廢水處理中也容易受到污染，使產(chǎn)水量降低。為了改善聚偏氟乙烯的親水性能，研究人員將無(wú)機(jī)納米顆?；旌系骄燮蚁┲?，通過(guò)無(wú)機(jī)納米顆粒的親水基團(tuán)來(lái)提高聚偏氟乙烯分離膜的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而提高分離膜的抗污染性和親水性。

（二）聚醚砜超濾膜

聚醚砜材料可以制備成多種類(lèi)型的膜，其耐熱、抗壓、抗氧化性能都比較好。聚醚砜材料的種種優(yōu)點(diǎn)使其成為制備復(fù)合膜的理想材料，近幾年來(lái)對(duì)該材料的研究深度也逐漸增加。在聚醚砜超濾膜中加入耐高溫的雜萘聯(lián)苯可以有效增強(qiáng)分離膜的抗溶解性和耐腐蝕性，并且能夠承受的最高溫度也上升到300℃，從而使超濾膜能夠適應(yīng)多種環(huán)境下的廢水處理工作。

（三）聚乙烯醇超濾膜

聚乙烯醇材料內(nèi)部嚴(yán)格的線(xiàn)性結(jié)構(gòu)使其分子之間的氫鍵結(jié)合非常穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的羥基親水性能良好，可以降低成膜難度，因此常被用于親水膜的制作。由于聚乙烯醇超濾膜極易在水中溶解，因此，需要通過(guò)熱處理等加工工藝來(lái)改變其親水性能。在聚乙烯醇中加入納米二氧化硅不僅可以保留聚乙烯醇的親水性，還可以增加分離膜的抗污能力，納米二氧化硅聚乙烯醇的水通量和抗污染能力比一般的聚乙烯醇超濾膜都要高很多。

（四）醋酸纖維素超濾膜

醋酸纖維素材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，因此，被廣泛用作超濾膜的制備材料。聚乙烯醇和醋酸纖維素結(jié)合可制備共混超濾膜，不僅具有極高的親水性和抗污性，而且滲透速率更高，除油率高達(dá)90%以上。

以上幾種就是常用的超濾膜材料，除此之外，有機(jī)高分子制膜材料還包括聚酰胺類(lèi)和纖維類(lèi)等有機(jī)材料。有機(jī)材料具有天然的性能優(yōu)勢(shì)，但是一些使用性質(zhì)上的弊端還需要通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)提高其物理性能，使其應(yīng)用范圍更廣。

結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境保護(hù)工程實(shí)際開(kāi)展的過(guò)程中有效的應(yīng)用超濾膜技術(shù)可以進(jìn)一步提升水資源的凈化效果和處理效率，確保環(huán)境保護(hù)工作的有效開(kāi)展。未來(lái)對(duì)這一技術(shù)的進(jìn)一步探索會(huì)愈發(fā)深入，最終為人們帶來(lái)更高質(zhì)量的飲用水資源。