超濾技術(shù)與設(shè)備在水處理領(lǐng)域的研究進(jìn)展

摘?要：當(dāng)前水污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，尤其是城市發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的生活污水、工業(yè)廢水等都對(duì)人們的用水安全造成了嚴(yán)重威脅，為了解決這一問(wèn)題，近年我國(guó)除了不斷加強(qiáng)水污染治理外還研究了很多提升用水安全的技術(shù)，超濾技術(shù)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的一種的凈水技術(shù)，并且已經(jīng)獲得了非常廣泛的應(yīng)用。為了讓更多人認(rèn)識(shí)這種技術(shù)，并促進(jìn)這種技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，本文對(duì)超濾技術(shù)與設(shè)備在水處理領(lǐng)域研究進(jìn)展展開(kāi)了分析。

關(guān)鍵詞：超濾技術(shù);超濾設(shè)備;水處理

超濾技術(shù)是一種膜分離技術(shù)，以靜壓差推動(dòng)力為基礎(chǔ)，結(jié)合多膜孔的攔截功能過(guò)濾液體中的小溶質(zhì)粒子，從而將大粒子阻攔在膜的另一側(cè)。這種技術(shù)在處理工業(yè)廢水、生活用水、食品發(fā)酵等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，尤其在當(dāng)前水污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重環(huán)境下，超濾技術(shù)是保證用水安全非常的有效的一種技術(shù)手段。

一、水污染現(xiàn)狀

水污染問(wèn)題近年呈現(xiàn)出了越來(lái)越嚴(yán)重的趨勢(shì)，尤其是在一些工業(yè)城市，水污染問(wèn)題更為嚴(yán)重，當(dāng)前可在水中可發(fā)現(xiàn)的污染物質(zhì)種類已經(jīng)超過(guò)了2000種，而且其中大部分都具有致癌、畸形、毒性等嚴(yán)重危害。我國(guó)對(duì)水污染的治理非常重視，并且一直在研究高效率的污水處理技術(shù)，例如向水中加氯就是我國(guó)很多地區(qū)一直在使用的水處理技術(shù)，但是這種技術(shù)無(wú)法徹底清除水中有害物質(zhì)，而且還有可能和某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生危害性更高的物質(zhì)。2007年，國(guó)家頒布了新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》），其中嚴(yán)格規(guī)定了生活用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提出了高達(dá)106項(xiàng)的用水指標(biāo)，在這樣背景下，傳統(tǒng)的水處理手段已經(jīng)逐漸不能滿足《標(biāo)準(zhǔn)》的要求。超濾技術(shù)的應(yīng)用令我國(guó)水處理水平有了質(zhì)的飛躍，這種技術(shù)具備了從納米級(jí)別過(guò)濾水中顆粒的能力，這是傳統(tǒng)水處理技術(shù)所無(wú)法比擬的，同時(shí)對(duì)懸浮物、藻類、大分子有機(jī)物等都有非常不錯(cuò)去除效果，因此獲得了非常廣泛的應(yīng)用[1]。

二、超濾技術(shù)與設(shè)備概述

超濾介于微濾和納濾之間，是一種膜過(guò)濾的技術(shù)手段，可以通過(guò)凈化、分離、濃縮等手段去除水中的有害物質(zhì)，從而達(dá)到凈水的目的。這種技術(shù)的作用原理是篩分作用，可將顆粒截留在膜的一側(cè)，也就是說(shuō)當(dāng)水流過(guò)膜時(shí)只能通過(guò)水和一些礦物質(zhì)與無(wú)機(jī)鹽，懸浮物、細(xì)菌和蛋白質(zhì)等都無(wú)法通過(guò)。超濾技術(shù)已有近50年的歷史，最初誕生于美國(guó)的亞米康公司，使用的是不對(duì)稱膜，可隔離物的直徑在0.005微米到10微米之間，膜的透水率在0.5m3/（m2·d）到5.0m3/（m2·d）之間。膜的表層厚度通常都在0.1微米到1微米之間，在濃差極化為零的條件下可忽略溶液滲透壓，所需的過(guò)濾壓差在0.1MPa到0.5MPa之間。超濾技術(shù)所使用的膜共有兩類，分別為有機(jī)超濾膜和無(wú)機(jī)超濾膜，當(dāng)前有機(jī)超濾膜在超濾技術(shù)中是主要應(yīng)用的超濾膜類型，材料種類有醋酸纖維、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等，其中應(yīng)用較頻繁的材料有醋酸纖維、聚砜、聚醚砜等，無(wú)機(jī)超濾膜的材料種類有陶瓷、氧化鋁、多孔玻璃等。

相較于傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)，超濾技術(shù)具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：第一，超濾技術(shù)的篩分孔徑更小，在處理效率上有著非常優(yōu)秀的表現(xiàn)，而且細(xì)菌、病毒、膠體微粒、蛋白質(zhì)、大分子有機(jī)物等基本都可以被截留。第二，超濾技術(shù)在處理過(guò)程中只需要消耗很少的能量，因?yàn)檫@種技術(shù)只需要低壓作推力即可進(jìn)行應(yīng)用，而且操作過(guò)程非常簡(jiǎn)單，可節(jié)省很多水處理成本。第三，超濾技術(shù)沒(méi)有相際間變化的限制，常溫也可完成應(yīng)用。第四，超濾技術(shù)有著更廣的應(yīng)用范圍，通過(guò)對(duì)不同超濾膜的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同分子量溶液的過(guò)濾。第五，超濾技術(shù)的應(yīng)用通過(guò)超濾設(shè)備實(shí)現(xiàn)，超濾設(shè)備根據(jù)需要可大可小、結(jié)構(gòu)形式多種多樣很容易實(shí)現(xiàn)，而且設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性低，不僅操作簡(jiǎn)單，后期的檢修和維護(hù)也很方便。

三、超濾技術(shù)與設(shè)備在水處理領(lǐng)域的研究進(jìn)展

超濾技術(shù)良好的水處理效果推動(dòng)著科研人員一直在對(duì)其進(jìn)行研究，在不斷研究過(guò)程中令這項(xiàng)技術(shù)獲得了非常好的改良，處理效果因此得到了非常明顯的提升。當(dāng)前針對(duì)超濾技術(shù)的研究大多集中在膜表面改性上，比如永久性改性、動(dòng)態(tài)改性和隨溶液條件改性等，其中針對(duì)永久改性和動(dòng)態(tài)改性的研究比較多。

永久改性的方式共有兩種，其一是將親水性單體以輻照或者化學(xué)接枝手段接在疏水聚合物骨架上，其二是混用疏水聚合物和親水聚合物。國(guó)外科研人員就將親水性更加優(yōu)秀的氯磺酸基團(tuán)以化學(xué)接枝的方式引入到了聚醚砜材料中，從而明顯提升了聚醚砜膜的親水性。

動(dòng)態(tài)改性應(yīng)用的是聚合物改性和LB膜改性，其中聚合物改性依靠的是吸附劑、小分子表面的活性劑，可在膜表面形成一層的改性層，如不需要這種改性可洗掉之后進(jìn)行其他操作[2]。LB膜依靠的是氣液界面的兩親性單分子層，該分子層可以向超濾膜逐漸轉(zhuǎn)移，然后形成新的分子組合體系?？梢岳梅蠈訑?shù)來(lái)控制這種的改性方式，可以獲得幾近完美的大面積單分子膜，從而更好的吻合超濾膜皮層的要求，因此當(dāng)前LB膜改性的應(yīng)用非常的普遍。

隨著超濾技術(shù)的成熟，超濾設(shè)備的開(kāi)發(fā)應(yīng)用也日趨成熟：在給水凈化領(lǐng)域超濾設(shè)備以中空纖維超濾膜為主，小型如家用凈水器，大型如每天幾十萬(wàn)噸的高集成度的超濾成套設(shè)備，充分發(fā)揮了中空纖維超濾膜通量大、占地小、集成度高的特點(diǎn);在污水處理領(lǐng)域，超濾設(shè)備的開(kāi)發(fā)應(yīng)用更豐富、更廣泛，除了過(guò)濾澄清簡(jiǎn)單功能的超濾設(shè)備設(shè)計(jì)成分置式和浸沒(méi)式兩種使用方式外，與污水生化過(guò)程結(jié)合而成的MBR技術(shù)與設(shè)備更是將膜技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展到了一個(gè)新高度。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了更好地對(duì)污水進(jìn)行處理，加強(qiáng)對(duì)超濾技術(shù)和超濾設(shè)備的開(kāi)發(fā)應(yīng)用非常必要。本文對(duì)水污染現(xiàn)狀和超濾技術(shù)做了簡(jiǎn)單介紹，并闡述了當(dāng)前超濾技術(shù)的研究進(jìn)展，最后分析了超濾技術(shù)和設(shè)備在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用，希望本次分析對(duì)超濾技術(shù)在我國(guó)水處理中的推廣應(yīng)用具有一定促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周清卿.超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019，05（11）：56-58.

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作者簡(jiǎn)介：李祥得（1965-），男，漢族，湖北漢川人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：微/超濾膜成套設(shè)備開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。