水處理膜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析

鄭超，朱軍，張寧，張玉改

（鄭州清源智能裝備科技有限公司，河南 鄭州 450000）

加強(qiáng)對水資源處理技術(shù)的優(yōu)化對于提升我國水資源利用效率，緩解水資源緊張問題來說具有重要意義。水處理膜技術(shù)作為當(dāng)前在水處理工藝當(dāng)中得到廣泛認(rèn)可的一項技術(shù)，對提升水資源利用效率來說具有重要作用。

1 水處理膜技術(shù)發(fā)展概況

1．1 國外水處理膜技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

水處理膜技術(shù)最早起源于發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)如今隨著相關(guān)工藝的不斷完善水處理膜技術(shù)已經(jīng)形成了種類繁多的產(chǎn)品體系。就目前的發(fā)展趨勢來看發(fā)達(dá)國家水處理膜技術(shù)的發(fā)展迅速旦能夠及時的根據(jù)市場需求的變化來不斷的調(diào)整，形成新產(chǎn)品。目前許多國外企業(yè)都已經(jīng)具備了先進(jìn)的產(chǎn)品生產(chǎn)線和技術(shù)，近幾年來，一些國外企業(yè)憑借企業(yè)強(qiáng)大的實力和規(guī)模，也瞄準(zhǔn)了我國水處理膜技術(shù)市場，憑借其良好的口碑以及優(yōu)秀的技術(shù)掌握了一大批忠實客戶群體。美國科氏公司目前掌握全世界最強(qiáng)大的膜產(chǎn)品鏈，其具備生產(chǎn)不同材質(zhì)不同種類的膜產(chǎn)品的能力，不僅如此，在技術(shù)方面也遙遙領(lǐng)先，掌握各項核心技術(shù)，超濾膜和反滲透膜目前是該公司的主打產(chǎn)品；除美國科氏公司之外，其他國家也有許多企業(yè)從事水處理膜技術(shù)研究，例如荷蘭、奧地利、日本等都有一些企業(yè)在水處理膜技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品方面已經(jīng)達(dá)到世界一流水平。

1．2 國內(nèi)水處理膜發(fā)展?fàn)顩r

與國外相比，我國水處理膜技術(shù)發(fā)展相對滯后。但近些年來水處理膜技術(shù)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)涌現(xiàn)出了一批具備生產(chǎn)先進(jìn)水處理膜產(chǎn)品的公司。但不可否認(rèn)的是，當(dāng)前我國國內(nèi)水處理膜產(chǎn)品相關(guān)公司在發(fā)展過程當(dāng)中發(fā)展環(huán)境較為惡劣，不僅要面臨國外擁有強(qiáng)大資本和實力的公司競爭，同時在國內(nèi)從事相關(guān)行業(yè)的企業(yè)數(shù)量也在逐年攀升，進(jìn)一步加劇了國內(nèi)競爭，從事水處理膜產(chǎn)品生產(chǎn)的公司面臨較為惡劣的競爭環(huán)境，一些產(chǎn)品甚至出現(xiàn)了惡性競爭。但令人可喜的是許多公司已經(jīng)能夠研發(fā)出中空纖維膜、反滲透膜等具有較高科技水平的膜技術(shù)產(chǎn)品，這也在一定程度上標(biāo)志著我國在水處理膜技術(shù)研究過程中所取得的巨大成就。

就膜制備而言，鄭州清源智能裝備科技有限公司對膜制造工藝進(jìn)行了創(chuàng)新，從而研發(fā)出了抗氧化以及具有較強(qiáng)抗污染能力的反滲透膜，這一創(chuàng)新使得在無菌飲用水以及在藥品生產(chǎn)領(lǐng)域得到了迅速的推廣，也在一定程度上推動了反滲透膜生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步革新；又比如國內(nèi)某生產(chǎn)企業(yè)通過將PVC合金應(yīng)用到膜生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，利用熱致相分離法從而提高了中空纖維膜的生產(chǎn)效益；山東某設(shè)計院利用膜生物反應(yīng)器技術(shù)成功的研發(fā)出中控平板式陶瓷膜。

2 國內(nèi)水處理膜應(yīng)用狀況

與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國水處理膜相關(guān)技術(shù)應(yīng)用起步較晚，就目前來看，主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在生活污水以及工業(yè)廢水的處理以及工業(yè)生產(chǎn)需要的軟化水、超純水等，微波、超波、反滲透等工藝在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛，同時這一類技術(shù)之間通過相互組合的方式在水處理領(lǐng)域能夠得到廣泛應(yīng)用。伴隨著這些技術(shù)的不斷成熟，應(yīng)用范圍得到不斷拓展，在水處理技術(shù)中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，不僅如此，由于國內(nèi)政府關(guān)于污水處理方面的標(biāo)準(zhǔn)，也在不斷完善和更新過程當(dāng)中，這也就使得越來越多的技術(shù)成果得以被運(yùn)用到生活實踐當(dāng)中來。隨著國家對有機(jī)污染物含量要求的進(jìn)一步提高，對雙膜法、全膜法等集成膜分離技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，特別是對于一些特殊工業(yè)廢水處理，表現(xiàn)出極強(qiáng)的處理能力。

例如某水處理膜生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)了雙膜法和全膜法技術(shù)，并通過膜材料和其他水處理設(shè)備的配合使用從而提升了數(shù)據(jù)處理的實際效果。利用雙膜法技術(shù)能夠有效的實現(xiàn)深度脫鹽，從而進(jìn)一步提高進(jìn)水水質(zhì)，全膜法者通過兩種以上水處理膜的配合，進(jìn)一步強(qiáng)化對污染物的去除能力，在超純水的制備過程當(dāng)中，這一技術(shù)得到了廣泛運(yùn)用。

3 水處理膜的分類對比

就傳統(tǒng)的水處理工藝而言，膜技術(shù)的出現(xiàn)屬于處理技術(shù)的一項重大革新。在最近的40年當(dāng)中，水處理膜技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并且在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活的多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，膜處理技術(shù)能夠有效的節(jié)省資金，同時降低能源的消耗，在實際操作過程當(dāng)中操作也較為簡單，處理效能高效。就目前來看，常見的水處理膜技術(shù)主要可以分為以下幾種：

（1）微濾膜。微濾膜在工作過程當(dāng)中，其主要推動力依靠的是靜壓差。微濾膜其利用篩網(wǎng)過濾介質(zhì)膜分離水中的雜質(zhì)。微孔過濾膜作為一種均勻的多孔薄膜，其厚度一般介于90～150μm，過濾的粒徑大小控制在0.025～10μm，在操作過程當(dāng)中，壓力值處在0.01～0.1MPa之間。微濾膜根據(jù)材料的不同可以分為無機(jī)膜和有機(jī)高分子膜。微濾膜被廣泛運(yùn)用于醫(yī)藥行業(yè)的過濾除菌、食品行業(yè)用于各類飲品的澄清、油漆行業(yè)、生物技術(shù)工業(yè)、水庫，江河等地表水中雜質(zhì)的去除。

（2）超濾膜。超濾膜及過濾顆粒的直徑大小，一般來說在5～10nm之間，其過濾粒徑處在微濾膜和反滲透膜之間，依靠0.1～0.5MPa靜壓差驅(qū)動，一些大分子和膠體會在靜壓差的驅(qū)動之下形成濃縮液，從而實現(xiàn)對溶液的分離凈化。超濾膜在工業(yè)廢水以及工藝水的深度處理方面展現(xiàn)出巨大作用，特別是在化工、食品大分子物質(zhì)的濃縮中作用巨大，在生物溶液當(dāng)中也被用來除菌，石油化工廢水中用來回收甘油。如圖1所示為超濾膜的工作原理。

圖1 超濾膜工作原理

（3）反滲透膜。反滲透膜的工作原理是通過滲透過程的逆反操作，將壓力差作為推動力是原來液體中的溶劑，滲透到半滲透膜的另一面，反滲透膜工作時，其壓力介于1～10MPa之間。在此過程當(dāng)中，原水滲透壓是決定性因素。就當(dāng)前來看反滲透膜其應(yīng)用的主要場景在海水淡化、純水生產(chǎn)等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域涉及電力、市政、醫(yī)藥等諸多行業(yè)，對于地區(qū)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定健康發(fā)展來說起到著至關(guān)重要的作用。除此之外還有納濾膜和電滲析膜。

4 水處理膜技術(shù)的發(fā)展趨勢

4．1 制作工藝水平的提升

在生產(chǎn)水處理膜的過程當(dāng)中，膜材料是膜質(zhì)量的重要保證，因此想要進(jìn)一步提升膜技術(shù)水平，就必須要在材料上有所突破?，F(xiàn)如今許多膜生產(chǎn)企業(yè)為了進(jìn)一步提升膜的耐久度，在進(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中，常常會嘗試?yán)酶鞣N新的技術(shù)手段來提高膜材料的品質(zhì)，提升產(chǎn)品的性能。從目前膜技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，未來水處理膜技術(shù)研發(fā)具有壽命長、消耗小、抗腐蝕等特點，越來越多的學(xué)者也開始將更多的注意力集中在這些方面。

4．2 提升膜性能

最終所制得的膜產(chǎn)品的質(zhì)量在很大程度上將決定水處理的效果，因此想要進(jìn)一步提升水處理效果，就需要對于膜產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行深入研究，嘗試找出提升水處理膜性能的方法。就目前來看，在某產(chǎn)品開發(fā)的過程當(dāng)中縮小成本，降低預(yù)處理要求是當(dāng)前在膜產(chǎn)品開發(fā)過程當(dāng)中最主要的方向。除此之外，膜產(chǎn)品能否抵御污染也是生產(chǎn)者以及消費(fèi)者十分關(guān)注的問題，膜產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，特別是在工業(yè)領(lǐng)域有著十分廣泛的用途，工業(yè)領(lǐng)域的水處理膜要求其具備一定的抗腐蝕性，才能夠很好的適應(yīng)工作環(huán)境，延長使用壽命，降低損耗。因此對于當(dāng)前膜生產(chǎn)工藝，應(yīng)當(dāng)要與新型的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行高效融合，對于膜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化設(shè)計，從而來有效提升膜產(chǎn)品的質(zhì)量，讓膜產(chǎn)品能夠適應(yīng)更加多變的復(fù)雜環(huán)境。

4．3 膜技術(shù)應(yīng)用水平的提升

在當(dāng)前發(fā)展膜技術(shù)的過程當(dāng)中，除了要對膜材料進(jìn)行改進(jìn)，同時提升膜性能之外，重視膜產(chǎn)品的應(yīng)用水平的提升也是水處理膜技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。相關(guān)的科研人員在開發(fā)膜產(chǎn)品的過程當(dāng)中，必須要注重膜產(chǎn)品在應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，隨著我國關(guān)于水處理方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善和更新，在膜產(chǎn)品開發(fā)過程當(dāng)中也出現(xiàn)了新的變化。

膜產(chǎn)品組合工藝的進(jìn)一步提升是水處理膜技術(shù)在研發(fā)過程當(dāng)中所必須要考慮的問題，同時水處理膜技術(shù)能否滿足現(xiàn)實中的各種復(fù)雜環(huán)境，能否滿足多樣化的市場需求，也是相關(guān)從業(yè)人員在進(jìn)行設(shè)計研究過程當(dāng)中所必須要考慮的。例如針對水處理過程當(dāng)中的鹽以及重金屬雜質(zhì)，可以考慮開發(fā)微濾膜；對于一些酸性或者堿性液體則在進(jìn)行研發(fā)過程當(dāng)中重視生物膜的開發(fā)，著重提升生物膜對高濃度酸堿物質(zhì)的耐受性；而對于高溫環(huán)境下的水處理，則應(yīng)當(dāng)要開發(fā)耐高溫的生物膜。除此之外相關(guān)研究人員也應(yīng)當(dāng)要綜合運(yùn)用多種水處理膜，從而提升產(chǎn)品的處理效能，例如可以將生物膜與膜法進(jìn)行有效搭配使用，通過這樣的搭配既能夠提升水處理膜的性能，也能夠降低能源的損耗，提升資源的利用效率。

5 結(jié)語

水資源是地球上最寶貴的資源之一，因為它的總量是有限的，同時可供人類使用的總量則是少之又少，也正因如此在使用水資源的過程當(dāng)中，必須要重視提升水資源的利用效率，只有這樣才能夠真正實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展。因此加強(qiáng)對于水處理技術(shù)的研究顯得至關(guān)重要，而水處理膜技術(shù)的出現(xiàn)，能夠有效的提升水處理水平，提升資源的效率。