楊剛劍

（河北融正安全評價咨詢有限公司，河北 邯鄲 056000）

近幾年來膜分離技術取得了很大的發(fā)展，而且不斷創(chuàng)新了很多品種，可以更好的滿足人們的多樣化需求。膜分離技術的基本原理主要是利用膜具有選擇性滲透作用，通過化學位差或者外界能量的推動作用下有效的分離、提純、富集混合物中的液體或者氣體，在膜分離的整個過程中基本上不會出現(xiàn)相變，能耗相對較低，而且可以在常溫狀態(tài)下進行，尤其適用于果品、藥物、酶等熱敏性物質(zhì)分級、分離及濃縮。相對于傳統(tǒng)的分離方法而言，膜分離技術效率更高，操作更加簡便，裝置簡單，便于控制和維修，而且投資費用較低，是一種高效、節(jié)能的新技術。目前，膜分離技術已經(jīng)被廣泛應用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物化工、環(huán)境保護、濕法冶金、水處理等諸多領域中，備受各大工業(yè)發(fā)達國家的關注和重視，因此值得進行深入研究、探討。

1 膜分離技術的基本特點

膜實際上也就是一種凝聚相物質(zhì)，用于分離一兩個流體相。對于膜而言，可以是氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)等多種凝聚性形式。而且，膜可為一相，也可為復合相，但是對于復合相而言，相和膜相之間的相表面會有所差異，這主要是由于膜有多薄，都必須2個或2個以上界面，但是也正是由于這2個或2個以上界面，才可以發(fā)揮出膜分割流體物質(zhì)的作用。其次，膜面積并沒有明確的規(guī)定，可小可大，在流體相中，膜可以以獨立形式存在，也可以在支持體的微孔中或者在載體表面依附。膜分離主要是由梯度差異（包括電位差、壓力差、濃度差、分壓差等）來推動，一般可將膜分離劃分為以下3種形式：

1.1 滲析式膜分離

這種膜分離形式的主要原理是在固體膜側放置被處理的溶液，而在接納滲析組分的溶液或者溶劑放置膜的另外一側，然后通過電位差、濃度差等將料液中的一些離子或者溶質(zhì)推動透過膜進入到接受液中，最后將其分離。電滲析、滲析是滲析式膜分離的主要形式。

1.2 過濾式膜分離

這種膜分離方式的基本原理，就以溶液來講解，在固體膜（也即是分離器）側放置待處理的溶液，然后通過額外增加的壓力或者自身形成壓力差的推動下，部分物質(zhì)會透過膜形成滲濾液，而沒有通過膜的部分溶液也就會形成濾余液。如果是混合氣體，最后可被分離成濾余氣、滲濾氣。因為待處理混合物質(zhì)的組分物質(zhì)存在一定差異，分子大小也會存在很大差異，因此這些物質(zhì)透過膜的速率也會存在較大區(qū)別，這樣就會導致殘留的部分和透過部分的組分有所不同，最終分離組分?，F(xiàn)階段，過濾式膜分離的形式主要包括微濾、滲透、超濾以及氣體滲透等。

1.3 液膜分離

這種分離形式在分離的過程中，料液、接受液、液膜分別是第一液相、第二液相、第三液相，液膜介于接受液以及料液之間，這三個液相是相互獨立的，并不能相互混合。液膜分離的過程實際上也是反萃取和萃取的有機結合，萃取就相當于溶質(zhì)通過料液進入到液膜中。

2 分析膜分離技術在化工方面的實際應用

現(xiàn)階段，關于膜分離中的電滲析技術、超濾技術、反滲透技術以及微濾技術等技術已經(jīng)相對較為成熟，在工業(yè)生產(chǎn)領域中得到了廣泛應用，并且也取得了比較顯著的市場效益。尤其是隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，在化工生產(chǎn)以及環(huán)境污染治理等工作中廣泛應用到膜超濾技術以膜微濾技，特別在水中病毒、細菌過濾以及水中細微顆粒以及金屬沉淀物中的應用較為突出。

2.1 含氟化合物去除中的應用

目前很多磷肥生產(chǎn)企業(yè)會利用膜微濾技術將磷石膏廢水中的一些含氟化合物去除，膜分離技術可以有效截留大分子溶質(zhì)，微粒在0.05-10um左右也可以去除。根據(jù)相關研究顯示，廢水通過膜微濾技術處理以及石灰乳處理的殘余氟量會有很大差異，前者比后者低很多。以往在廢水中加入石灰乳，廢水中的氟化合物中和以及沉淀的效果并不理想，很難符合標準的排放要求（10mg/L）。而且傳統(tǒng)的石灰乳處理廢水的過程中，首先會在廢水中加入兩級石灰乳中和后，再將石灰乳、鐵鹽、廢水中和反應后產(chǎn)生的CaF2微粒全部加入到養(yǎng)晶槽內(nèi)進行絮凝沉淀反，然后再固液分離沉降槽中的絮凝沉淀物，最后將沉淀槽的槽底污泥通過泵送到過濾機中，使其脫水。整個處理過程相當繁瑣，時間也比較長。

但是通過將膜微濾技術處理廢水中的含氟化合物，只需要在膜分離器中放置石灰乳，還有廢水進行中和反應后的CaF2微粒即可。通過膜微濾技術處理的廢水含氟量大概只有6mg/L左右，遠遠小于10mg/L，符合廢水排放標準，這樣廢水也可以循環(huán)應用。

2.2 在廢氣粉塵回收中的應用

在工業(yè)生產(chǎn)過程中很容易產(chǎn)生大量的粉塵，對周圍環(huán)境會造成嚴重的污染。比如，若采用旋風分離器或者普通袋濾器來處理水泥窯尾氣，尾氣的粉塵含量經(jīng)處理后大概是90~115mg/m3，這樣形成的系統(tǒng)阻力介于1.5~2.0kPa左右，并不滿足國家排放標準，同時由于尾氣含水量較大，若短時間內(nèi)溫度急劇下降，極易導致生產(chǎn)設備堵塞，對生產(chǎn)造成嚴重影響。但是若采用膜微濾分離技術處理，廢氣粉塵含量可降低至4.3mg/m3，而系統(tǒng)阻力也只是在1.00kPa左右，完全滿足國家排放標準要求，同時可減少生產(chǎn)設備堵塞現(xiàn)象，大大提高生產(chǎn)效率。其次，膜微濾分離器至少會有3年以上使用壽命，比較經(jīng)濟、節(jié)能。在磷肥生產(chǎn)、磷酸氫鈣干燥窯尾氣、石灰窯、鈦白粉生產(chǎn)、磷銨生產(chǎn)等諸多方面粉塵處理中都有所應用。

2.3 其他應用分析

目前，在自然水、苦鹵、海水純化等工作中都廣泛應用到了電滲析分離技術，尤其是在初級純水以及飲用水純化中的應用相對廣泛。通過膜電滲析分離技術可以提高工業(yè)廢水的凈化率，循環(huán)利用水資源。而且也可用于醇類物質(zhì)分離、水分離、果汁脫酸分離等。

結語

總而言之，膜分離技術作為一種新興的高效分離技術，將其應用于化工生產(chǎn)中可大大提高工業(yè)生產(chǎn)效益，也可大大減少能耗，緩解環(huán)境污染，有利于促進化工行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

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