水處理過程中膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐探究

李　磊/青島后海熱電有限公司

水處理過程中膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐探究

李磊/青島后海熱電有限公司

膜分離技術(shù)作為一種新型的分離技術(shù)的分支，開始于二十世紀(jì)初期，在1960年以后得到了很好的發(fā)展。膜分離技術(shù)既高效又節(jié)能，可以應(yīng)用于水處理過程，具有很好的發(fā)展前景。隨著社會各領(lǐng)域的不斷發(fā)展，此技術(shù)在分離技術(shù)中占有重要作用，其使用范圍也越來越廣泛。本文就水處理過程中膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐展開分析和探討。

水處理過程；膜分離技術(shù)；應(yīng)用實(shí)踐

1.膜分離技術(shù)概述

水資源十分重要，地球生命不能離開水，它更加與人們的生活密不可分。針對海水淡化的問題，不同時期的人們提出相應(yīng)的解決方法，比如：反滲透法，從不同程度上解決了問題，隨著社會科技的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)膜分離技術(shù)。它作為一種新型的分離技術(shù)，節(jié)能且高效。其中，采用的納濾作為新型分離膜，它所截流下的物質(zhì)分子量在反滲透與超濾之間，并且其膜的表面具有電荷。

2.幾種常見的膜分離技術(shù)

2.1膜分離技術(shù)的原理

膜分離技術(shù)的分離原理包含兩個方面，一方面是在物理性質(zhì)的篩選分離，在混合溶液中，不同的分子具有不同的體積、質(zhì)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(zhì)的組成部分進(jìn)行分類，另一方面則是在化學(xué)性質(zhì)的篩選分離，當(dāng)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(jìn)行分離，如溶解速度和擴(kuò)撒速度。通常情況下，利用化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分離的材料膜的化學(xué)性質(zhì)會影響到分離效果。

2.2膜分離技術(shù)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(shù)分為兩大類。

2.2.1是反滲透膜分離技術(shù)。

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(shù)是膜用于分離的最直接應(yīng)用之一，以外界壓力作為驅(qū)動力將溶液中的組分進(jìn)行分離。反滲透膜分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)污水處理、含鹽廢水處理工藝中。反滲透分離設(shè)備的核心組成為反滲透的膜組件，反滲透膜本身的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)材料的相關(guān)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(yīng)用的反滲透膜為復(fù)合膜以及不對稱醋酸纖維素膜，相對而言，復(fù)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(jì)性更強(qiáng)，價(jià)格相對低廉，并且具備較高的抗氧化能力，使用廣泛。

2.2.2電滲析分離技術(shù)。

電滲析技術(shù)是在電場作用的驅(qū)動下，由于離子交換膜的選擇透過性使溶液最終實(shí)現(xiàn)濃縮和淡化的一種膜分離技術(shù)。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(jìn)行分離。

3.水處理過程中的膜分離技術(shù)

在水處理過程中，膜分離技術(shù)需要在一定壓力下作用，分離掉液體中的無機(jī)鹽以及分子量較大的物質(zhì)。水透過膜的同時，水中的污染物會被分離出來，反滲透膜的使用度較高，可以適用于幾乎所有物質(zhì)，納濾膜相對使用度較低，并且它具有一定的電荷，僅可以用于單價(jià)無機(jī)離子，在進(jìn)行水處理的過程中，需要減小壓力，以實(shí)現(xiàn)分離作用。通過了解清楚了二者在不同領(lǐng)域都具有一定的使用價(jià)值。

一方面，膜分離技術(shù)應(yīng)用于海水與苦咸水領(lǐng)域。生活中所需的飲用水均需要對海水及苦咸水進(jìn)行脫鹽作用，反滲透脫鹽法成為獲得淡水的主要方法。在對水進(jìn)行軟化的處理過程中，納濾膜發(fā)揮了重要作用。它可以軟化水質(zhì)、除去顏色以及有機(jī)化合物，由于自身選擇透過性特征廣泛使用于水處理過程，但是，值得注意的是，此膜需要在較低的壓力下工作。

另一方面，膜分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)廢水隨之增多，工業(yè)廢水涉及不同方面領(lǐng)域，比如：電鍍廢水、紡織印染污水、食品廢水、化工廢水等。電鍍過程中使用水，所產(chǎn)生的污染物中含有大量的單一或者混合的重金屬元素，比如：銅、鐵、鋅等，如果不能很好地對其進(jìn)行處理，將會造成人類生活的困擾。為了獲得干凈的水資源，對其進(jìn)行水處理操作，通過沉降、調(diào)整pH值來等方法改善水質(zhì)。紡織印染行業(yè)所產(chǎn)生的廢水中，會產(chǎn)生毒性重金屬污染物，對環(huán)境造成影響。食品加工廠在生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量含有有機(jī)物的廢水，例如：蛋白質(zhì)等。化工廠排放的污水更是為環(huán)境帶來極大負(fù)擔(dān)。

還有就是海水淡化處理。地球上具有豐富的水資源，但是其中約97％的水資源都是海水，海水的鹽含量很高，要想對海水進(jìn)行使用，就必須對其進(jìn)行淡化處理。海水淡化可以通過RO、MED（多級蒸發(fā)）、VC（壓力蒸餾）完成。RO在應(yīng)用過程中具有以下優(yōu)勢，如能耗低、費(fèi)用低、建造周期短等，因此其已經(jīng)成為了目前海水淡化的一項(xiàng)主要手段。中東地區(qū)的一些國家在海水淡化過程中已經(jīng)開展了對RO的應(yīng)用，其中沙特具有多家海水淡化工程。目前，我國遼寧省和浙江省也興建了反滲透化裝置。

4.膜分離技術(shù)存在問題

第一，膜受污染。在實(shí)踐應(yīng)用時，膜會遇到污染的問題，其原因在于膜所截留下的物質(zhì)堵塞，從而對膜造成污染，這樣的情況會影響到膜的分離能力。因此，在使用膜的過程中，需要了解具體的使用環(huán)境，從而避免出現(xiàn)損壞膜的現(xiàn)象，造成浪費(fèi)。

第二，成本問題。采用反滲透與納濾膜，其成本是比較高的。由于我國生產(chǎn)的膜不具備高標(biāo)準(zhǔn)的條件，目前使用的是進(jìn)口膜，性能較好，在膜分離技術(shù)中得到很好的應(yīng)用，但是它的成本較高。在對水進(jìn)行處理的過程中，消耗是一定存在的，如果不能提高膜的利用度和延長膜的使用壽命，將會一筆較大的支出。所以，根據(jù)實(shí)際情況，需要結(jié)合所用膜的性質(zhì)進(jìn)行工作，提高膜的利用度，延長使用壽命。膜分離技術(shù)作為一種新型的分離技術(shù)分支，既高效又節(jié)能，為人們生活帶來好處?？梢詰?yīng)用于水處理過程，具有很好的發(fā)展前景。

第三，濃差極化。采用膜分離技術(shù)的過程中，由于膜自身具有選擇透過性特點(diǎn)，多數(shù)溶質(zhì)會被分離出來，并且留在壓力較大的一側(cè)，這樣的狀況會形成濃度差，通常稱之為濃差極化。膜分離技術(shù)操作的過程中，這樣的現(xiàn)象不能避免，隨著滲透壓的增加，使膜分離下降，導(dǎo)致膜孔堵塞的結(jié)果。針對這種濃差極化的現(xiàn)象，可以通過改善表面流動，以解決濃差極化的問題。一方面，膜自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，通過設(shè)計(jì)適合的膜元件，進(jìn)而改變膜結(jié)構(gòu)，從而解決濃差極化問題；另一方面，在膜分離過程中，統(tǒng)一規(guī)范使用方法和操作步驟，嚴(yán)格遵循，杜絕出現(xiàn)隨意操作或者使用的現(xiàn)象。

5.結(jié)論

膜分離技術(shù)具有設(shè)備簡單、分離效率高、節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)，其在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用有著巨大潛能。但是對膜分離技術(shù)的應(yīng)用要理性，為了擴(kuò)大膜技術(shù)應(yīng)用范圍，促進(jìn)膜技術(shù)的發(fā)展，在日后研究過程中更應(yīng)當(dāng)降低膜的成本、提高其抗污染能力、延長膜的使用壽命，對膜分離技術(shù)進(jìn)行組合應(yīng)用，提高分離效果，從而擴(kuò)大膜分離技術(shù)的應(yīng)用范圍，促進(jìn)膜分離技術(shù)的發(fā)展。

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