探讨膜分离技术在水处理领域的应用

摘要：自然资源不断被开发利用，可用的自然资源越来越少，人类不得不对一些物质进行分离再使用，其中，膜分离就是一种物质分离技术。进入二十一世纪，膜分离技术被称为水处理技术，其主要功能是废水净化，同时收集有用物质，该技术在水处理问题上发挥着越来越重要的作用。与传统方法相比，膜分离作为一种全新的分离净化方法，其最大的优点是工艺简单，能量消耗低，没有二次污染，分离效果好等等，在水处理领域膜分离技术已经得到了广泛使用。文章将从膜分离技术的原理特点、应用及未来发展进行简单分析。

关键字：膜分离技术；水处理；应用；发展；

中图分类号：TF803.23 文献标识码：A

水是动植物和人类赖以生存的必要资源，但是随着工业社会的发展，水资源受到严重的污染，人类可利用的水源越来越少，对水资源的保护及二次利用已经成为全世界共同关注的问题。工业水和生活污水经过有效处理可以再次成为饮用水或者再利用水，这一途径是目前解决水资源问题的主要途径。在日常生活中，我们通常使用生化技术处理生活废水和工业废水，使其成为能够再利用或者直接应用水，这种方法虽然可以暂时缓解水资源紧张的问题，但是其处理方法低效，需要大量的处理空间，根本无法满足生活和工业生产的用水需求。

膜分离技术是进半个世纪以来发展的高新技术，它主要是利用一张经过特殊制造的、有选择性可透的薄膜，借助外力对混合物进行分离。膜分离技术已经完全脱离传统的化学水处理的范畴，将水处理带入物理分离的领域，所以，膜分离技术在水处理领域内得到了广泛的应用。

一、膜分离技术的原理和特点

1.原理

1.1 物理性质原理

膜分离水处理技术的物理性质就是利用混合物不同的物理性质，例如体积、质量、形状的差异，将膜作为筛子使用，最终利用混合物的这种物理性质进行分离。

1.2化学性质原理

膜分离技术分离混合物的速度可以分为两个步骤，第一个速度是膜表面接触待分离混合物进入膜内部的速度，也就是物质的溶解速度。物质溶解速度取决于待处理混合物和膜的化学性质。另一个速度就是被分离的混合物进入膜内，从膜的一处扩散到另一处的速度，这就是物质的扩散速度。物质的扩散速度与使用的膜的化学性质有关系，还与物质的分子量有关系。

2.膜分离技术的特点

膜分离是目前市场上一种全新的净化分离方法，和传统的化学分离方法相比，其主要的特点就是操作工艺简单，能源消耗低，并且没有二次污染，分离效果明显。膜分离技术相交传统化学分离技术而言，不仅具有上述优点，而且其分离功能也很多，可以对液体或气体混合物进行分离、提纯、精致等等，而且整个工艺的操作过程简单，净化效果好，能量消耗低，更重要的是膜分离技术没有二次污染，便于控制。所以，膜分离技术可以广泛应用于食品、医药、生物科技、节能环保、化工、造纸、能源开发、水处理、石油冶金等工业生产领域。企业使用膜分离技术，不仅提高了混合物分离效果，还大大提高企业的经济效益，促进环境保护。

二、膜分离技术的应用

1.饮用水处理

近几年，随着社会经济的发展，水污染问题越来越严重，人们对水污染问题的担忧直接关系到饮用水问题上，所以，饮用水净化也越来越普遍。饮用水净化主要是取出水中的有害细菌、病毒、漂浮物质和其他有害物质，膜分离技术应用在饮用水净化方面，充分发挥了其有效果用，是水处理领域的一个重大突破。针对水处理问题，膜分离技术有很多种方法，其中包括超滤、微滤及纳滤等方法，三者中任意一种技术的过滤能力都非常强大，可以很好滴取出饮用水中的微米级颗粒，和传统的水处理技术相比彰显出很大的优势。针对纳米级的微粒，普通的过滤根本无法取出，而膜分离技术却能轻松取出水中的纳米级微粒，同时去除水中的细菌病毒和有害物质，提高饮用水的质量。

2.工业废水处理

工业发展必然会带来相应的环境污染，水污染就是其中之一。近几年，工业废水的排放量更大、流域面积更广，其包含多种浓度较高的化学物质，有些甚至毒性很大，对生态环境和人类生活都造成很大威胁。为保护环境，保证人类的健康，处理工业废水中的有害物质，提高资源的利用率，实现资源节能、促进地区经济可持续发展，实现人与自然和谐相处，工业废水必须严格按照要求实行处理，达标之后才能排放。面对工业废水，膜处理技术同样以其独特的优势，对工业水进行有效净化，而且经过技术处理后，工业废水中的有用物质得到回收，可以实现资源再利用。所以，在工业废水处理领域，膜分离技术同样得到了广泛应用。

3.海水淡化

海水是地球上水资源所占比例最大的一部分，面对今天的水资源危机，对海水进行淡化处理，应用于工业或者直接饮用，是解决全球水资源问题的主要渠道。用于海水淡化的膜分离技术，其应用方法主要有电渗透、反渗透和膜蒸馏等。电渗透技术就是直接对海水进行淡化，将其变为饮用水，但是它的缺点是能量消耗大，饮用水的回收率低；反渗透技术的创造，是海水淡化领域中又一个重大的创新，它的应用可以大大降低海水淡化的成本，因此，应用反渗透方法淡化海水来制造饮用水是目前最实际的办法。膜蒸馏技术有诸多优点，比如设备简单，能量消耗低、环保、工艺简单等等，但其目前并没有广泛应用于海水淡化领域。

三、膜分离技术的未来发展

1. 膜分离技术在海水淡化领域中有了长足的发展，而且它技术装置操纵简单，处理花费小。因此，在淡水资源的开发利用上具备广阔的市场应用前景。

2. 随着环境问题的日益严峻，应用膜分离技术对废水进行回收和循环利用的前景非常广阔。如在印钞领域中，用超滤去处理凹印机擦板液，可使70%～90%的废水循环回用，从而节约了用水，减少了排污，取得了较好的经济和社会效益。

3. 利用膜分离技术处理石油、化工废水已逐步被人们接受，并在工业中得到应用发展，它可以有效地去除废水中的各种杂质。此外，膜分离技术在油田淡水供应方面的作用也不容小觑。由于膜分离技术在这方面的应用还比较原始，因此在该领域中具有巨大的应用潜力。

4. 虽然膜分离技术在我国很多领域都取得了广泛应用，但一些废水处理设备的开发还没有跟上，一些关键的组件和设备还依赖进口（例如荷电超滤膜），部分技术难关还有待攻克。这既对膜分离技术在当前的应用提出了挑战，也为未来的发展埋下了机遇。

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