浅谈膜分离在水处理上的应用

摘　要：膜技术的发展为废水处理提供了新的思路。本文从膜分离技术的工作原理入手、常用的膜分离过程，探讨了膜分离技术应用及发展前景。

关键词：膜分离　废水处理　膜分离

随着全球工业的迅猛发展，在扩大生产的同时，也给环境带来了巨大的威胁。尤其是各种高浓度、高污染废液的排放，对水资源造成了难以弥补的污染。如何寻求解决方案迫在眉睫。本人在废水处理技术上多年研究，通过膜法分离工艺与其他工艺的结合对各种废水进行处理，使其达标排放。膜分离过程是一个高效、环保的分离过程，它是多学科交叉的高新技术，它在物理、化学和生物性质上可呈现出各种各样的特性，具有较多的优势。

随着膜材料、膜组件和膜设备的不断改进，膜分离技术已成为现代工业技术革新的重要手段。膜技术除了在环保、食品、生物制药等行业得到广泛的应用和开发以外，在其它工业过程如化工、石油化工、新材料等方面也日益受到重视，其应用涉及产品的净化与回收，对于提高产品质量和收率，降低生产成本具有重要的作用 。

一、膜分离技术的工作原理

膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。

膜的分离选择性（各气体组分渗透量的差异）、膜面积和膜两侧的分压差构成了膜分离的三要素。其中，膜分离的选择性取决于制造商选用的膜材料及制备工艺，是决定膜分离系统性能和效率的关键因素。

二、常用的膜分离过程

1.微滤

过滤材料一般可分为浓度滤板和筛滤板两种。

浓度滤板是滤纸，由纤维素互相叠合而成。大粒子被拦截在滤纸表面，微粒子被滤进滤纸内的网络。筛滤板中的孔道从表面到内部的孔径均匀，故大于孔径的粒子被滞留于膜面，小于孔径的粒子则通过。过滤的粒子在0.02～2um。

2.超滤

超滤是根据分子的大小和形态而被分离的筛分作用。在介质压力作用下，小于孔径的小分子溶质，随溶剂一起透过膜上的微孔，大于孔径的大分子溶质则被截留。

3.纳滤

纳滤的分离机理相似于反渗透，是溶解扩散原理。膜孔径小于20埃。

4.反渗透

在恒温容器中，用半透膜将容器隔成两部分，将纯溶剂和溶液各置于膜的一侧，半透膜的性能只允许溶剂分子通过而不允许溶质分子通过。在无外界的压力作用下，溶剂分子向溶液一侧转移，即发生渗透现象，直到渗透平衡，溶剂分子向溶液一侧的转移停止。相反，在溶液一侧，加上大于渗透压的压力时，溶剂将从溶质浓度高的一侧透过膜流向浓度低的一侧。这就是反渗透原理，是正常渗透的逆流，所以被称为反渗透。

反渗透分离溶液中分子量为150甚至低于150的化合物分子。

除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。

三、膜分离技术应用

1.膜分离新技术的研发

微滤、超滤膜元件动态过滤机：过滤元件外形为中间有放射状滤液通道的圆盘形，与传统无机膜相比，在相同规格直径结构条件下，提高过滤面积1~2倍，该圆盘形过滤元件主要成份85％以上为SiO2，化学性能稳定，精密度高。如安装在过滤设备上，将大大降低过滤机的体积，提高过滤效率。也解决了无机膜、有机膜成本高、耐温低、耐酸碱性能差、机械强度低，孔径不均匀等问题。

2.膜分离技术在活用水中的应用

2.1反渗透技术

海水、苦咸水淡化，降低饮用水矿化度。适用于总矿化度或特殊离子浓度超标水的处理；纯净水瓶装生产线；海水淡化。

2.2纳滤技术

选择性去除水中硬度，保留对人体有益的盐份，去除小分子有机物。适用于水中硬度含量过高，有机物含量超标，部分保留水中矿化度的情况，可替代传统处理技术。

2.3超滤技术

去除水中细菌、热源及有机氯化致癌物，可有效控制水中细菌、有机物指标且不影响水中矿化度含量。

2.4微滤技术

降低水中浑浊度、去除有机微生物、细菌等，可有效控制水中微生物、混浊度等指标，是一种重要且有效的前处理技术。

3.膜分离技术在废水处理中的应用

工业废水一般含悬浮物（包括无机和有机的）较多，为避免废水污物堵塞薄膜，减少清洗难度和频率，不宜直接用一段膜分离法，最好在膜分离前进行絮凝和常规过滤等预处理。目前对工业废水的膜分离法的研究已取得实质性进展，并已开始进入工业化阶段。除抄纸废水（白水） 用气浮法即可处理外，膜分离法几乎适用于处理所有的制浆造纸废水（如机械浆废水、硫酸盐浆漂白碱性废水、涂布废水、亚硫酸盐废液等），特别对漂白废水的毒性、色度和悬浮物的去除有明显效果。

四、结语

全球将近80%的国家现在正面临由于水资源短缺造成的健康与经济的威胁。洁净水正迅速成为全球性匮乏资源，面对日益增长的人口，污染的威胁和迫切的需求，满足全球范围的纯净水供给迫在眉睫。为解决工业与市政水资源短缺的情况，同时根据倡导循环经济，资源利用的理念，利用膜过滤技术开辟新水源，将污水变成达到企业所需水质标准的可重复使用的工业用水或者进一步处理到符合饮用水标准的水。

参考文献

[1]雷晓东，熊蓉春，魏刚. 膜分离法污水处理技术[J]. 工业水处理. 2002，02.

[2]黄英，王利. 水处理中膜分离技术的应用[J]. 工业水处理 .2005，04.

[3]杨英. 含聚污水的处理方法及再利用技术研究[J]. 大庆石油学院. 2006，03.

[4]许霞. 膜在废水处理应用中的污染及其防治[A]. 2007. 中国环境科学学会学术年会优秀论文集（上卷）[C]. 2007.