水處理中膜分離技術(shù)研究分析與應(yīng)用

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1、...頁眉膜分離技術(shù)及其在水處理中的應(yīng)用與研究陳月（河北聯(lián)合大學(xué)研究生學(xué)院，河北唐山，063009）摘要：與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，由于膜分離技術(shù)自身的優(yōu)點，其在水處理領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文首先對膜分離技術(shù)的發(fā)展與基本情況作了簡要概述，然后基礎(chǔ)上著重分析了其在廢水處理、海水淡化和超純水制備中的應(yīng)用。最后對膜分離技術(shù)中現(xiàn)存問題進(jìn)行了探討，對該技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)；水處理；應(yīng)用1引言膜分離技術(shù)是借助膜的選擇滲透作用,以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對混合物中溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行

2、分離,分級,提純和富集的方法。與傳統(tǒng)的分離操作（如蒸發(fā)、萃取、沉淀、混凝和離子交換等）相比較，膜分離技術(shù)作為一種新的分離凈化和濃縮方法，具有能耗低、效率高、工藝簡單、投資小和污染輕等優(yōu)點。由于其自身的優(yōu)點，膜分離技術(shù)的發(fā)展相當(dāng)迅速，在污水處理、食品生產(chǎn)、醫(yī)藥合成和化工生產(chǎn)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。而近幾十年，將膜分離技術(shù)應(yīng)用到水處理領(lǐng)域，形成了新的水處理方法，包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、電滲析(ED)和反滲透(RO)、滲透蒸發(fā)(PV)、液膜(LM)等膜分離技術(shù)，為水處理提供了新的出路和

3、研究方向。2發(fā)展概況人類對于膜現(xiàn)象的研究源于1748年，然而認(rèn)識到膜的功能并用于為人類服務(wù)，卻經(jīng)歷了200多年的漫長過程。人們對膜進(jìn)行科學(xué)研究則是近幾十年來的事。1950年W.Juda試制出選擇透過性能的離子交換膜，奠定了電滲析的實用化基礎(chǔ)。1960年洛布(Loeb)和索里拉簡(Souriringan)首次研制成世界上具有歷史意義的非對稱反滲透膜，這在膜分離技術(shù)發(fā)展中是一個重要的突破，使膜分離技術(shù)進(jìn)入了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的時代。其發(fā)展的歷史大致為：20世紀(jì)30年代微孔....頁腳...頁眉過濾，40

4、年代透析；50年代電滲析；60年代反滲透；70年代超濾和液膜；80年代氣體分離；90年代滲透汽化。此外以膜為基礎(chǔ)的其它新型分離過程以及膜分離與其它分離過程結(jié)合的集成過程也日益得到重視和發(fā)展。[1]3膜分離技術(shù)概述3.1膜分離技術(shù)類型目前己經(jīng)深入研究和開發(fā)的膜分離技術(shù)有微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透汽化和氣體分離等。正在開發(fā)研究中新的膜過程有:膜蒸餾、支撐液膜、膜萃取、膜生物反應(yīng)器、控制釋放膜、仿生膜以及生物膜等過程。[2]3.2膜分離技術(shù)特點膜分離技術(shù)作為一門新型的高效分離、濃縮、提純及凈

5、化技術(shù),由于其多學(xué)科性特點,膜技術(shù)可應(yīng)用于大量的分離過程。各種膜過程具有不同的機理,適用于不同的對象和要求，但有其共同的優(yōu)點。(1)膜分離技術(shù)能耗低。因為膜分離過程不發(fā)生相變化，其中以反滲透耗能最低，這對于克服國家的能源危機有相當(dāng)?shù)囊饬x。(2)膜分離過程是在常溫下進(jìn)行的，因而特別適于對熱敏感的物質(zhì)，如對廢水中有價值的重金屬、化學(xué)藥品、生產(chǎn)原料等的分離、分級、濃縮與富集過程。而用膜法處理飲用水，其出水水質(zhì)只取決于膜自身的性質(zhì)，如膜孔徑、膜的選擇性等，與原水水質(zhì)無關(guān)。(3)膜分離技術(shù)適用的范圍廣，反應(yīng)

6、過程不會改變物質(zhì)的屬性，不需要添加劑參加反應(yīng)，不會帶來新的污染物和浪費其它物質(zhì)，可用于多種類型的廢水處理過程。(4)膜分離法分離裝置簡單，操作容易且易控制，便于維修且分離效率高。與常規(guī)水處理方法相比，具有占地面積小，處理效率高等特點。(5)膜分離技術(shù)設(shè)備可實現(xiàn)定型化，自控性強，便于管理和運行，也有利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。[3]4膜分離技術(shù)的應(yīng)用膜分離技術(shù)已經(jīng)在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。尤其在一些發(fā)達(dá)國家。據(jù)統(tǒng)計，全世界膜和膜組件的銷售額每年以14%~30%的幅度遞增，并膜與光纖、超導(dǎo)等技術(shù)一樣將成為

7、主導(dǎo)未來工業(yè)的六大新技術(shù)之一。顯示出這一新興產(chǎn)業(yè)的廣闊前景。其工業(yè)應(yīng)用見表1。....頁腳...頁眉表1膜分離技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用項目應(yīng)用化學(xué)工業(yè)有機物除去或回收、污染控制、氣體分離、藥劑回收和再利用水處理海水和苦咸水淡化、超純水制備、電廠鍋爐水凈化、廢水處理食品及生化工業(yè)凈化、濃縮、消毒、代替蒸餾、副產(chǎn)品回收金屬工業(yè)金屬回收、污染控制、富氧燃燒紡織及制革工業(yè)余熱回收、藥劑回收、污染控制造紙工業(yè)代替蒸餾、污染控制、纖維及藥劑回收醫(yī)藥工業(yè)人造器官、控釋釋放、血液分離、消毒國防工業(yè)艦艇淡水供應(yīng)、戰(zhàn)地污染水源

8、凈化、野戰(zhàn)供水目前，環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，其中較為突出的是廢水的處理。盡管廢水治理達(dá)標(biāo)排放的方法很多。但不容置疑，膜技術(shù)應(yīng)用是最為常用的一種。我國水資源很貧乏，不少城市都存在用水嚴(yán)重緊張的問題，同時隨著人民生活水平的提高，對水質(zhì)也提出更高的要求，希望能夠飲用到更優(yōu)質(zhì)的水。此外。海水的淡化處理和高純水的生產(chǎn)，這些都是社會發(fā)展的需要，以上問題都可以通過膜分離技術(shù)來解決。4.1廢水處理廢水處理一直是我國乃至世界在環(huán)保方面一直關(guān)注和亟待解決的問題，而利用膜技術(shù)處理廢水，既能得到可達(dá)標(biāo)的水源，又