膜分離技術(shù)用于廢水中金屬的分離和回收

黃萬撫，劉玉嬌，李新冬，梁　娟，李英杰，陳　洋

（1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西贛州341000；2.江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西贛州341000）

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膜分離技術(shù)用于廢水中金屬的分離和回收

黃萬撫1，劉玉嬌1，李新冬2，梁娟2，李英杰1，陳洋2

（1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西贛州341000；2.江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西贛州341000）

廢水中的金屬元素是污染環(huán)境的主要因素之一，對(duì)廢水中的金屬元素進(jìn)行分離回收可以充分利用資源，減少污染。通過膜分離技術(shù)進(jìn)行二次金屬資源的回收和水的回用處理已有大量研究，并在工程實(shí)踐中獲得效益。綜述了幾種常見的膜分離技術(shù)，分析了各種技術(shù)在金屬分離及回收中的適用條件和局限性，并對(duì)膜分離技術(shù)在金屬廢水資源化中的應(yīng)用前景及發(fā)展進(jìn)行了展望。

膜分離技術(shù)；金屬；廢水處理；膠團(tuán)強(qiáng)化超濾

從金屬廢水中分離回收金屬元素的方法，主要分為兩大類：物化法和生化法。物化法包括吸附、電解、蒸發(fā)、結(jié)晶、磁分離、凍熔、離子交換、氫氧化物沉淀、硫化物沉淀、絮凝、過濾、溶劑萃取和螯合離子吸附等方法，這些方法都基于一定的化學(xué)反應(yīng)，藥劑消耗量大，易造成二次污染；生化法主要有生物吸附法〔1-3〕。生物吸附工藝可以處理多種類型的廢水，可以優(yōu)先選擇性吸附重金屬離子，與其他工藝相比也有很多優(yōu)勢(shì)，但亦存在許多缺陷，如生物吸附劑的固定化及使用后的生物吸附物的去向等問題，生物吸附法回收重金屬未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用〔4〕。

膜分離過程是利用膜的選擇透過性，借助于外界能量或化學(xué)位差的推動(dòng)，使一定粒徑或帶一定電荷的分子或離子透過膜孔，其他部分則被截留，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩組分或多組分混合液體或氣體的分離、分級(jí)、提純以及濃縮富集〔5-6〕。膜分離技術(shù)作為一種新型分離技術(shù)，與傳統(tǒng)工藝相比，具有效率高、操作方便、無相變、能耗低、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，在海水淡化、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物化工、環(huán)境保護(hù)、濕法冶金等諸多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)80年代反滲透、納濾、超濾、微濾、液膜、氣體分離等各種膜技術(shù)均開始迅速發(fā)展，關(guān)于膜分離技術(shù)分離廢水中的金屬離子的研究也越來越多，其中提取廢水中的金屬主要是通過無固體支撐液膜分離技術(shù)，1985年美國通用電器開發(fā)的廢水中金屬離子回收的連續(xù)化工藝，就是采用新發(fā)展起來的液膜分離技術(shù)。通過反滲透和納濾處理金屬廢水較多，而主要目的是實(shí)現(xiàn)水的回用，由于發(fā)展初期受到膜材料和膜分離機(jī)理研究少的限制，幾乎沒有用反滲透和納濾進(jìn)行金屬資源濃縮回收的研究。隨著社會(huì)進(jìn)步和膜分離技術(shù)的發(fā)展，膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在二次金屬資源分離回收中也發(fā)揮重要價(jià)值。

1　金屬資源的膜分離回收技術(shù)

1.1反滲透技術(shù)

反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，通過對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合物的分離〔7〕。

陳明等〔8〕采用兩段反滲透工藝回收金銅礦山酸性廢水中的銅，在工作壓強(qiáng)3.0MPa，進(jìn)水流量20 L/h條件下，使Cu2+由41.64mg/L濃縮至376.8mg/L，濃縮約9倍，隨后采用浮選法回收濃縮液中的銅，回收率74%。田曉媛等〔9〕采用反滲透法從有色冶金酸性無機(jī)復(fù)合重金屬廢水中回收重金屬，廢水含Cu2+、Zn2+、Cr3+、Pb2+，質(zhì)量濃度約5～30mg/L。實(shí)驗(yàn)探究了壓強(qiáng)、運(yùn)行時(shí)間、濃淡比對(duì)反滲透膜處理效果的影響，最終Cu2+、Zn2+、Cr3+、Pb2+的截留率分別達(dá)到99.8%、97.0%、97.8%、97.9%。

反滲透膜處理金屬廢水不僅可以使廢水達(dá)標(biāo)排放，還可以回收其中的金屬資源，而且操作簡(jiǎn)單，但使用反滲透膜需要較大的操作壓強(qiáng)，運(yùn)行成本高，金屬廢水需要進(jìn)行充分的預(yù)處理以減少膜污染，延長膜的使用壽命。反滲透對(duì)金屬離子的分離幾乎不具有選擇性，不能用于混合金屬離子的分離，適用于稀溶液的濃縮，對(duì)于高濃度溶液則易受高滲透壓和膜本身的耐壓性的限制〔10〕。當(dāng)前研究的重點(diǎn)是開發(fā)低壓、抗污染的反滲透膜。

1.2納濾技術(shù)

納濾膜獨(dú)特的分離性能使其在廢水中金屬濃縮分離方面有很高的利用價(jià)值。王少明等〔11〕采取截留液全循環(huán)工藝，使用納濾膜技術(shù)濃縮分離含鎳離子溶液。實(shí)驗(yàn)探究了操作壓強(qiáng)、進(jìn)料液流量和原水Ni2+質(zhì)量濃度對(duì)截留率和膜通量的影響，結(jié)果表明在1.4MPa的恒定壓強(qiáng)下，含Ni2+3 900mg/L的原水最高可濃縮至23 510mg/L，濃縮約6倍，Ni2+截留率在99.6%～99.8%。

E.Cesfalvay等〔12〕進(jìn)行了納濾膜和反滲透膜回收Cu2+的研究，實(shí)驗(yàn)過程中分別建立了反滲透膜和納濾膜分離模型，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合。結(jié)果表明，壓強(qiáng)不是影響Cu2+截留率的主要因素，納濾和反滲透都可以使Cu2+截留率達(dá)到95%以上，使用反滲透對(duì)提高處理效率效果不明顯。因此在進(jìn)行金屬離子分離濃縮時(shí)使用納濾膜就可以達(dá)到處理要求，同時(shí)比反滲透節(jié)能。納濾膜比反滲透更適合大面積工業(yè)化應(yīng)用〔13〕。納濾膜因其獨(dú)特的分離性能，不同金屬離子分離濃縮效率受到更多復(fù)雜因素的影響，需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究和更詳細(xì)的結(jié)果分析。針對(duì)金屬離子的混合溶液，主要根據(jù)不同離子在不同條件下體現(xiàn)出來不同的Donnan效應(yīng)來改變組合工藝和運(yùn)行條件，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同金屬離子的分離和濃縮回收。

1.3膜電解技術(shù)

膜電解技術(shù)是膜滲析和電解技術(shù)的結(jié)合，利用金屬離子的氧化還原特性，在電場(chǎng)作用下取代陰極的析氫反應(yīng)，在陰極富集〔14〕。

膜電解技術(shù)處理含鎳廢水最為成熟〔15〕。周鍵等〔16〕采用雙膜三室電沉積法通過離子交換膜電解回收含鎳廢水中的鎳，同時(shí)消除陽極產(chǎn)氯問題。在實(shí)驗(yàn)得出的優(yōu)化條件下，鎳的回收率達(dá)82.3%，電流效率高達(dá)85.3%。

T.Z.Sadyrbaeva〔17〕研究了通過液膜與膜電解技術(shù)耦合回收廢液中低濃度的Co2+，結(jié)果表明膜電解-液膜耦合過程同時(shí)實(shí)現(xiàn)了Co2+的萃取、分離、電沉積，電場(chǎng)的存在促進(jìn)了Co2+在有機(jī)相中的傳質(zhì)過程，通過改變電流密度、料液種類和濃度、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)，原液中的Co2+全部被去除，其中約45%沉積在陰極電極，其余殘留在陰極液中被濃縮。

連續(xù)電去離子技術(shù)（EDI）是將膜電解與離子交換相結(jié)合的技術(shù)，在低濃度重金屬廢水資源化過程中有重要意義〔18〕。Lu Huixia等〔19〕通過電去離子技術(shù)回收稀溶液中的Ni2+，并制備純水，實(shí)驗(yàn)過程中的EDI模塊有4個(gè)稀釋室、5個(gè)濃縮室、1個(gè)陰極和陽極的保護(hù)室和2個(gè)電極室，含55mg/LNi2+的原水經(jīng)處理后，濃水中的Ni2+達(dá)到1 263mg/L，清水中的Ni2+低于0.05mg/L，純水電阻達(dá)到2.02～2.59MΩ·cm。與膜電解技術(shù)相比，電去離子技術(shù)處理低濃度廢水時(shí)也有較高的電流效率，另外，不需要單獨(dú)進(jìn)行離子交換樹脂的再生。

電解法是一種很有吸引力的方法，可以通過改變極室的設(shè)計(jì)將廢水中的金屬離子濃縮較高的倍數(shù)，達(dá)到二次金屬資源回收的目的，同時(shí)可以進(jìn)行純水生產(chǎn)。膜電解過程中不需添加化學(xué)藥劑，反應(yīng)時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)單、操作方便。但膜電解技術(shù)需要解決單元能耗問題，優(yōu)化工藝、降低成本是使膜電解技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的重要途徑〔20〕。在電解過程中產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)物可能造成二次污染。

1.4膠團(tuán)強(qiáng)化超濾技術(shù)

膠團(tuán)強(qiáng)化超濾（MEUF）是將表面活性劑與超濾技術(shù)結(jié)合，陰離子表面活性劑膠束帶負(fù)電荷可靜電吸附帶正電荷金屬離子，金屬離子經(jīng)過表面活性劑膠團(tuán)的吸附后有效直徑增大，采用大孔徑超濾膜過濾廢水，獲得較大的滲透通量〔21〕。

不同金屬離子在不同條件下與螯合劑的親和力不同。P.N.Patil等〔22〕通過在膠團(tuán)強(qiáng)化超濾過程中添加螯合劑實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液中Ni2+和Co2+的分離。研究結(jié)果表明，pH是影響分離因子的重要參數(shù)，在pH為5、金屬/螯合劑的摩爾濃度比為2、金屬離子/表面活性劑摩爾濃度比為7時(shí)，9%的Ni2+透過膜孔，93%的Co2+留在濃縮液中，兩種金屬離子實(shí)現(xiàn)分離。

方瑤瑤等〔23〕通過膠團(tuán)強(qiáng)化超濾去除水中Cd2+，探究了十二烷基硫酸鈉（SDS）和跨膜壓強(qiáng)對(duì)膜的截留率和滲透性能的影響。結(jié)果表明，較低的表面活性劑濃度下，SDS膠團(tuán)強(qiáng)化超濾法能高效截留水中的Cd2+，實(shí)驗(yàn)過程中，Cd2+截留率大于98%。在MEUF工藝的實(shí)際應(yīng)用中可以通過調(diào)整表面活性劑濃度和跨膜壓強(qiáng)來提高對(duì)金屬離子的去除率。

膠團(tuán)強(qiáng)化超濾的濃縮液進(jìn)一步處理便可得到其中的金屬離子。林丹等〔24〕通過電解法回收膠團(tuán)強(qiáng)化超濾濃縮液中的Cd2+，回收率達(dá)50.26%。MEUF濃縮液中含有高濃度的表面活性劑，容易造成二次污染，且表面活性劑投加量較多，成本高，因此需要通過各種物理化學(xué)方法將表面活性劑進(jìn)行回收重復(fù)利用?；厥毡砻婊钚詣┑姆椒ㄖ饕薪禍靥幚?、化學(xué)沉淀、螯合超濾、酸化超濾等〔25〕。

MEUF技術(shù)適用于單獨(dú)或同時(shí)去除廢水中低分子質(zhì)量、低濃度和難溶于水的有機(jī)污染物和多價(jià)重金屬離子，特別是用于銅、鉻、鎳、鎘、硒、砷的分離，具有良好的環(huán)境效益。因此，該技術(shù)成為有廣闊應(yīng)用前景的金屬廢水處理方法。納濾膜和反滲透均能截留金屬離子，但與超濾膜技術(shù)相比需要較大的運(yùn)行壓強(qiáng)和較嚴(yán)格的工藝條件。

1.5水溶性聚合物絡(luò)合超濾技術(shù)

聚合物絡(luò)合超濾技術(shù)是基于含氮、磷、硫和羥基功能團(tuán)的聚合物和它們的衍生物與大多數(shù)金屬離子絡(luò)合，當(dāng)這些聚合物的分子質(zhì)量超過超濾膜的切割分子質(zhì)量時(shí)，聚合物及其絡(luò)合的金屬離子被截留，而未絡(luò)合的離子可以透過超濾膜，從而實(shí)現(xiàn)金屬離子的分離〔26〕。1985年，在Nature上首次報(bào)道了以水溶性聚合物絡(luò)合溶液中的重金屬離子，然后通過超濾濃縮溶液中的重金屬，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溶液中微量重金屬的測(cè)定。隨后，國內(nèi)外學(xué)者在這一方法的啟發(fā)下，開發(fā)了以水溶性聚合物絡(luò)合超濾技術(shù)分離水溶液中的重金屬，并圍繞這一方法展幵了大量的研究工作。

曾堅(jiān)賢等〔27〕以聚丙烯酸鈉為絡(luò)合劑進(jìn)行Hg2+、Cu2+、Cd2+的分離濃縮。實(shí)驗(yàn)分析了pH、金屬離子總濃度與絡(luò)合劑濃度比（LR）對(duì)分離效果的影響，根據(jù)不同離子在不同條件下對(duì)絡(luò)合劑親和力的不同，研究混合液濃縮行為，選擇最佳分離濃縮條件。研究結(jié)果表明，在pH=5、LR=2、體積濃縮因子為15和各金屬離子的初始質(zhì)量濃度為30mg/L時(shí)，Hg2+得到選擇性濃縮，將含Cu2+、Cd2+的滲透液調(diào)節(jié)LR=0.033、pH=5，濃縮16倍時(shí)，Cu2+獲得選擇性濃縮，最終實(shí)現(xiàn)3種金屬離子的分離濃縮。

蔣彬〔28〕研究了用絡(luò)合—超濾—酸化解絡(luò)—超濾的方法處理含銅廢水。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)Cu2+100%的回收，要求聚合物分子質(zhì)量分布窄，另外為了回收水溶性聚合物，絡(luò)合過程要求可逆。實(shí)驗(yàn)過程中通過投加合適的絡(luò)合劑，與Cu2+形成大分子而被截留，濃縮液解絡(luò)后再次通過超濾膜，絡(luò)合劑被截留，Cu2+透過超濾膜被回收。

聚合物強(qiáng)化超濾可以處理低濃度金屬廢水，使用具有選擇性的聚電解質(zhì)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種金屬的分離回收及廢水的回用。與納濾膜和反滲透膜相比，超濾膜成本低、易清洗，因此聚合物強(qiáng)化超濾在廢水中金屬分離回收方面有較大的應(yīng)用潛力，但該技術(shù)也面臨絡(luò)合劑的二次污染和回收問題。

1.6膜萃取技術(shù)

膜萃取是膜過程與液液萃取相結(jié)合形成的一種新型傳質(zhì)分離技術(shù)。原料液相和萃取相溶液分別在膜兩側(cè)流動(dòng)，其中一相會(huì)潤濕膜并滲透進(jìn)入膜孔，在膜表面上與另一相形成固定界面層。由于在兩相中存在溶解度差異，溶質(zhì)會(huì)從一相中擴(kuò)散到兩相界面，先進(jìn)入膜中的萃取相，再通過膜孔擴(kuò)散進(jìn)入萃取相主體〔29〕。

膜萃取技術(shù)中研究較多的是中空纖維液膜萃取。與平板式和管式組件相比，中空纖維膜組件裝填密度大、比表面積大、占地面積小、成本比較低〔30〕，非常適合用于處理金屬離子的稀溶液。

Cr鈍化液中存在的主要金屬離子有Cr3+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、W6+，N.Diban等〔31〕將中空纖維液膜萃取與電解技術(shù)聯(lián)用，回收了料液中的Zn。由于Cr3+、Zn2+、Fe2+對(duì)pH要求范圍不同，膜萃取過程中的有機(jī)萃取相pH控制在2.5左右，將鈍化液中的Zn、Fe分離出來。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反萃取相的pH達(dá)到1.9，在此條件下反萃取相中Fe又被有機(jī)相萃取，使反萃取相中的Zn2+純度增大，在后續(xù)電解過程中得到純度更高的Zn，純度約98.48%。

夏潔〔32〕進(jìn)行中空纖維膜萃取分離Ce3+/Pr3+的研究，采用未皂化萃取劑P507，通過在水相溶液中加入絡(luò)合劑醋酸提高兩種離子的分離因子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ce3+、Pr3+的萃取率可分別達(dá)到94.76%、98.17%，分離因子達(dá)到3.43。

T.Wannachod等〔33〕通過中空纖維支撐液膜從混合稀土的硝酸溶液中萃取Nd（Ⅲ），并建立傳質(zhì)分離模型。結(jié)果表明Nd（Ⅲ）的提取率和分離率分別達(dá)到95%、87%，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型模擬結(jié)果基本一致。

S.Suren等〔34〕以D2EHPA為萃取劑，HCl為反萃取劑，通過中空纖維支撐液膜技術(shù)從含1mg/L PbCl2和Pb（NO3）2的稀溶液中萃取Pb2+，并設(shè)計(jì)膜萃取數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明，Pb2+的萃取率達(dá)97%，反萃取率30%以上，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型模擬結(jié)果平均偏差低于3%。

S.Dixit等〔35〕從酸性核廢料中回收低濃度的U，并使用尺寸為D 6.35 cm×20.32 cm和D 10.16 cm× 33.02 cm兩種不同規(guī)模的膜接觸器進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中建立了合理的數(shù)學(xué)模型，以便實(shí)現(xiàn)裝置的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，研究結(jié)果表明U的回收率達(dá)98%以上，根據(jù)建立的模型預(yù)測(cè)的結(jié)果與不同規(guī)模的膜接觸器實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

在應(yīng)用于回收廢液中的金屬離子的多種膜分離技術(shù)中，學(xué)者們對(duì)中空纖維膜萃取技術(shù)研究較多，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)溶液中低濃度的金屬離子也有較高的萃取率，可通過萃取劑種類、濃度、料液pH等參數(shù)改變實(shí)現(xiàn)不同金屬離子的分離，在金屬離子分離和提取方面有較大的優(yōu)勢(shì)。除上面所述，近年來學(xué)者們還研究了中空纖維膜萃取技術(shù)在Hg2+、Ni2+、Cu2+、Cs+等金屬離子回收中的應(yīng)用，獲得了較好的結(jié)果。與傳統(tǒng)液膜萃取相比，中空纖維膜萃取技術(shù)解決了乳化液膜和支撐液膜的穩(wěn)定性問題，避免相間泄露和乳化型二次污染，節(jié)約萃取劑〔36〕。另外膜萃取技術(shù)對(duì)膜的浸潤性能有較高的要求，膜兩側(cè)溶液不能互滲，分離完成需要進(jìn)行萃取劑和反萃取劑的回收利用。建立合理的傳質(zhì)分離模型有助于中空纖維膜萃取在工業(yè)中的推廣。

1.7膜集成技術(shù)

膜集成是將幾種膜技術(shù)組合，充分發(fā)揮各種膜技術(shù)在分離凈化過程中的優(yōu)勢(shì)。

周欽〔37〕針對(duì)德興銅礦的生物浸出液中低品位Cu進(jìn)行分離濃縮，中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超濾濃縮4倍后料液中的Fe因形成Fe（OH）3膠體基本被截留，大部分離子微粒留在濃縮液中，Cu2+幾乎全部透過超濾膜進(jìn)入滲透液，納濾膜對(duì)滲透液進(jìn)行濃縮處理，最終料液中的Cu2+濃度達(dá)到生物浸出液的2.38倍，可以通過萃取進(jìn)行提取。在國外的很多礦山中，膜分離技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于金屬礦山浸出液的分離，取得顯著效益。

潘文剛等〔38〕進(jìn)行電解銅箔廢水一段NF+兩段NF+RO全膜法處理工藝探究，實(shí)驗(yàn)過程中一段NF進(jìn)行8倍濃縮，濃縮液進(jìn)入二段NF進(jìn)行序批式濃縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)原水80倍濃縮。一段NF透過液進(jìn)入RO系統(tǒng)，二段NF透過液回至一段NF系統(tǒng)。使用類似工藝處理電鍍含鎳廢水，實(shí)現(xiàn)重金屬和添加劑的回收〔39〕。

季常青等〔40〕用“混凝沉降—纖維束過濾—超濾—反滲透—產(chǎn)水回用—濃水回收銅”的工藝將紫金山某銅礦含銅酸性廢水進(jìn)行資源化。該工藝的混凝沉降采用自主研發(fā)的復(fù)合生物絮凝劑，對(duì)膜芯幾乎無副作用。反滲透膜是針對(duì)礦山酸性廢水開發(fā)的中性特種寬松反滲透膜，減少有機(jī)物和無機(jī)鹽在膜表面的沉積，提高了膜的抗污染性能。經(jīng)過對(duì)操作流程進(jìn)行優(yōu)化，可使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，膜壽命延長，Cu2+總回收率達(dá)98.6%。以2010年年初統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)折算，膜分離系統(tǒng)處理每噸水約需3.0元，年產(chǎn)凈效益可達(dá)634萬元經(jīng)濟(jì)效益〔41〕。

王立國等〔42〕在某示范工程中通過超濾、反滲透、離子交換等集成工藝對(duì)含膠體、Cu2+工業(yè)廢水進(jìn)行循環(huán)回用處理，濃水中的銅用電解技術(shù)回收。多年的運(yùn)行結(jié)果證明，該工藝具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，可為企業(yè)創(chuàng)收87.97萬元/a。

膜集成技術(shù)已大量應(yīng)用于工業(yè)水處理中，由于膜本身存在的缺陷，操作過程中需要根據(jù)所選分離技術(shù)對(duì)原水進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，以保證膜組件的正常運(yùn)行，延長膜的使用壽命。另外根據(jù)處理水質(zhì)的不同研發(fā)特種膜可以使工藝得到優(yōu)化，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2　結(jié)語展望

近年來膜分離技術(shù)發(fā)展迅速，對(duì)物質(zhì)的高效分離與轉(zhuǎn)化過程帶來了新的機(jī)遇。膜分離技術(shù)中的納濾和反滲透可應(yīng)用于低濃度金屬離子的濃縮，兩者對(duì)金屬離子都有較高的截留率，反滲透對(duì)金屬離子的截留基本沒有選擇性，而且能耗相對(duì)納濾膜較高，因此納濾膜比反滲透更適用于金屬離子的分離濃縮。膜電解技術(shù)在氯堿工業(yè)中應(yīng)用較成熟，但由于其能耗相對(duì)較高，在含金屬離子廢水處理中沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，改善工藝結(jié)構(gòu)是提高電流利用率的關(guān)鍵。膠團(tuán)強(qiáng)化超濾、絡(luò)合超濾是先通過添加化學(xué)藥劑使金屬離子從小粒徑變成大粒徑，再通過成本低、易操作的超濾膜進(jìn)行截留分離，發(fā)展的關(guān)鍵在于制備低污染，易回收的化學(xué)添加劑。膜萃取的關(guān)鍵在于針對(duì)混合金屬離子分離的萃取劑和萃取條件的探索，并建立合理的數(shù)學(xué)模型，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

當(dāng)前水、礦等資源日漸短缺，環(huán)境惡化，“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，而膜分離技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)資源回收和水、氣純化，在各行業(yè)中都發(fā)揮重要作用。我國對(duì)膜的需求量越來越大，近年來每年都以大于20%的速率增長，國內(nèi)許多以膜分離技術(shù)為主導(dǎo)的企業(yè)積極研發(fā)新的制膜工藝，提高膜性能、降低能耗，但主要生產(chǎn)超濾膜和微濾膜，納濾膜和反滲透膜大部分靠進(jìn)口。另外，膜分離技術(shù)的應(yīng)用中普遍存在易污染、膜壽命短等缺陷，當(dāng)前關(guān)鍵任務(wù)一是進(jìn)行新材料和新的制膜工藝的開發(fā)，優(yōu)化膜的性能，再就是開發(fā)實(shí)用的膜分離技術(shù)或集成技術(shù)應(yīng)用于含重金屬離子廢水處理和回收利用。

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App lication ofmem brane separation technology tometal separation and recovery from wastewater

HuangWanfu1，Liu Yujiao1，LiXindong2，Liang Juan2，LiYingjie1，ChenYang2
（1.Faculty of Resourceand EnvironmentalEngineering，JiangxiUniversity of Science and Technology，Ganzhou 341000，China；2.Faculty of Architecturaland Mapping Engineering，JiangxiUniversity of Scienceand Technology，Ganzhou 341000，China）

Themain factor ofenvironmental pollution ismetal elements in wastewater.The separation and recovery ofmetalelements from wastewater canmake fulluse of resourcesand reduce pollution.Numerous researches on the secondary recoveryofmetal resources，aswellas the reuseand treatmentofwater，bymembrane separation technology are accomplished，and benefitshave been obtained in engineering practice.Several kindsof commonmembrane separation technologies are summarized.Appropriate conditions and limitations of various kinds ofmetal separation and recovery technologiesareanalyzed.Theapplication prospectand developmentofmembraneseparation technology for the utilization ofmetal-containingwastewaterare predicted.

membrane separation technology；metal；wastewater treatment；micellarenhanced ultrafiltration

X703.1

A

1005-829X（2016）07-0005-06

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41362003）

黃萬撫（1962—），博士后，教授。電話：13970766871，

E-mail：sim2008@sina.com。通訊作者：劉玉嬌，電話：15216108266，E-mail：731138357@qq.com。

2016-05-05（修改稿）