反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理與回用中的應(yīng)用分析

劉明亞，李　斌，牟　靜

核工業(yè)理化工程研究院，天津　300180

反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理與回用中的應(yīng)用分析

劉明亞，李斌，牟靜

核工業(yè)理化工程研究院，天津300180

近幾年，隨著我國(guó)的工業(yè)的發(fā)展，重金屬?gòu)U水的處理問題一直對(duì)我國(guó)的廢水再回收利用形成嚴(yán)重的制約，尤其是伴隨著近年來(lái)，環(huán)境問題日益惡化。利用反滲透技術(shù)對(duì)于重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理是一種新型的處理技術(shù)［1］。本文對(duì)于反滲透這種新型的處理技術(shù)做了詳細(xì)的介紹，并對(duì)于該技術(shù)的工作原理進(jìn)行了闡述，并以海水淡化為例對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用做了分析。

重金屬?gòu)U水處理；反滲透技術(shù)；應(yīng)用與原理分析

隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，重金屬?gòu)U水排放與處理問題越來(lái)越嚴(yán)重。廢水中的重金屬來(lái)源非常多，例如，在礦山開采過程中的排水、金屬冶煉過程中的除塵排水和酸洗水、化工企業(yè)的生污水等，都會(huì)產(chǎn)生重金屬?gòu)U水。在這些重金屬?gòu)U水中，金屬的離子含量和種類并不相同，彼此之間差別比較大。這些金屬離子在處理過程中只能夠被采用物理方法進(jìn)行轉(zhuǎn)移或者采用化學(xué)方法進(jìn)行稀釋，但是無(wú)法把它除去或者消失。所以這樣的重金屬?gòu)U水一方面不經(jīng)處理排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，另一方面，重金屬離子的流失也是一種資源的浪費(fèi)。所以對(duì)于重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理是必須要進(jìn)行的。

1　反滲透技術(shù)的原理介紹

在目前對(duì)重金屬?gòu)U水的處理方法中有很多方式，例如，可以采用化學(xué)的方法，或者離子交換的方法、水電解法和吸附法和反滲透技術(shù)法等。由于在重金屬?gòu)U水中存在大量游離的重金屬離子，而且這些重金屬離子的成分比較復(fù)雜，所以在實(shí)際處理過程中，采用反滲透技術(shù)法是比較有效的一種處理方式。

反滲透技術(shù)主要是通過外界的作用力使廢水中的溶劑透過半透膜進(jìn)行過濾從而把金屬離子隔離在另一側(cè)的技術(shù)處理方式。在實(shí)施這一技術(shù)的過程中，有2個(gè)條件必須滿足，一個(gè)是外界的作用力必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶液中的滲透壓；另一條件是必須要有一種透水性和選擇性質(zhì)量都非常高的半透膜。一般對(duì)于反滲透技術(shù)中的半透膜要求其表面的微孔尺寸不能大于1nm，這種尺寸才能保證在滲透過程中，把大部分的離子都除去。反滲透技術(shù)主要是根據(jù)滲透截留機(jī)理對(duì)金屬離子進(jìn)行篩分和經(jīng)典排斥的，因此在采用反滲透技術(shù)時(shí)，還要考慮到不同離子的價(jià)態(tài)［2］。

在重金屬?gòu)U水處理中引入反滲透技術(shù)最早開始于20世紀(jì)70年代，剛開始只是運(yùn)用這種技術(shù)對(duì)電鍍水進(jìn)行滲透處理，后來(lái)由于應(yīng)用效果比較理想才擴(kuò)展到了重金屬?gòu)U水領(lǐng)域。采用反滲透技術(shù)對(duì)重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理不需要添加任何藥劑，也不需要其他輔助技術(shù)，所以采用反滲透技術(shù)的設(shè)備消耗相比較與其他的技術(shù)處理方式更低也更有效。

2　反滲透技術(shù)處理重金屬?gòu)U水的應(yīng)用分析

2.1對(duì)于電鍍廢水的處理

在企業(yè)產(chǎn)生的電鍍廢水和金屬漂洗水中含有大量的重金屬離子，其中鉻、鎘、鉛、鎳的含量都比較高，此外還含有大量的氰化物和氯化物。對(duì)于電鍍水的處理時(shí)反滲透技術(shù)應(yīng)用的第一個(gè)領(lǐng)域。在對(duì)電鍍廢水的處理過程中，主要是通過局部滲透或者脫鹽的方式，將廢水中游離的離子進(jìn)行回收。例如，電鍍過程中電鍍鎳會(huì)產(chǎn)生大量的含有鎳離子的鎳廢水，我們都知道鎳和汞都是含有劇毒的，對(duì)人體危害極大，所以就必須要對(duì)鎳廢水進(jìn)行處理，而對(duì)鎳的回收利用從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度上來(lái)看也更實(shí)用。從20世紀(jì)70年代開始，反滲透技術(shù)開始在電鍍廢水的處理中得到應(yīng)用，發(fā)展到現(xiàn)在已形成了一套比較完善的技術(shù)理論。在技術(shù)處理過程中還可以通過和納濾組合工藝技術(shù)配套使用從而對(duì)回收的鎳進(jìn)行漂洗和再利用。

2.2對(duì)于其他重金屬?gòu)U水的處理

重金屬的廢水涵蓋范圍除了電鍍廢水意外，還包括很多，例如，冶煉行業(yè)廢水、采礦行業(yè)的廢水以及化工農(nóng)藥行業(yè)產(chǎn)生的廢水等。在這些重金屬?gòu)U水中，含有大量的銅、鉛、鎳、硌、銀、鋅等金屬離子。對(duì)于這些離子的去除，一方面可以大大改善環(huán)境方面的保護(hù)工作，降低對(duì)我們生活環(huán)境的危害；另一方面又可以實(shí)現(xiàn)重金屬的回收再利用，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過反滲透技術(shù)對(duì)于這些重金屬?gòu)U水中的金屬離子的去除率可以達(dá)到95.89%。這說明對(duì)于重金屬?gòu)U水的處理，反滲透技術(shù)是具有非常高的效率的。黃安撫等人研究的利用反滲透技術(shù)對(duì)紫金山礦的重金屬?gòu)U水處理試驗(yàn)就是一個(gè)非常好的例子。他們通過運(yùn)用反滲透技術(shù)對(duì)重金屬?gòu)U水處理后發(fā)現(xiàn)，銅離子的含量下降到了<0.5mg/L［3］，而且在處理后的凈化水的濃縮液中，銅離子得了富集，因此實(shí)現(xiàn)了了大量的銅離子的回收。

3　運(yùn)用反滲透技術(shù)中存在的問題

3.1反滲透技術(shù)的成本分析

隨著反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理中的應(yīng)用，我們還必需要考慮的一個(gè)問題是反滲透技術(shù)的成本問題。反滲透技術(shù)中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是反滲透膜的選擇，滲透膜的選擇對(duì)于反滲透技術(shù)的運(yùn)用有非常關(guān)鍵的影響作用。在反滲透膜的種類上，現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)研發(fā)出了幾百種，而且價(jià)格也高低不等。不同的滲透膜在廢水處理過程中的污染去除能力，以及自身抗污染能力都是不一樣的。所以盡管對(duì)于重金屬?gòu)U水的反滲透技術(shù)處理效果非常令人滿意，但必須認(rèn)識(shí)到的一點(diǎn)是它的價(jià)格也是比較昂貴的。尤其是隨著近年來(lái)，手段和技術(shù)方面的提高，使得滲透膜的技術(shù)也有了較高水平的發(fā)展，而隨著這種發(fā)展，其應(yīng)用成本總體是在不斷下降的。

3.2預(yù)處理

在對(duì)重金屬?gòu)U水的處理過程中，合理的運(yùn)用預(yù)處理的方法可以提高滲透膜的使用壽命，從而降低因更換滲透膜而帶來(lái)的成本。在反滲透技術(shù)處理過程中，非常關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)要點(diǎn)是要保證處理時(shí)進(jìn)水的水質(zhì)必須要符合要求，否則很快會(huì)造成滲透膜的污染，這會(huì)嚴(yán)重影響滲透技術(shù)的處理效果，并對(duì)滲透膜的使用壽命也造成嚴(yán)重影響。所以在處理重金屬?gòu)U水過程中，合理進(jìn)行預(yù)處理可以有效提高滲透膜的滲透率，從而提高對(duì)重金屬?gòu)U水的處理效果。

4　結(jié)論

反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水的處理過程中能夠起到比較好的處理結(jié)果，局部的金屬離子清除率可以達(dá)到98%以上［4］，這對(duì)于凈化重金屬?gòu)U水，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)有非常重要的作用。同時(shí)重金屬的回收也提高了資源的利用率，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，反滲透技術(shù)也將不斷得到發(fā)展與創(chuàng)新，這將更廣泛的應(yīng)用于重金屬?gòu)U水的處理過程中，實(shí)現(xiàn)更高效的處理效果，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

［1］吳昊，張盼月，蔣劍虹，等.反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理與回用中的應(yīng)用［J］.工業(yè)水處理，2007（6）：6-9.

［2］曾杰，吉希希，任會(huì)，等.膜技術(shù)處理重金屬?gòu)U水［J］.湖南有色金屬，2011（1）：43-47.

［3］倪國(guó)強(qiáng)，解田，胡宏，等.反滲透技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2012（10）：23-27.

［4］包亞強(qiáng)，魏立安.反滲透技術(shù)處理與回用電鍍廢水的研究［J］.江西科學(xué)，2008（5）：781-784.

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A

1674-6708（2016）166-0289-01

劉明亞，核工業(yè)理化工程研究院。李斌，核工業(yè)理化工程研究院。牟靜，核工業(yè)理化工程研究院。