水處理過程中膜分離技術的應用實踐探究

李磊

【摘 要】膜分離技術作為一種新型的分離技術的分支，開始于二十世紀初期，在1960年以后得到了很好的發(fā)展。膜分離技術既高效又節(jié)能，可以應用于水處理過程，具有很好的發(fā)展前景。隨著社會各領域的不斷發(fā)展，此技術在分離技術中占有重要作用，其使用范圍也越來越廣泛。本文就水處理過程中膜分離技術的應用實踐展開分析和探討。

【關鍵詞】水處理過程；膜分離技術；應用實踐

1.膜分離技術概述

水資源十分重要，地球生命不能離開水，它更加與人們的生活密不可分。針對海水淡化的問題，不同時期的人們提出相應的解決方法，比如：反滲透法，從不同程度上解決了問題，隨著社會科技的不斷進步，出現(xiàn)膜分離技術。它作為一種新型的分離技術，節(jié)能且高效。其中，采用的納濾作為新型分離膜，它所截流下的物質分子量在反滲透與超濾之間，并且其膜的表面具有電荷。

2.幾種常見的膜分離技術

2.1膜分離技術的原理

膜分離技術的分離原理包含兩個方面，一方面是在物理性質的篩選分離，在混合溶液中，不同的分子具有不同的體積、質量，對同一生物膜的選擇透過能力不一樣，因此，在膜的篩選下可以對混合物中不同物理性質的組成部分進行分類，另一方面則是在化學性質的篩選分離，當混合物中各種組分對膜的選擇透過性差異性較小時，通常利用其對膜的滲透速度來進行分離，如溶解速度和擴撒速度。通常情況下，利用化學性質進行分離的材料膜的化學性質會影響到分離效果。

2.2膜分離技術分類

目前已經(jīng)深入研究和開發(fā)的膜分離法主要有反滲透（RO）、電滲析（ED）、滲析（D）、微濾（MF）、滲透蒸發(fā)（PV）、超濾（UF）、氣體分離（GS）等等。根據(jù)膜分離的不同原理，可以將以上膜分離技術分為兩大類。

2.2.1是反滲透膜分離技術。

例如納濾、超濾以及微濾都是采用的反滲透原理，反滲透技術是膜用于分離的最直接應用之一，以外界壓力作為驅動力將溶液中的組分進行分離。反滲透膜分離技術被廣泛應用于工業(yè)污水處理、含鹽廢水處理工藝中。反滲透分離設備的核心組成為反滲透的膜組件，反滲透膜本身的物理結構和化學材料的相關特性對于反滲透性能有著重要的影響。目前在工業(yè)生產中最為廣泛應用的反滲透膜為復合膜以及不對稱醋酸纖維素膜，相對而言，復合膜的水通量較高、pH適用范圍廣等優(yōu)勢，但不對稱醋酸纖維素膜的經(jīng)濟性更強，價格相對低廉，并且具備較高的抗氧化能力，使用廣泛。

2.2.2電滲析分離技術。

電滲析技術是在電場作用的驅動下，由于離子交換膜的選擇透過性使溶液最終實現(xiàn)濃縮和淡化的一種膜分離技術。電滲析的基本原理是根據(jù)電場中，陰陽離子相互吸引的法則來進行分離。

3.水處理過程中的膜分離技術

在水處理過程中，膜分離技術需要在一定壓力下作用，分離掉液體中的無機鹽以及分子量較大的物質。水透過膜的同時，水中的污染物會被分離出來，反滲透膜的使用度較高，可以適用于幾乎所有物質，納濾膜相對使用度較低，并且它具有一定的電荷，僅可以用于單價無機離子，在進行水處理的過程中，需要減小壓力，以實現(xiàn)分離作用。通過了解清楚了二者在不同領域都具有一定的使用價值。

一方面，膜分離技術應用于海水與苦咸水領域。生活中所需的飲用水均需要對海水及苦咸水進行脫鹽作用，反滲透脫鹽法成為獲得淡水的主要方法。在對水進行軟化的處理過程中，納濾膜發(fā)揮了重要作用。它可以軟化水質、除去顏色以及有機化合物，由于自身選擇透過性特征廣泛使用于水處理過程，但是，值得注意的是，此膜需要在較低的壓力下工作。

另一方面，膜分離技術應用于廢水處理領域。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)廢水隨之增多，工業(yè)廢水涉及不同方面領域，比如：電鍍廢水、紡織印染污水、食品廢水、化工廢水等。電鍍過程中使用水，所產生的污染物中含有大量的單一或者混合的重金屬元素，比如：銅、鐵、鋅等，如果不能很好地對其進行處理，將會造成人類生活的困擾。為了獲得干凈的水資源，對其進行水處理操作，通過沉降、調整pH值來等方法改善水質。紡織印染行業(yè)所產生的廢水中，會產生毒性重金屬污染物，對環(huán)境造成影響。食品加工廠在生產過程中，會產生大量含有有機物的廢水，例如：蛋白質等?；S排放的污水更是為環(huán)境帶來極大負擔。

還有就是海水淡化處理。地球上具有豐富的水資源，但是其中約97%的水資源都是海水，海水的鹽含量很高，要想對海水進行使用，就必須對其進行淡化處理。海水淡化可以通過RO、MED（多級蒸發(fā)）、VC（壓力蒸餾）完成。RO在應用過程中具有以下優(yōu)勢，如能耗低、費用低、建造周期短等，因此其已經(jīng)成為了目前海水淡化的一項主要手段。中東地區(qū)的一些國家在海水淡化過程中已經(jīng)開展了對RO的應用，其中沙特具有多家海水淡化工程。目前，我國遼寧省和浙江省也興建了反滲透化裝置。

4.膜分離技術存在問題

第一，膜受污染。在實踐應用時，膜會遇到污染的問題，其原因在于膜所截留下的物質堵塞，從而對膜造成污染，這樣的情況會影響到膜的分離能力。因此，在使用膜的過程中，需要了解具體的使用環(huán)境，從而避免出現(xiàn)損壞膜的現(xiàn)象，造成浪費。

第二，成本問題。采用反滲透與納濾膜，其成本是比較高的。由于我國生產的膜不具備高標準的條件，目前使用的是進口膜，性能較好，在膜分離技術中得到很好的應用，但是它的成本較高。在對水進行處理的過程中，消耗是一定存在的，如果不能提高膜的利用度和延長膜的使用壽命，將會一筆較大的支出。所以，根據(jù)實際情況，需要結合所用膜的性質進行工作，提高膜的利用度，延長使用壽命。膜分離技術作為一種新型的分離技術分支，既高效又節(jié)能，為人們生活帶來好處。可以應用于水處理過程，具有很好的發(fā)展前景。

第三，濃差極化。采用膜分離技術的過程中，由于膜自身具有選擇透過性特點，多數(shù)溶質會被分離出來，并且留在壓力較大的一側，這樣的狀況會形成濃度差，通常稱之為濃差極化。膜分離技術操作的過程中，這樣的現(xiàn)象不能避免，隨著滲透壓的增加，使膜分離下降，導致膜孔堵塞的結果。針對這種濃差極化的現(xiàn)象，可以通過改善表面流動，以解決濃差極化的問題。一方面，膜自身結構的優(yōu)化，通過設計適合的膜元件，進而改變膜結構，從而解決濃差極化問題；另一方面，在膜分離過程中，統(tǒng)一規(guī)范使用方法和操作步驟，嚴格遵循，杜絕出現(xiàn)隨意操作或者使用的現(xiàn)象。

5.結論

膜分離技術具有設備簡單、分離效率高、節(jié)能等諸多優(yōu)點，其在水處理領域中的應用有著巨大潛能。但是對膜分離技術的應用要理性，為了擴大膜技術應用范圍，促進膜技術的發(fā)展，在日后研究過程中更應當降低膜的成本、提高其抗污染能力、延長膜的使用壽命，對膜分離技術進行組合應用，提高分離效果，從而擴大膜分離技術的應用范圍，促進膜分離技術的發(fā)展。

參考文獻：

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