运用有机超滤膜处理废水的要点

刘亚芹　梁斌

摘 要：传统的废水处理方法都采用物理方法或化学方法，净化效果并不明显，而且成本高，无法实现有效的控制，这促使有机超滤膜废水处理方法应运而生，并逐渐成为一种重要的废水处理方式。主要阐述了有机超滤膜的制备方法和运用有机超滤膜处理废水的要点。

关键词：有机超滤膜；废水处理；超滤膜材料；防治技术

中图分类号：X703.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.138

科学技术的迅猛发展促使膜分离技术不断创新，并广泛应用到各个领域，尤其是在废水处理中取得了巨大的经济效益和社会效益。为了更好地发挥分离膜的功能，提升废水处理的效果，研究人员开始使用新型的有机材料来改进膜的组成，使膜分离技术得到更广泛的应用。有机超滤膜的创新应用是膜分离技术的一项重大突破，改变了废水处理的困难境地。

1 有机超滤膜的种类和制备

1.1 聚偏氟乙烯超滤膜

聚偏氟乙烯是一种结晶聚合物，结晶熔点为170 ℃，机械性能良好，化学稳定性和耐磨性都比较强，是一种常见的制模材料。聚偏氟乙烯在常温的条件下不易被酸碱腐蚀，即使是在高达100 ℃的温度环境下，其化学性能也不易改变，在脂肪烃、芳香烃等有机溶剂中也不易溶解，对各种射线辐射都具有良好的抵抗能力，因此，在膜分离技术中逐渐受到人们的重视。虽然聚偏氟乙烯具有上述优点，但是其亲水性比较差，因此，制出来的分离膜在废水处理中也容易受到污染，使产水量降低。为了改善聚偏氟乙烯的亲水性能，研究人员将无机纳米混合到聚偏氟乙烯中，通过无机纳米颗粒的亲水基团来提高聚偏氟乙烯分离膜的机械强度，进而提高分离膜的抗污染性和亲水性。

1.2 聚醚砜超滤膜

聚醚砜材料可以制备成多种类型的膜，其耐热、抗压、抗氧化性能都比较好。聚醚砜材料的种种优点使其成为制备复合膜的理想材料，近几年来对该材料的研究深度也逐渐增加。在聚醚砜超滤膜中加入耐高温的杂萘联苯可以有效增强分离膜的抗溶解性和耐腐蚀性，并且能够承受的最高温度也上升到300 ℃，从而使超滤膜能够适应多种环境下的废水处理工作。

1.3 聚乙烯醇超滤膜

聚乙烯醇材料内部严格的线性结构使其分子之间的氢键结合非常稳定。结构内部的羟基亲水性能良好，可以降低成膜难度，因此常被用于亲水膜的制作。由于聚乙烯醇超滤膜极易在水中溶解，因此，需要通过热处理等加工工艺来改变其亲水性能。在聚乙烯醇中加入纳米二氧化硅不仅可以保留聚乙烯醇的亲水性，还可以增加分离膜的抗污能力，纳米二氧化硅聚乙烯醇的水通量和抗污染能力比一般的聚乙烯醇超滤膜都要高很多。

1.4 醋酸纤维素超滤膜

醋酸纤维素材料来源广泛、价格低廉，因此，被广泛用作超滤膜的制备材料。聚乙烯醇和醋酸纤维素结合可制备共混超滤膜，不仅具有极高的亲水性和抗污性，而且渗透速率更高，除油率高达90%以上。

以上几种就是常用的超滤膜材料，除此之外，有机高分子制模材料还包括聚酰胺类和纤维类等有机材料。有机材料具有天然的性能优势，但是一些使用性质上的弊端还需要通过不断的实验研究来提高其物理性能，使其应用范围更广。

2 有机超滤膜处理废水的工作原理

利用有机超滤膜进行废水处理是借助膜两侧的压力差所形成的推动力来分离溶液的。在静压差的环境下，溶液中的小分子从高压侧穿过膜到达另一侧，溶液中的大分子由于粒径大而被阻隔在高压侧，从而达到粒子分离的目的。运用超滤膜分离技术也能够筛选出悬浮物，提升废水处理效果。超滤膜的选取对超滤工艺的处理效果具有至关重要的作用，因此，对选取的超滤膜材料的化学性能和物理性能都具有非常严格的标准，首先使用的就是化学性质稳定，抗酸碱、抗高温能力强且可以反复使用的有机超滤膜。

有机超滤膜处理废水的工作流程是先将废水进行沉淀，经过pH酸碱度调节和膜处理，再经过微生物反应池的处理，最后进入沉淀池降解分离，对排出的废水进行回收或者再利用。超滤膜工艺结合微生物处理的方式，可以有效去除废水中的细菌，简化杀菌流程，降低成本，并保证经过处理的水符合净化标准。

3 有机超滤膜在处理废水中的要点分析

3.1 重金属废水的处理

重金属加工和电镀行业经常会产生一些重金属废水，如果对排放的废水不加以及时净化回收，将严重污染生态环境，影响污染水域动植物的生长。传统的废水处理方法不能一次性地过滤掉有害金属，但利用超滤膜可以快速实现重金属的回收，尤其是在处理含锌废水时，在进料中添加一些活性剂，使分离膜表面产生胶体，增加超滤膜的表面活性，就可以达到吸附锌的目的。

3.2 制革废水的处理

制革废水的处理向来都是废水处理的难点。制革废水中含有高浓度的盐分和大量的有机物，因此需要加强回收利用。利用超滤膜滤网对制革废水进行预处理，可以大大降低硫酸盐、石灰岩等物质的流失量，预处理之后的水90%以上都可以再利用。对处理环境设置适宜的操作压力、pH值和温度，可以有效提高盐的析出效率。

3.3 造纸废水的处理

造纸废水不仅量大，而且也没有一个比较适合的处理方法，超滤膜净水技术的创新应用，使造纸废水的回收利用率显著提高，并且能够降低能耗、简化处理流程和净化工艺，解决了废水处理的一大难题。

3.4 含油废水的处理

含油废水来源广泛，机械制造业的工件维修和清洗都会产生大量的含油废水。含油废水一般是以乳化油和漂浮油的形式存在，因此增加了废水的分离难度，其中，分离难度最大的就是乳化油。由于传统的电解分离成本比较高，因此常用超滤技术来分离油水。

4 超滤膜污染及防治技术

超滤膜经过长期的截留分子，很容易导致膜孔堵塞污染，分离性能也会随之降低，因此，需要及时防治超滤膜的污染问题。在膜的清洗方式中，最便捷的就是化学清洗。化学清洗剂由于费用较低，因此成为了清洗超滤膜的首选方法。常见的化学清洗剂有盐酸溶液、氢氧化钠溶液、异戊醇溶液等，将化学清洗剂和表面活性剂结合使用，共同处理超滤膜，可使膜通量迅速恢复，提高超滤膜的透水量。针对大分子的过滤错流，一般采用超声处理法，将超声电功率控制和错流速度控制在一定范围内，以有效阻止膜污染的发展，稳定膜的过滤阻力。除了以上两种方法外，对于投入使用没多长时间的新膜，可以对膜内腔采用电镜观察的方法来分析膜的污染程度，并结合膜孔堵塞机理，找出造成膜孔生物堵塞的主要原因，并采取相应的措施来防止膜污染的进一步扩大。

5 结束语

有机超滤膜在废水处理上与传统的净水方式相比具有明显的优势，可以有效提高净水效率，实现水资源的回收利用，因此，有机超滤技术具有广阔的发展前景。为了适应更加复杂的废水处理情况，需要不断研究新型的超滤膜材料，提高净水效率，提升我国废水处理的综合能力。

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〔编辑：王霞〕