工业水处理中膜分离技术的应用研究

白仁为

【摘要】膜分离技术是一种先进的选择性分离技术，具有自身独特的优势，随着工业的不断发展，膜分离技术已经广泛应用在工业水处理当中，本文针对工业水处理中的膜分离技术进行研究，希望能够为相关工作者提供帮助。

【关键词】工业水处理；膜分离技术；高效节能、绿色环保

膜分离技术起源于二十世纪初，并在二十世纪六十年代迅速崛起，经过了半个世纪的持续发展，目前被广泛应用在各个行业中，并取得了良好的应用效果，膜分离技术作为新型清洁生产技术，分离净化的作用非常突出，可以有效的净化工业废水，同时还能回收工业废水中有用物质，大大减少了工业废水对环境的污染，有效的保护了自然环境，可见膜分离技术在工业废水处理过程中发挥着重要作用，该技术的运用，能够提高工业企业的经济效益和社会效益。

1.膜分离技术概述

膜分离技术是借助膜的选择渗透作用， 以外界能量或化学位差为推动力，对混合物中溶质和溶剂进行分离、 分级、提纯和富集的方法。膜分离技术是一种新型分离技术，其操作过程也比较简单，易于控制，同时具备许多的优势，如高效节能、绿色环保等，膜分离技术主要通过特殊制作的透过性薄膜实现混合物的分离，并根据混合物的物理性质和化学性质，采用不同的方式分离开物质，其分离物质的速度主要由物质进入膜的速度决定的。

目前己经深入研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化和气体分离等。正在开发研究中新的膜过程有： 膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、控制释放膜、仿生膜以及生物膜等过程。

2.膜分离技术的特点

膜分离技术与其它传统水处理技术具有明显的优势，主要表现在以下几个方面：

2.1 分离效率高，水质好

传统的分离技术，如沉淀、絮凝以及混凝等分离的最小单位为微米级，而膜分离技术还可以分离更小的单位，可以达到纳米级，因此有效的去除水中的微生物，如有机物、细菌等，通过此技术处理后的水质也更加良好，同时由于膜分离技术过程操作简单，因此一定程度上提高了分离效率。

2.2 分离过程的能耗低

膜分离过程与其它分离过程不同的是不发生相变，因此有效降低了能量损耗，而且在室温或低温下进行膜分离技术，所消耗的能量也很低。

2.3 操作简单，水质稳定

膜分离技术通常是在常温条件进行工作，而且对设备的维护要求也较低，此外膜分离技术的操作过程较为简单，稳定性好，在运用膜分离技术进行水处理时，水质的优劣是由膜的大小直接决定的，很少会受到其它一些因素的干扰，因此便于控制水质。

2.4 用药少

膜分离技术适用的范围广，很少使用化学药剂，且不需要添加剂参加反应，反应过程不会改变物质的属性，不会带来新的污染物和浪费其它物质，因此为水质提供了重要保障，避免了药物对水质进行二次污染，可用于多种类型的水处理过程。

2.5 占地面积小

膜分离设备体积较小，因此占地面积较小，而且在使用过程中，可以在不改变生产线的情况下直接将其插入到生产工艺流程中。

2.6 易于实现自动化。

由于膜分离技术是用压力作推动力，因此易于实现自动化。

3.膜分离技术新进展

随着膜分离技术在水处理中应用，特别是工业废水处理中的广泛应用，膜分离技术取得了很大的进展，表1是有关膜分离技术最新研究进展。

4.膜分离技术在工业水处理中的应用

膜技术在废水处理方面的研究和应用几乎涉及到废水处理的各个领域，包括石油、化工、纺织、食品加工、造纸、医药、机械加工等行业的废水处理。

4.1膜分离技术在有机化工废水处理中的应用

在有机化工废水处理中， 膜分离技术发挥着越来越重要的作用， 已在含酚废水、 染料废水和硝基苯胺废水等工业水处理中得到了应用。 因此可以以兰-113B 为表面活性剂，NaOH 溶液为内相试剂组成溶液，处理含硝基苯废水，同时也可以通过液膜法研究高浓度含酚废水，另外也可以采用LMA-I-TOA-煤油-NaOH 所组成的液膜体系，废水处理后的乳液经低电压破乳后，可得到浓缩后的氨基 J 酸，到综合利用的目的。

4.2 膜分离技术在石油化工水处理中的应用

油田的采出水含多种原油成分、盐类，有时还含原油集输过程中投加的破乳剂、降茹剂等。采用膜技术处理采出水，是一种有效且适于工业应用的方法，经处理后的采出水主要用于油田回注用水。

我国陆上油田已探明储量中低渗透油田占50%以上，为使处理后的采出水达到低渗透油田注入水水质的要求，需要在常规流程后增加一级精细过滤装置，其核心设备是精细过滤器。例如TCLW 15-0.6型含油污水超精细过滤器（江汉机械研究所研制），该过滤器采用纤维束型滤料，过滤流程低进高出，水中悬浮物自然沉降，不污染滤料；反洗操作流程高进低出，易于冲洗滤层表面堆积的泥饼和油污。反洗时正、反向交替旋转纤维束，提高了反洗的效率。无机膜机械性能优良，可用于处理采出水，经处理后的地下井水和采油水可满足中低渗透油田注水使用要求，用无机膜处理采出水，出水水质能满足回注水要求。

4.3 膜分离技术在轻工废水处理中的应用

轻工废水处理主要包括造纸废水、柠檬酸废水等，利用膜分离技术处理轻工废水具有很好的效果，例如C、A 膜为一、 二级联合方式处理 CEH 漂白废水，膜通量达到16.6L/（m2·h）时，BOD5、CODCr、TOC去除率分别可以达到66.0%、85.1%、71.6%；利用MAE膜技术处理造纸黑液的的污染，可以有效减少CODCCR的含量，同时还可以将有用的化学品进行回收的利用。纳滤膜比较适合于去除纺织工业污水的COD、色度，实验表明，其总的去除效率超过97%，初始液的COD质量浓度约为550-720mg/L，渗透液的COD随压力的增加而減少，在1.2x106Pa压力时，COD质量浓度<10mg/L，渗透液的COD也随回收率的增加而增加，回收率为80%时，COD质量浓度为30mg/L。纳滤膜可使色度彻底得到清除。色度和COD大幅减少使得渗透液再利用在染色厂成为可能。

4.4膜分离技术在电镀和冶金工业废水处理中的应用

电镀和冶金工业是工业生产主要组成部分，因此电镀和冶金废水占据的比例较多，其废水中会产生较多的金属离子，主要包括镍、铜、铅、镉等，利用膜技术可以回收工业废水中产生的有用物质，同时还可以有效降处理工业废水，实现工业废水的合理排放，例如处理废水中的重金属离子时，采用0.8 m 和 1.4m 两种孔径的陶瓷膜，将沉淀的氢氧化物进行两级过滤，可以有效减少重金属氢氧化物质量，使其分数从 0.012%下降到 0.0002%以下，同时还可以浓缩悬浮液，使其在15%-20%范围之内；采用RO膜处理含铜废水，可以有效降低铜浓度，去除率为可以达到99%。

5.膜分离技术的发展前景

随着我国工业的不断发展，城市工业废水排放逐渐增加，而且许多工业废水不合理排放，严重污染水资源，影响人们的饮水健康，因此笔者认为未来我国膜分离技术应用开发主要动向是工业废水以及城市废水治理、城市废水以及工业废水回收再利用、制取高品质的饮用水，包括海水淡化、苦咸水脱盐等，保证人们的饮用水的安全，减少对环境的污染。另外还要对膜相关技术进行应用研究，如优化膜分离技术的操作条件、杂膜化过程研究等。

同时还应将膜分离技术的应用主要放在环保领域，这也是国内外重点的发展的前沿课题，以后应该进一步加强膜技术在环保领域的应用，加强对膜材料的创新研究，使其满足环保行业对材料的要求，努力制备出抗污染、寿命长以及高强度的膜材料。

膜分离技术与其它污水处理方法比较具有非常多的有点，如污水轻、效率高、工艺简单等，但是膜分离技术还有问题还有待解决，主要包括性能完备的膜的制备、膜污染问题等，因此未来我国一段的时间内的主要研究主要开发新的膜材料、制备性能完备集成膜分离技术，解决膜分离技术存在的问题，完善膜分离技术，从而不断提升膜分离技术在水处理领域中的应用效果。

总结：

综上所述，膜分离技术对我国社会发展的具有重要意义，它可以提高我国社会的经济效益，同时还可以达到保护环境的目的，特别是对于废水处理，更能够充分发挥膜分离技术的作用，因此在处理工业废水，应合理利用膜分离技术，根据具体的实际的情况选择合适的膜组件，更好的完成工业废水的处理，笔者认为还应不断加强对膜分类技术的研究，并不断的改善制膜工艺，提高膜分离技术水平，使膜分离技术的在工业废水处理能够发挥更大的作用，并使其在我国的发展前景越来越广阔。

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