水处理过程中膜分离技术的应用实践探究

李　磊/青岛后海热电有限公司

水处理过程中膜分离技术的应用实践探究

李磊/青岛后海热电有限公司

膜分离技术作为一种新型的分离技术的分支，开始于二十世纪初期，在1960年以后得到了很好的发展。膜分离技术既高效又节能，可以应用于水处理过程，具有很好的发展前景。随着社会各领域的不断发展，此技术在分离技术中占有重要作用，其使用范围也越来越广泛。本文就水处理过程中膜分离技术的应用实践展开分析和探讨。

水处理过程；膜分离技术；应用实践

1.膜分离技术概述

水资源十分重要，地球生命不能离开水，它更加与人们的生活密不可分。针对海水淡化的问题，不同时期的人们提出相应的解决方法，比如：反渗透法，从不同程度上解决了问题，随着社会科技的不断进步，出现膜分离技术。它作为一种新型的分离技术，节能且高效。其中，采用的纳滤作为新型分离膜，它所截流下的物质分子量在反渗透与超滤之间，并且其膜的表面具有电荷。

2.几种常见的膜分离技术

2.1膜分离技术的原理

膜分离技术的分离原理包含两个方面，一方面是在物理性质的筛选分离，在混合溶液中，不同的分子具有不同的体积、质量，对同一生物膜的选择透过能力不一样，因此，在膜的筛选下可以对混合物中不同物理性质的组成部分进行分类，另一方面则是在化学性质的筛选分离，当混合物中各种组分对膜的选择透过性差异性较小时，通常利用其对膜的渗透速度来进行分离，如溶解速度和扩撒速度。通常情况下，利用化学性质进行分离的材料膜的化学性质会影响到分离效果。

2.2膜分离技术分类

目前已经深入研究和开发的膜分离法主要有反渗透（RO）、电渗析（ED）、渗析（D）、微滤（MF）、渗透蒸发（PV）、超滤（UF）、气体分离（GS）等等。根据膜分离的不同原理，可以将以上膜分离技术分为两大类。

2.2.1是反渗透膜分离技术。

例如纳滤、超滤以及微滤都是采用的反渗透原理，反渗透技术是膜用于分离的最直接应用之一，以外界压力作为驱动力将溶液中的组分进行分离。反渗透膜分离技术被广泛应用于工业污水处理、含盐废水处理工艺中。反渗透分离设备的核心组成为反渗透的膜组件，反渗透膜本身的物理结构和化学材料的相关特性对于反渗透性能有着重要的影响。目前在工业生产中最为广泛应用的反渗透膜为复合膜以及不对称醋酸纤维素膜，相对而言，复合膜的水通量较高、pH适用范围广等优势，但不对称醋酸纤维素膜的经济性更强，价格相对低廉，并且具备较高的抗氧化能力，使用广泛。

2.2.2电渗析分离技术。

电渗析技术是在电场作用的驱动下，由于离子交换膜的选择透过性使溶液最终实现浓缩和淡化的一种膜分离技术。电渗析的基本原理是根据电场中，阴阳离子相互吸引的法则来进行分离。

3.水处理过程中的膜分离技术

在水处理过程中，膜分离技术需要在一定压力下作用，分离掉液体中的无机盐以及分子量较大的物质。水透过膜的同时，水中的污染物会被分离出来，反渗透膜的使用度较高，可以适用于几乎所有物质，纳滤膜相对使用度较低，并且它具有一定的电荷，仅可以用于单价无机离子，在进行水处理的过程中，需要减小压力，以实现分离作用。通过了解清楚了二者在不同领域都具有一定的使用价值。

一方面，膜分离技术应用于海水与苦咸水领域。生活中所需的饮用水均需要对海水及苦咸水进行脱盐作用，反渗透脱盐法成为获得淡水的主要方法。在对水进行软化的处理过程中，纳滤膜发挥了重要作用。它可以软化水质、除去颜色以及有机化合物，由于自身选择透过性特征广泛使用于水处理过程，但是，值得注意的是，此膜需要在较低的压力下工作。

另一方面，膜分离技术应用于废水处理领域。随着工业的不断发展，工业废水随之增多，工业废水涉及不同方面领域，比如：电镀废水、纺织印染污水、食品废水、化工废水等。电镀过程中使用水，所产生的污染物中含有大量的单一或者混合的重金属元素，比如：铜、铁、锌等，如果不能很好地对其进行处理，将会造成人类生活的困扰。为了获得干净的水资源，对其进行水处理操作，通过沉降、调整pH值来等方法改善水质。纺织印染行业所产生的废水中，会产生毒性重金属污染物，对环境造成影响。食品加工厂在生产过程中，会产生大量含有有机物的废水，例如：蛋白质等。化工厂排放的污水更是为环境带来极大负担。

还有就是海水淡化处理。地球上具有丰富的水资源，但是其中约97％的水资源都是海水，海水的盐含量很高，要想对海水进行使用，就必须对其进行淡化处理。海水淡化可以通过RO、MED（多级蒸发）、VC（压力蒸馏）完成。RO在应用过程中具有以下优势，如能耗低、费用低、建造周期短等，因此其已经成为了目前海水淡化的一项主要手段。中东地区的一些国家在海水淡化过程中已经开展了对RO的应用，其中沙特具有多家海水淡化工程。目前，我国辽宁省和浙江省也兴建了反渗透化装置。

4.膜分离技术存在问题

第一，膜受污染。在实践应用时，膜会遇到污染的问题，其原因在于膜所截留下的物质堵塞，从而对膜造成污染，这样的情况会影响到膜的分离能力。因此，在使用膜的过程中，需要了解具体的使用环境，从而避免出现损坏膜的现象，造成浪费。

第二，成本问题。采用反渗透与纳滤膜，其成本是比较高的。由于我国生产的膜不具备高标准的条件，目前使用的是进口膜，性能较好，在膜分离技术中得到很好的应用，但是它的成本较高。在对水进行处理的过程中，消耗是一定存在的，如果不能提高膜的利用度和延长膜的使用寿命，将会一笔较大的支出。所以，根据实际情况，需要结合所用膜的性质进行工作，提高膜的利用度，延长使用寿命。膜分离技术作为一种新型的分离技术分支，既高效又节能，为人们生活带来好处。可以应用于水处理过程，具有很好的发展前景。

第三，浓差极化。采用膜分离技术的过程中，由于膜自身具有选择透过性特点，多数溶质会被分离出来，并且留在压力较大的一侧，这样的状况会形成浓度差，通常称之为浓差极化。膜分离技术操作的过程中，这样的现象不能避免，随着渗透压的增加，使膜分离下降，导致膜孔堵塞的结果。针对这种浓差极化的现象，可以通过改善表面流动，以解决浓差极化的问题。一方面，膜自身结构的优化，通过设计适合的膜元件，进而改变膜结构，从而解决浓差极化问题；另一方面，在膜分离过程中，统一规范使用方法和操作步骤，严格遵循，杜绝出现随意操作或者使用的现象。

5.结论

膜分离技术具有设备简单、分离效率高、节能等诸多优点，其在水处理领域中的应用有着巨大潜能。但是对膜分离技术的应用要理性，为了扩大膜技术应用范围，促进膜技术的发展，在日后研究过程中更应当降低膜的成本、提高其抗污染能力、延长膜的使用寿命，对膜分离技术进行组合应用，提高分离效果，从而扩大膜分离技术的应用范围，促进膜分离技术的发展。

[1]刘真.电厂污水处理中膜处理技术的应用探究[J].科技创新与应用，2015，33：117.

[2]王小蕊，毋飞，郑欢.膜分离技术在水处理中的应用[J].漯河职业技术学院学报，2013，02：6-7.