环境工程中反渗透技术的应用

胡兴亿

【摘 要】反渗透技术又称为膜分离技术，是一种通过压差进行溶液分离的技术。由于其原理简单、能耗低、分离彻底，在环境工程中得到了一定的应用。在纯水的制备工作中，其可以将水中的盐分杂质有效分离，是目前最具优势的海水集苦咸水淡化技术；也可以用来高效处理工业与生活废水。另外，针对特殊需求的低压高温及高污染等极端环境下的反渗透技术也在不断地研发与应用。

【关键词】环境工程；反渗透技术；应用

中图分类号： X703 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）16-0026-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.011

【Abstract】reverse osmosis technology， also known as membrane separation technology， is a technology for separating solution by pressure difference. Because of its simple principle， low energy consumption and complete separation， it has been applied in environmental engineering. In the preparation of pure water， it can effectively separate the salt impurities in water. It is the most advantageous seawater desalination technology， and it can also be used to efficiently treat industrial and domestic wastewater. In addition， reverse osmosis technology， especially for low pressure， high temperature and high pollution environments with special needs， is also being developed and applied.

【Key words】Environmental Engineering； Reverse osmosis technology； Application

0 前言

環境工程中，对水质的处理是一项重要的研究领域。对水中的胶体和悬浊物采用过滤的手段除去，但水中还含有大量的高溶解度无机盐离子和有机物，无论是采用化学试剂处理还是高温蒸馏技术都具有很高的成本与能耗。利用溶液在压差和反渗透膜下的反向扩散特性，可以研制出更加清洁、高效、低能耗的反渗透技术，对环境工程中的咸水淡化和污水处理工作都具有十分重要的意义。

1 反渗透技术的基本概念

1.1 反渗透技术的基本原理

在从溶液中分离溶剂的过程中，根据不同溶剂渗透压不同的原理，利用压力使溶质从溶液中分离的技术称为反渗透技术。由于这种渗透过程是与自然渗透方向相反的，需要借助反渗透膜来进行，因此该技术又被称为膜分离技术。能够通过反渗透技术进行分离和过滤的物质很多，例如水溶液中的胶体大分子溶质以及各类无机离等，也可将有机溶液中的水分离，对有机物进行浓缩。关于渗透技术的基本机理，学术界提出了几种不同的模型。毛细孔流优先吸附理论认为，高分子多孔膜物质的吸附作用是有选择性的，优先吸附的物质会外压的作用下通过反渗透膜，而负吸附的物质就会被隔离开；而溶解扩散理论将反渗透模视为致密无孔的，物质能否透过反渗透膜，取决于在膜的表面活性皮层内的溶解性。

1.2 反渗透技术在环境工程中的应用优势

反渗透技术在环境工程中具有明显的应用优势，传统的分离工程大多具有较高的能耗，需要经过密集的能量交换。而反渗透技术只需要在溶液两侧形成压力差即可，这一过程只需要通过高压泵为水体提供一定的压力即可，消耗的能源极低；传统的分离技术在分离物质以后通常还需要大量的沉淀剂或吸附剂用于物质的收集，而反渗透技术可以直接得到纯度极高的溶液，流程设计和操作方法都更为简单，对于物理性质相似的物质，其通用性更好。另外，反渗透技术污染低、效率高，是一项环境友好型的化工生产技术。

2 环境工程中反渗透技术的应用现状

2.1 在海水与苦咸水的淡化中的应用

海水是一种组成十分复杂的物质，其中含有的80多种化学元素大都以易溶的离子形式存在，而其中的主要成分如钠离子、氯离子、镁离子等，更是极为易溶且难以分离的物质。而随着淡水资源的不断紧张，海水淡化技术作为解决全球水资源危机的重要途径，越来越得到科研领域的重视。反渗透技术用于海水淡化领域已经数十年，是目前回收率最高、成本最低、最为清洁的海水淡化技术，其凭借高达99.5%的海水脱盐率以及90%以上的能量回收效率成为了目前市面上最具竞争力的海水淡化技术。首先利用海水供水泵将海水输入系统，并进行预处理去除海水中的生物以及固体悬浮物，以满足反渗透膜组的处理要求；接下来使用海水高压泵使海水压力至5-6MPa进行脱盐；完成后还需要对获得的淡水进行矿化、防腐蚀与消毒处理，满足要求后再接入市政管网。在海水以及苦咸水的分离过程中采用反渗透技术，可以在不发生相变的情况下对溶质与淡水进行分离，避免由于加热对反应容器以及溶质本身的结构造成损害。

2.2 在工业废水处理中的应用

处理工业废水，是反渗透技术在环境工程中最有应用前景的一项工作。在印染行业的生产过程中会产生大量的工业废水，这类工业废水具有很高的碱性，含有大量有机盐以及无机物类污染物，传统的废水处理方法难以承受如此高的成本，而利用反渗透技术可以较好的对印染废水中的有机物以及无机盐离子进行过滤。另外，我国作为钢铁生产大国，对炼钢过程中产生的废水也有很高的处理需求。钢铁废水中含有氮磷等有机污染物以及铁离子、镁离子以及大量的固体悬浮物，适合用反渗透技术进行处理。需要注意的是，反渗透膜对废水中的固体悬浮物较敏感，无论是在印染废水还是炼钢废水的处理之前，都需要通过絮凝、超滤等方法对废水进行处理，保证反渗透系统的进水符合要求。经过大量的实验以及实际生产应用验证，反渗透技术能够较好的处理工业废水中的有机物以及无机盐离子污染物，能够将脱盐率控制在90%以上，降低废水的电导率，减少其排放过程中对环境的污染。