膜分离技术在水处理环境工程中的应用研究

张瑞

河北省煤田地质局水文地质队 河北邯郸 056000

1 膜分离技术介绍

1.1 膜分离技术种类

（1）微滤技术简称“MF”，属于最早的膜分离技术，此技术的工作原理为利用膜两侧的压力差进行的筛分截留，使液相或者气相中的物质分离。微滤膜上具有多个孔网，能截留0.1-1 微米之间的颗粒，在静压力差作用下，可以将水中污染物、颗粒物以及细菌等物质的分离出来。微滤技术的运用价格低廉，操作便利，此技术，可用于反渗透和纳滤工艺的前处理，以地表水为水源的藻类和颗粒物杂质的去除。

（2）超滤技术简称“UF”，和微滤技术较为相似，工作原理也是利用膜两侧的压力差进行的筛分截留。超滤能截留0.002-0.1微米之间的颗粒和杂质，技术运用过程中选择合适的截留分子量的超滤膜，将水中的小微粒、微生物、蛋白质以及大分子有机物有效去除。此技术可应用在工业废水、食品加工废水以及矿泉水处理等领域当中。

（3）反渗透技术简称“RO”，目前RO 的脱盐机理主要是毛细孔流模型和溶解扩散模型，反渗透技术利用压力差作为膜分离的推动力，依靠反渗透膜自身选择透过性，于高浓度溶液一侧施加压力，使压力高于溶液渗透压，促使溶剂分子通过反渗透膜，向低浓度一侧流入，将废水中胶体、大分子物质以及无机物离子有效分离去除，除盐效率较高，复合反渗透膜脱盐率一般大于98%。它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过。当前，此技术常用于苦咸水和海水淡化、锅炉补给水、工业纯水以及饮用纯净水的处理等。

（4）纳滤技术纳滤膜技术简称“NF”，属于新型膜分离工艺，是一种特殊的具有分离功能的膜品种，驱动力也是压力差，使用纳滤膜，表面存在多孔薄膜，薄膜携带电荷，孔径为1nm，可有效将废水内的颗粒物质进行截流，节流可达到纳米级，因此称之为纳滤。使用此分离技术，因为纳滤膜表面存在电荷，并且多孔，所以纳膜工艺运用原理即为筛分和电荷作用。在分离过程，分离效率可能受到膜孔径以及电荷性质等影响，当前，此工艺常用于饮用水软化、工业废水脱色、浓缩食品、分离药品中的有用物质以及矿泉水处理。

1.2 膜分离技术特点

膜分离技术主要是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，是一种较为有效的污水处理方法。在实际应用的过程中，具有以下特点：第一，分离效果好。这种处理方法可以在不产生其他物质的情况下，将水中的分子加以有效处理，可以实现对纳米级物质的分离，如有机物、细菌、病毒等等，都能够被分离出来，具有较强的针对性。第二，操作简单。目前，大部分膜分离设备都配有中控系统，能够实现一键操作，不需要额外操作，降低了技术处理难度，且一般情况下都不需要进行维护，具有较强的可靠性。第三，节约能量。以污水中分子的粒度来看，在膜分离过程中并不会发生相变，能够在最大程度上节约能量，因此这种处理方式通常都是在常温环境下进行，能量损耗相对较小[1]。

2 膜分离技术在水处理环境工程中的应用

2.1 饮用水处理

饮用水处理可以使用不同的分离技术，如微滤技术、超滤技术以及纳滤技术等。人们要结合实际情况，充分发挥各种技术的优势与价值。膜分离技术可以直接去除饮用水中的微生物、细菌以及悬浮物等，提高饮用水质量。近些年，许多发达国家逐渐将超滤技术、微滤技术应用在饮用水净化中，有助于改善人们的生活质量[2]。

2.2 苦咸水处理

我国水资源紧缺，原生劣质水分布面积广，尤其是西北内陆干旱地区，分布有大量苦咸水。地下苦咸水含盐、含氟量高，其多项指标达不到国家饮用水标准。苦咸水口感苦涩，不能直接饮用，长期饮用会导致胃肠功能紊乱，免疫力低下，影响人体健康。由此可以看出，苦水咸水的处理十分重要。苦咸水的处理可以使用反渗透分离技术或电渗析离子交换技术。利用反渗透法处理苦咸水的过程中，压力差是推动力，常温操作，不发生相变化，脱盐率高、杂质去除范围广，设备简单，所需能耗低。在苦咸水处理中，反渗透法不但可以去除水中的各种离子，而且还可以去除各类有机物杂质，适用性好[3]。

2.3 海水淡化

在以往膜分离技术的应用过程中，人们会利用电渗析法和反渗透法分离海水中的不可利用的物质，使得海水可以饮用。反渗透技术利用压力差从海水中分离各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而获得淡水，相比电渗析离子交换，减少了树脂再生剂的使用量。相较于电渗析法，反渗透法更加经济，可以达到良好的处理效果。海水淡化技术不断发展革新，膜分离技术日益成熟，膜价格不断降低，使得反渗透海水淡化的成本日益下降，其凭借绿色环保低能耗等优势受到人们的高度重视与认可。在海洋水淡化过程中，人们需要研发新技术，为海洋水淡化提供技术保障。

3 结语

膜分离技术在水处理环境工程中发挥着不可替代的作用。为缓解我国水资源紧张问题，避免水资源浪费，同时实现水资源的合理利用，人们要正确认识膜分离技术，明确不同技术的优势与特点。这样才能将不同技术应用在水环境工程处理中，充分发挥技术优势，达到良好的处理效果，为后续水资源利用打下良好基础，最终实现我国水资源的合理利用，同时实现人与环境的和谐发展。