膜分離技術及其在工業水處理中的應用研究

戴晴

【摘要】筆者結合多年實際工程經驗，對膜分離技術的基本概況，膜分離技術的特點以及膜分離技術的最新進展進行了介紹，系統研究膜分離技術在工業水處理中的應用。

【關鍵詞】膜分離技術；工業水處理；水污染

中圖分類號：[F287.2]文獻標識碼：A 文章編號：

引言：膜分離技術作為一種清潔生產技術，其發展歷史已經有幾十年了，既能夠有效地凈化廢水，又能實現對有用物質的回收，同時具有操作簡單，無變相，節能等優點，在工業廢水處理中占據著舉足輕重的地位。本文首先介紹膜分離技術的概念，技術特點，然后重點研究膜分離技術在工業水處理中的應用。

一、 膜分離技術概況

所謂膜分離技術，是指利用一張具備選擇透過性的經特殊制造而成的薄膜，在外力推動下實現對混合物的濃縮，提純，分離處理的一種新型分離技術，根據混合物化學性質或物理性質的不同分離物質。物質通過分離膜的速度，即溶解速度取決于進入膜表面擴散到另一表面，龍眼的速度，即擴散速度，以及進入膜的速度。溶解速度只和膜材料之間的化學性質差異有關，而擴散速度除了與化學性質相關外，還和物質的分子量相關，速度越大，透過膜的時間越短，混合物各成分透過膜的速度相差越大，分離效率也就越高。

膜分離技術相比其它傳統工業水處理技術具有顯著的優勢，因此被稱為是21世紀最具發展前景的高新技術之一。這些優勢主要包括如下幾個方面。首先，膜分離技術的分離過程能耗低。吸附，吸收，萃取，蒸餾，蒸發等過程會發生相變，而大多數膜分離過程不會發生相變，因此也就避免了相變過程的能耗。此外，大多數膜分離過程是在低溫或室溫條件下進行的，被分離物的冷卻或加熱需要的能量損耗比較低。其次，膜分離技術的分離效率高，水質優良?；炷?，絮凝，沉淀等分離技術是以重力為基礎的，其最小極限是微米級，而膜分離技術可以實現對納米級物質的分離。因此，水中的消毒副產物，色度，嗅味及其它病毒，細菌和有機物都可以使用膜分離技術去除，經膜分離處理過的水質明顯優于其它處理方法。第三，膜分離技術用藥少，傳統水處理技術需要投放化學藥劑，會對水質產生二次污染，而膜分離技術可以從根本上杜絕這個問題的發生。第四，膜分離技術操作簡單，水質較穩定。膜分離設備在常溫條件下工作，本身又沒有運動部件，因此維護成本不高，操作簡便，可靠性高，它可以提供可靠穩定的水質，出水水質只和膜選擇性有關，與原水運行條件和水質無關。第五，膜分離技術所需設備占地面積小，通?？梢灾苯釉谏a工藝流程中插入膜分離環節，避免了對生產線的大幅度改變。第六，膜分離技術采用壓力作為推動力，因此易于實現自動化。

膜分離技術具有如此顯著的優點，因此在工業水處理中得到了廣泛的應用，今年來取得了很大的研究進展。目前主要的膜分離技術主要有以下幾種：電滲析，反滲透，超濾，納濾，微濾等。電滲析是以直流電作為推動力，利用陰陽離子交換膜的選擇透過性，是一個水體中的離子通過膜向另一水體遷移的物質分離過程。反滲透是以壓力作為推動力，利用反滲透膜不能透過溶質，只能透過水的選擇透過性，從某一含有多種微生物，有機物和無機物的水體中提取純水的物質分離過程。超濾是一種行分離的物理篩分過程。納濾是近十年來發展較快的一種膜分離技術，以水壓為推動力，介于超濾和反滲透之間。微濾介于超濾和常規過程之間，孔徑范圍較小，是一種精密的過濾技術。

二、 膜分離技術在工業水處理中的應用

膜分離技術主要在工業水處理中的有機化工廢水處理和輕工廢水處理領域得到廣泛應用。

首先，膜分離技術在有機化工廢水處理中發揮著越來越重要的作用，目前已在硝基苯胺廢水，染料廢水，含酚廢水等工業水處理中得到了應用。目前主要存在以下幾種應用方案：一是以NaOH溶液為內相試劑，以蘭-113B為表面活性劑組成溶液，可有效處理含硝基苯廢水。二是采用液膜法對高濃度含酚廢水進行處理，除酚率達到99.97%，環境效益和經濟效益較高。三是采用煤油-LMA-TOA-I-NaOH組成液膜體系對廢水進行處理，處理后的乳液再經低電壓破乳后可得到濃縮的氨基J酸，實現了對廢水的綜合利用。四是以HCI溶液為內相試劑，溶劑油為萃取劑，蘭-113B為表面活性劑，處理硝基苯胺的工業廢水，處理結果達到了國家三級排放標準。

其次，膜分離技術在輕工廢水處理中發揮著重要作用，目前在檸檬酸廢水和造紙廢水等工業水處理中的應用前景相當廣泛?，F今主要存在以下幾種應用方案：一是以A，C膜為一，二級對CEH漂白廢水進行聯合處理，COD去除率達到85%，BOD去除率達到66%，TOC去除率為71%。二是以MAE單陽膜技術對造紙黑夜污染進行處理，不但能對有用化學品進行回收，還能極大降低COD，處理效果明顯。三是采用膜分離法處理檸檬酸廢水，檸檬酸是一種在化工，醫藥，食品領域得到廣泛應用的非常重要的有機酸，若采用常規的鈣鹽法處理會產生大量工業廢水，也會損失檸檬酸；采用膜分離法處理能有效降低廢水中的COD，經濟效益和環境效益顯著。此外，膜分離技術也在電鍍和冶金工業水處理中得到一定程度的應用。冶金和電鍍廢水在工業廢水中占有較大比例，冶金和電鍍工業過程中會產生大量鎘，鉛，銅，鎳等金屬離子，利用膜分離技術可使廢水的排放達標，而且可實現對有用物質的回收。

三、 總結

綜上所述，膜分離技術作為一種高新技術，其發展歷史并不長，但卻是一種能保證和促進社會持續高速發展的關鍵技術。由于膜分離技術具有操作方便，設備簡單，節能，分離效率高等優點，在廢水處理領域有很大的發展潛力。采用膜分離技術對工業廢水進行處理時，只要根據廢水的實際情況采取合適的預處理，選用寬流道膜組件，工藝設計合理，就能保證處理工業廢水的技術可行性。相信隨著制膜工藝的不斷改善和膜技術的持續深入研究，膜分離技術必將在工業水處理中發揮日益重要的作用。

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