反滲透技術在環境工程當中的應用

楊曉輝

【摘 要】目前世界的經濟發展迅速，工業、建筑業等行業也隨之發展，在看到經濟進步和生活富裕的同時，環境污染問題更加嚴重。近幾年來，人們才逐漸開始意識到我們的生存環境已經受到了嚴重的危害，令人欣慰的是新興的環境工程主要工作就是防治環境污染問題和提高環境質量。在環境工程中，主要有水體污染控制、大氣污染控制、廢物處理等。對于其中水體污染問題的治理，反滲透技術起到了重要作用。本文將介紹反滲透技術的內容，著重介紹反滲透技術在環境工程中的應用，即在污水治理中的應用。

【關鍵詞】反滲透 環境工程 應用 技術

隨著全球經濟和工業的發展，環境問題日漸嚴重。處處可見的污水任意排放，高高的煙囪上冒著黑黑的濃煙，淡水湖和河面富氧化等環境被污染后的現象。嚴重的環境破壞，導致淡水資源逐漸減少，礦產資源日益匱乏，一些動物瀕臨滅絕等等，霧霾天氣的增多，沙塵暴天氣的增加，讓人們意識到了保護環境的重要性。水是人們生命之源，對于污水的處理，目前采用最多，也是最先進和最節能的方式就是反滲透技術，利用反滲透技術可以有效的把污水中的物質和水分離開來。

1 反滲透技術概述

1.1 反滲透技術的概述

反滲透技術，也就是膜分離技術，是目前最節能、最先進、最有效的技術。反滲透技術的原理是在溶液滲透壓的作用下，根據物質與水的性質不同，只有水能透過半透膜，這樣就可以把水和其他物質分離開來。之所以能有效地去除水中的膠體、微生物、溶解鹽類和有機物等，主要是因為反滲透膜的膜孔直徑為10A左右，非常小。反滲透技術通常用于海水、苦咸水的淡水處理；水的軟化處理；廢水處理以及食品、醫藥工業、化學工業的提純、濃縮、分離等方面。反滲透裝置，主要是分離溶液中的離子范圍，它無需加熱，更沒有相變過程，因此比傳統的方法能耗低。反滲透裝置占地空間小，操作簡單，使用范圍比較廣。用反滲透裝置，不會造成二次污染。反滲透裝置如圖1。

反滲透技術是目前環境工程應用中最廣泛的一種脫鹽技術。反滲透除鹽的原理，就是在含鹽的水中，施加比自然滲透壓力更大的壓力，使滲透向相反方向進行，把含鹽水中的水分子壓到膜的另一邊，變成高純水，從而達到除去水中鹽分的目的。反滲透的分離對象主要是溶液中的屬于離子范圍和分子量為幾百的有機物，電滲析（ED）反滲透（RO）、微孔膜過濾（MF）和超過濾（UF）技術都屬于反滲透技術。

1.2 反滲透技術的優點

反滲透技術作為用途最廣泛的脫鹽處理技術，所具有的優點主要有以下四點。

（1）不需加熱、沒有相變。在實際的操作過程中，不需要對水質以及使用儀器進行加熱處理，這就簡化了操作步驟，增強了實際操作的使用價值。（2）能耗少。反滲透技術主要是根據滲透壓的作用對有機物和水進行分離的，只要施加或降低壓力就可以有效地把水分離出來，操作過程中的能耗自然而然就會比其他技術少很多。（3）設備體積小、操作簡單，適應性強。反滲透技術使用的裝置設備比較小，不占太大的面積，使用起來更加方便，簡單易學。（4）對環境不產生污染。這還是歸結于反滲透技術的原理，這是一種物理反應，所以不會對環境產生污染，符合環境工程的目標和任務。

2 反滲透技術在環境工程中的應用

現在許多工業生產過程中，會產生并排放大量的污水，這樣不僅會嚴重污染環境，還會造成資源的浪費。而通過現在的廢水處理技術，我們可以采用反滲透廢水處理技術，對這些污水進行處理。反滲透廢水處理設備緊湊，操作起來十分的簡單，也符合現在清潔生產的原則，由此我們可以看出，反滲透廢水處理技術的應用前景廣闊。

反滲透廢水處理技術的工作原理：反滲透廢水處理是采用滲透作用的逆過程，它一般是指借助外界壓力的作用，使溶液中的那些溶劑，透過半透膜而阻留某種或某些溶質的過程。我們要想實現反滲透，必須要具備兩個條件：一是必須有一種高選擇性、高透水性的半透膜，二是在反滲透廢水處理中，其操作壓力必須要大于溶液的滲透壓。反滲透技術的原理圖2。

反滲透廢水的處理方法有很多，反滲透廢水的處理工藝被應用于很多種不同重金屬污染多引起的廢水中。反滲透作為脫鹽系統的核心，已廣泛應用于各種廢水回收利用。采用反滲透脫鹽較經濟，原水含鹽量越高，反滲透經濟性越明顯，尤其是當含鹽量超過300mg/L，反滲透脫鹽比離子交換更經濟實用。

2.1 重金屬廢水處理

Ozaki等采用ES20超低壓反滲透膜分離稀溶液中的銅離子、鎳離子等金屬離子，結果表明分離率隨進料壓力的增大而增加，當壓差從100kPa升到500kPa，銅離子的分離率從97.3%增大到99.6%，鎳離子的截留率從97.2%增大到99.5%。離子價態也能影響分離率，當壓力為500kPa時，鉻離子的分離率為99.9%，比銅離子和鎳離子的分離率要高。

1985年日本將反滲透膜應用到電鍍工業水回收。他們建立了3套反滲透系統。系統A處理量為2.5m3/h，水回收率為80%；系統B和系統C的處理量均為10m3/h，水回收率為80%。現在日本的絕大部分電鍍廠已采用膜分離技術。中國的咸陽彩虹集團采用反滲透濃縮法處理電鍍鎳和鎢生產線的清洗廢水，發現反滲透膜分離工藝對鎳和COD具有很高的去除率，分別為93.49%和93.4%。

Jae-Wook Lee等用反滲透技術處理高電導率的韓國某一鋼鐵公司的二次處理廢水，成功地除去其中的單價和二價離子。據報道反滲透可使廢液中的銅、鉛、汞、鎳、銻、鈹、砷、鉻、銀、硒、鉈、鋅等離子分離率達90%～99%。

2.2 印染廢水

染色廢水、紡織和印染，水量大，色度高，成分復雜，這樣的印染廢水中含有染色劑、助劑、漿料、酸堿、無機鹽及纖維雜質等，染料中含有硝基和氨類化合物及銅、鋅等重金屬元素，都是生物毒素，直接排放到環境中會嚴重污染環境。反滲透技術適合于分離出印染廢水中的大分子和離子。反滲透技術設備已經用于處理易棉紡、棉紡的混和及合成纖維的染色廢水。預處理還要處理鋁凝聚和調節pH值至5.0～6.0，然后用錯流微濾設備分離，第一級的分離膜是苦咸水膜，其具有大于96%分離率，顏色分離率為90%，總碳的分離率為87%，第二級分離率大于98%，顏色的分離率為94%。這樣分離出來的水可以與自來水進行比較。

2.3 化纖廢水

在黏膠纖維工業中，工藝用水不僅影響終端產品質量，而且還嚴重污染環境。根據國家有關行業政策和可持續發展的相關規劃，像黏膠纖維這樣高用水的行業，必須要采用節約節能方式，減少廢水的排放。采用反滲透技術對化纖廢水進行深度處理，可達到良好的處理效果。反滲透技不但可以提高工業用水的質量，而且大大增加了水的重復利用率，使得企業獲取了更大的經濟利益。

3 反滲透技術的最新進展

超低壓膜具有節省電耗和降低相關機械部件的壓力等級引起材料費下降等優點，自1999年以來，超低壓膜的應用比重日益增大，這在以使用4英寸滲透膜的小型裝置在實際應用中所占比重比較大，一些大型裝置中使用超低壓膜也日益增加。反滲透應用中的最大危害就是使用的低污染膜。要從根本上解決環境污染，就要研究更加環保的低污染膜。不過，現在已經有幾種低污染膜被研究出來。反滲透技術的應用領域不僅僅只是在處理污水方面，可以把它推廣到更加廣的領域，利用該技術的優點來處理更多的環境問題。反滲透作為比較重要的環境工程的重要技術之一，理應不斷將其推廣使用，將污染降到最低。

4 結語

反滲透技術被廣泛應用與環境工程中的污水處理中。反滲透主要是一項脫鹽技術，所以被廣泛用在對污水的分離中，不但可以分離重金屬廢水，還可以對煉油污水等污水進行分離，這樣既可以回收金屬，避免資源的浪費，還可以保護淡水資源，改善環境水污染問題。反滲透技術簡單、容易操作、無污染，發展前景比較有優勢，所以在今后的環境工程中，要加大反滲透技術的應用。

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