膜分離技術在飲用水處理中的應用

萬曉芳

摘要：水資源的匱乏以及水污染的嚴重成為了近幾年越來越嚴重的問題，工業污水與生活污水的不合理排放是造成水質惡化的主要因素。膜分離技術是現今發現的最有發展前景的水處理技術，膜分離技術與傳統水處理技術相比有著顯著的優勢，膜分離技術的不斷完善為飲水安全等問題做出了十分重要的貢獻。

關鍵詞：膜分離；飲用水；飲水安全

膜分離技術是通過細胞中半透膜的發現而衍生，在經歷很少時間的革新發明之后，膜分離技術成為了現今最重要的水處理技術之一。本文所提到的飲用水膜分離技術多是應用人工合成的分子薄膜，其推動力是外界的動力以化學梯度。對大分子多組分或雙組分的溶質進行過濾透析及重富集的方法。膜分離技術能夠有效地保證人們的飲用水安全，通過新科技的不斷開發，這種技術會不斷得到完善，更好的服務于人類。

1、傳統飲用水處理的問題及膜分離技術的原理

1.1傳統飲用水處理的問題

未經處理的水中含有大量對人體有害的物質，其中包括自然污染及人為污染，自然污染多因雨水或酸雨及各種地質礦石的溶解導致一些有害物質污染水源，或因其他極端天氣及自然災害所致大量灰塵混入，人為原因則多由工業廢水及生活污水的不合理排放所致。此外，傳統的飲用水處理工藝比較老舊不能很好地將未經處理過的水源處理干凈，凈水系統的年久失修也會影響飲用水的潔凈程度。近年來隨著全球氣候變暖等環境因素，有些城市的飲用水中甚至出現存在寄生蟲等問題，這些都嚴重影響著人們的飲用水安全。

1.2膜分離技術的原理

膜分離技術歷經近三個世紀，隨著科技的不斷發展革新，膜分離技術也越來越廣泛的被應用在食品業，醫藥業及石油業等多個領域。膜分離技術是將人工合成或天然的高分子薄膜利用外界動力或化學梯度將所需要的物質進行過濾細化提純或濃縮。膜分離技術可通過根據不同的物體形狀相應進行分離，其分離速度是由膜與膜之間的化學或物理性質的不同而決定的，其擴散的速度不僅與物質的分子量有關，還與物質的化學性質有關，分子量越小，擴散速度越快，透過高分子薄膜的時間越短，反之，分子量越大，擴散速度越慢，時間越長。膜分離技術在飲用水中的應用則多是凈化水源，利用分子量及物理化學性質將水源中的雜質和有害物質濾過，最終得到潔凈的飲用水。

1.3膜分離技術的特點

膜分離技術的是依靠薄膜中密布的孔徑大小起作用的，膜分離技術大體可分為以下四種類型。第一種是微濾，微濾顧名思義是一種細小的濾孔，微濾會將每個篩精密過濾分離，根據材料的不同，可將微濾分為無機微濾和有機微濾兩大類，微濾膜的孔徑多為0.02至10微米，如此微小的孔徑可將大于該孔徑的污染懸浮物質或細菌進行分離，微濾膜是迄今為止應用最為廣泛的膜分離技術。第二種超濾膜，其孔徑多為0.001至0.02微米之間，超濾膜的驅動力為膜兩側的物理壓力差，當外界動力推動溶液穿過薄膜時，直徑大于超濾膜孔徑的物質就被分離在外，超濾膜能將溶液中的細菌，蛋白質及其他有害物質分離出來，與微濾膜相比，超濾膜能夠更細致的分離溶液。第三種納濾膜，納濾膜的孔徑較超濾膜更加細小，納濾膜利用擴散吸附原理，與超濾膜相同，以膜兩側的物理壓力差作為動力對通過薄膜的物質進行分離，納濾膜可分離的有機分子量很高，因為多數的納濾復合膜是由電解質構成，所以在溶液的分離過程中具有一定的抗鹽作用。最后一種是反滲透膜，這種薄膜的孔徑多在0.0001至0.001微米之間，也是這四種膜分離中相當精細的薄膜，反滲透膜利用膜兩側溶液的物理靜壓為動力，能夠分離出溶液中所有分子量大于其孔徑的物質，在飲用水凈化中，除水之外的任何物質都不可能通過該膜，這也是純凈水最為廣泛的應用技術。

2、膜分離技術在飲用水處理中的應用及發展前景

2.1膜分離技術的應用現狀

膜分離技術的發展對人們的飲水安全做出了極大的貢獻，與傳統的飲用水處理運用過濾，沉淀及消毒等步驟不同，膜分離技術是應用物理分子量及壓力差等原理將飲用水處理到極為潔凈的程度。近年來，各地都將膜分離技術與其他凈水技術結合起來，有效的解決了水中雜質及微生物等問題。膜分離技術在飲用水處理中有很多優勢，首先，膜分離技術可極大的減小飲用水處理成本，不需要投入其他技術，利用膜兩側的物理壓力差為驅動，將飲用水進行過濾。膜分離技術可極大的提高飲用水處理的工作效率，不需要經歷傳統的過濾，消毒或沉淀等環節，此外，膜分離技術能在各種氣候環境下進行，不會因氣溫的變化發生改變，是我國現今最為普遍的飲用水處理技術。隨著近幾年科技的飛速發展，膜分離技術也在穩步提高，新材料不斷涌出，使膜分離的質量和效率越來越高。我國很多一線城市的飲用水站都開始投入大量的膜分離技術研發，目前，已有很多家用凈水機應用膜分離技術，確保人們的飲水安全。

2.2膜分離技術發展中面臨的問題

膜分離技術是應用人造或天然的高分子薄膜而成，在投入使用過程中難免會在壓力太大的情況下出現薄膜的破損，堵塞或污染等問題，如果不及時發現及時疏通清潔或更換，就會造成飲用水的再次污染。雖然膜分離技術發展迅速，但直至今日還未形成一套性能完善，投入少的膜清理制備機制，除此之外，膜分離技術與其他技術也未能良好結合，各城市的水質不同，水中所含的物質也各不相同，很多城市的水廠并不能根據當地水質情況，合理的選擇膜分離技術中所需要用到的薄膜，這些問題都會影響膜分離技術的推廣。

2.3膜分離技術在飲用水處理方面的前景

膜分離技術作為一種高科技產物，其前景不可估量，在飲用水處理方面，膜分離技術可實現低投入，高效率及飲水安全。這些與傳統飲用水處理不可取代的優勢逐漸成為了現今凈水的首選。隨著膜分離技術的不斷發展，膜污染及膜材料的革新在不斷破解完善，膜分離技術將會在我國飲用水處理中有著不可替代的地位，在水資源合理利用及綠色環保等方面，膜分離技術都有著十分重要的作用。

3、結語

水是人們生活中不可缺少的必須物資，只有確保飲水安全才能推動一個城市更好發展，膜分離技術的出現，不僅解決的傳統飲用水處理的殘留問題，還滿足了當代社會低投入高效率的要求，逐漸成為飲用水處理首選的科技手段。

參考文獻：

[1]黃維菊 膜分離技術[J]-《科技工程》-2013（12）

[2]邢國平.水處理與膜分離技術[J]-《科技與生活》-2014（22）