反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理與回用中的應(yīng)用分析

劉明亞，李　斌，牟　靜

核工業(yè)理化工程研究院，天津　300180

反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理與回用中的應(yīng)用分析

劉明亞，李斌，牟靜

核工業(yè)理化工程研究院，天津300180

近幾年，隨著我國的工業(yè)的發(fā)展，重金屬廢水的處理問題一直對我國的廢水再回收利用形成嚴重的制約，尤其是伴隨著近年來，環(huán)境問題日益惡化。利用反滲透技術(shù)對于重金屬廢水進行處理是一種新型的處理技術(shù)［1］。本文對于反滲透這種新型的處理技術(shù)做了詳細的介紹，并對于該技術(shù)的工作原理進行了闡述，并以海水淡化為例對該技術(shù)的應(yīng)用做了分析。

重金屬廢水處理；反滲透技術(shù)；應(yīng)用與原理分析

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，重金屬廢水排放與處理問題越來越嚴重。廢水中的重金屬來源非常多，例如，在礦山開采過程中的排水、金屬冶煉過程中的除塵排水和酸洗水、化工企業(yè)的生污水等，都會產(chǎn)生重金屬廢水。在這些重金屬廢水中，金屬的離子含量和種類并不相同，彼此之間差別比較大。這些金屬離子在處理過程中只能夠被采用物理方法進行轉(zhuǎn)移或者采用化學方法進行稀釋，但是無法把它除去或者消失。所以這樣的重金屬廢水一方面不經(jīng)處理排放會對環(huán)境造成嚴重的污染，另一方面，重金屬離子的流失也是一種資源的浪費。所以對于重金屬廢水進行處理是必須要進行的。

1　反滲透技術(shù)的原理介紹

在目前對重金屬廢水的處理方法中有很多方式，例如，可以采用化學的方法，或者離子交換的方法、水電解法和吸附法和反滲透技術(shù)法等。由于在重金屬廢水中存在大量游離的重金屬離子，而且這些重金屬離子的成分比較復雜，所以在實際處理過程中，采用反滲透技術(shù)法是比較有效的一種處理方式。

反滲透技術(shù)主要是通過外界的作用力使廢水中的溶劑透過半透膜進行過濾從而把金屬離子隔離在另一側(cè)的技術(shù)處理方式。在實施這一技術(shù)的過程中，有2個條件必須滿足，一個是外界的作用力必須遠遠大于溶液中的滲透壓；另一條件是必須要有一種透水性和選擇性質(zhì)量都非常高的半透膜。一般對于反滲透技術(shù)中的半透膜要求其表面的微孔尺寸不能大于1nm，這種尺寸才能保證在滲透過程中，把大部分的離子都除去。反滲透技術(shù)主要是根據(jù)滲透截留機理對金屬離子進行篩分和經(jīng)典排斥的，因此在采用反滲透技術(shù)時，還要考慮到不同離子的價態(tài)［2］。

在重金屬廢水處理中引入反滲透技術(shù)最早開始于20世紀70年代，剛開始只是運用這種技術(shù)對電鍍水進行滲透處理，后來由于應(yīng)用效果比較理想才擴展到了重金屬廢水領(lǐng)域。采用反滲透技術(shù)對重金屬廢水進行處理不需要添加任何藥劑，也不需要其他輔助技術(shù)，所以采用反滲透技術(shù)的設(shè)備消耗相比較與其他的技術(shù)處理方式更低也更有效。

2　反滲透技術(shù)處理重金屬廢水的應(yīng)用分析

2.1對于電鍍廢水的處理

在企業(yè)產(chǎn)生的電鍍廢水和金屬漂洗水中含有大量的重金屬離子，其中鉻、鎘、鉛、鎳的含量都比較高，此外還含有大量的氰化物和氯化物。對于電鍍水的處理時反滲透技術(shù)應(yīng)用的第一個領(lǐng)域。在對電鍍廢水的處理過程中，主要是通過局部滲透或者脫鹽的方式，將廢水中游離的離子進行回收。例如，電鍍過程中電鍍鎳會產(chǎn)生大量的含有鎳離子的鎳廢水，我們都知道鎳和汞都是含有劇毒的，對人體危害極大，所以就必須要對鎳廢水進行處理，而對鎳的回收利用從經(jīng)濟學的角度上來看也更實用。從20世紀70年代開始，反滲透技術(shù)開始在電鍍廢水的處理中得到應(yīng)用，發(fā)展到現(xiàn)在已形成了一套比較完善的技術(shù)理論。在技術(shù)處理過程中還可以通過和納濾組合工藝技術(shù)配套使用從而對回收的鎳進行漂洗和再利用。

2.2對于其他重金屬廢水的處理

重金屬的廢水涵蓋范圍除了電鍍廢水意外，還包括很多，例如，冶煉行業(yè)廢水、采礦行業(yè)的廢水以及化工農(nóng)藥行業(yè)產(chǎn)生的廢水等。在這些重金屬廢水中，含有大量的銅、鉛、鎳、硌、銀、鋅等金屬離子。對于這些離子的去除，一方面可以大大改善環(huán)境方面的保護工作，降低對我們生活環(huán)境的危害；另一方面又可以實現(xiàn)重金屬的回收再利用，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過反滲透技術(shù)對于這些重金屬廢水中的金屬離子的去除率可以達到95.89%。這說明對于重金屬廢水的處理，反滲透技術(shù)是具有非常高的效率的。黃安撫等人研究的利用反滲透技術(shù)對紫金山礦的重金屬廢水處理試驗就是一個非常好的例子。他們通過運用反滲透技術(shù)對重金屬廢水處理后發(fā)現(xiàn)，銅離子的含量下降到了<0.5mg/L［3］，而且在處理后的凈化水的濃縮液中，銅離子得了富集，因此實現(xiàn)了了大量的銅離子的回收。

3　運用反滲透技術(shù)中存在的問題

3.1反滲透技術(shù)的成本分析

隨著反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理中的應(yīng)用，我們還必需要考慮的一個問題是反滲透技術(shù)的成本問題。反滲透技術(shù)中非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)就是反滲透膜的選擇，滲透膜的選擇對于反滲透技術(shù)的運用有非常關(guān)鍵的影響作用。在反滲透膜的種類上，現(xiàn)在市場上已經(jīng)研發(fā)出了幾百種，而且價格也高低不等。不同的滲透膜在廢水處理過程中的污染去除能力，以及自身抗污染能力都是不一樣的。所以盡管對于重金屬廢水的反滲透技術(shù)處理效果非常令人滿意，但必須認識到的一點是它的價格也是比較昂貴的。尤其是隨著近年來，手段和技術(shù)方面的提高，使得滲透膜的技術(shù)也有了較高水平的發(fā)展，而隨著這種發(fā)展，其應(yīng)用成本總體是在不斷下降的。

3.2預處理

在對重金屬廢水的處理過程中，合理的運用預處理的方法可以提高滲透膜的使用壽命，從而降低因更換滲透膜而帶來的成本。在反滲透技術(shù)處理過程中，非常關(guān)鍵的一個技術(shù)要點是要保證處理時進水的水質(zhì)必須要符合要求，否則很快會造成滲透膜的污染，這會嚴重影響滲透技術(shù)的處理效果，并對滲透膜的使用壽命也造成嚴重影響。所以在處理重金屬廢水過程中，合理進行預處理可以有效提高滲透膜的滲透率，從而提高對重金屬廢水的處理效果。

4　結(jié)論

反滲透技術(shù)在重金屬廢水的處理過程中能夠起到比較好的處理結(jié)果，局部的金屬離子清除率可以達到98%以上［4］，這對于凈化重金屬廢水，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)有非常重要的作用。同時重金屬的回收也提高了資源的利用率，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展與進步，反滲透技術(shù)也將不斷得到發(fā)展與創(chuàng)新，這將更廣泛的應(yīng)用于重金屬廢水的處理過程中，實現(xiàn)更高效的處理效果，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值。

［1］吳昊，張盼月，蔣劍虹，等.反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理與回用中的應(yīng)用［J］.工業(yè)水處理，2007（6）：6-9.

［2］曾杰，吉希希，任會，等.膜技術(shù)處理重金屬廢水［J］.湖南有色金屬，2011（1）：43-47.

［3］倪國強，解田，胡宏，等.反滲透技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進展［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2012（10）：23-27.

［4］包亞強，魏立安.反滲透技術(shù)處理與回用電鍍廢水的研究［J］.江西科學，2008（5）：781-784.

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1674-6708（2016）166-0289-01

劉明亞，核工業(yè)理化工程研究院。李斌，核工業(yè)理化工程研究院。牟靜，核工業(yè)理化工程研究院。