膜分離技術在環境工程中的應用現狀及發展前景

文/侯東濤，身份證號：411022198001187236

膜分離技術在環境工程中的應用現狀及發展前景

文/侯東濤，身份證號：411022198001187236

膜分離技術是一門新興的多學科交叉的高新技術，具有高效、節能、過程簡單、易于自動化控制等特性，其核心部分就是膜元件。本文對膜分離技術在環境工程中的應用現狀及發展前景進行了分析。

膜分離技術；環境工程；應用現狀；發展前景

1 簡述膜分離技術

1.1 膜分離技術和傳統的分離技術相比較

膜分離技術和傳統的分離技術相比較，使用膜分離技術就避免了向陳舊的分離技術那樣需要適用助劑來幫助分離，這就節約了很大的成本費用，間接的提高了經濟效益，該項分離技術利用各種混合物質具備不同的物理特征進而來對其進行分離，還可以利用混合物質通過膜速度的快慢來對其進行分離；膜分離技術是目前該領域當中最先進的技術，能夠適應多種不同機理種類的膜分離過程的需求；膜分離的全過程能夠在日常溫度環境下就可以進行實施，沒有化學反應的現象，低能耗好效率，在分離的全過程當中不會對環境產生任何的污染，操作程序和工藝都較為簡單易行等多個優點，和陳舊的分離技術對比來說更加的適用于熱敏性物質的分離方面，該項技術獨有的技術性能在眾多行業和領域都得到了普遍的運用。

1.2 膜分離技術和環境保護之間的關系

膜分離技術將外部能量與化學差來當做主要的動力來源，并且結合成為合成膜或天然膜，進而對多組分與雙組分的溶劑進行分離；膜分離技術還能夠將物質的等級進行區別和對物質進行收集與提純；膜分離技術利用多個技術程序來對物質進行有效的分析和提取，能夠針對性的對固態、液態和氣態當中的廢物進行分離處理，進而使廢物能夠達到標準規定后再進行排放，還能夠實現對回收提取的物質進行二次利用，進而這對環境保護有著重要的意義和作用。

2 膜分離技術在環境工程中的應用

2.1 微濾技術

在膜分離技術中較為常見的一項技術即微濾技術，該技術在操作壓力小于0.2MPa的情況下便能夠將0.1-10μm的物質或顆粒過濾掉。該技術和其它過濾工藝原理大致相同，均屬于篩網過濾的范疇。其對液體具有較強的適應性，且占地面積較小，是一種經濟性的微過濾方式，所以常常被用來處理飲用水。不僅如此該項技術還能替代城規的澄清過濾以及二沉池，就算出現較大的水質波動，利用微濾技術也可以連續處理。不僅如此，微濾技術還適用于各類廢水的處理，從而大幅降低水中的渾濁度與懸浮物，以便于達到重復利用的目的。通常情況下，根據過濾方式的不同，可將該項技術分為死端過濾以及全量過濾兩種。而第一種方式具有能耗低、產量高的特點，因而得到了廣泛的應用，然而，經過長時間過濾，其中的濾餅層會逐漸使溶液的透過量下降。所以，當前對微濾過濾技術的研究重點在于如何有效將濾餅清理干凈從而提高溶液的透過量。

2.2 超濾技術

該項技術的原理與篩選原理相似，通過篩選出廢水中的大分子物質、膠體、固體顆粒物以及懸浮物等以達到凈化水體的目的。當前該項技術主要運用于汽車工業以及電氣工業中的電泳漆廢水處理當中。超濾膜屬于壓力驅動膜，在對電泳漆廢水處理時，將其中的金屬離子雜質進行有效篩選，從而實現重復利用。但是在利用該項技術時，隨著時間的增長，超濾膜的通過量會逐漸下降，情況嚴重的還會導致膜污染以及濃差極化的情況。不僅如此，通常需要開展較為復雜的預處理方能有效利用超濾技術，并且其成本費用高昂，所以在推廣與應用過程中會受到一定制約。

2.3 反滲透技術

反滲透技術的脫除率極高，絕大部分的溶質都能夠通過該項技術脫除，以有效提升反滲透水質的質量。當前，在除鹽處理中方法適用該項技術，在工業用水、垃圾滲濾液、城市污水以及飲用水工業的水處理中也廣泛使用該項技術。其中，在垃圾滲透液中反滲透技術取得了突破性的進展。因為垃圾滲透液中含有高堿度、重金屬、高濃度的有機物及氨氮等成分，具有較強的腐蝕性，如果采用普通的活性污泥法則難以將垃圾滲透液中的氨氮產生的毒副作用去除，但是采用該項技術則能夠有效彌補普通方法中缺陷。然而反滲透技術存在一定程度的濃差極化以及膜污染等，使得其應用范圍受限。

2.4 納濾技術

納濾技術是一種介于反滲透與超濾之間的新型膜分離技術，其屬于一種壓力驅動的過程，該項技術具有強大的選擇離子的能力，能夠清除水體中超95%的二價離子。不僅如此，納濾在清除一價離子上也呈現出強大的功能，通常能將45%－85%的一價離子清除。當前在對河水、地下水等廢水處理中應用該項技術獲得了顯著的成效，可以在很大程度上將硝酸鹽、低分子有機物以及農藥等多種含在河水與地下水在中的有害物質清楚。而且，相較于反滲透技術來說，該項技術的操作費用以及投資費用都有所降低，使得整體處理成本得以下降。然而，因為該項技術對于水質有著較高要求，因此必須開展復雜的預處理工作，并容易產生污染，所以在實際應用與推廣過程中也受到了一定程度的限制。

3 膜分離技術在環境工程中的發展前景

未來我國膜技術的發展方向主要是圍繞國家重大需求，加強基礎理論與原創技術的研究。開發新型膜材料，提升膜的性能，制定一套完整的有關膜的標準體系，規范膜市場的結構導向。針對市場需求開發出應用于特殊工業的新型膜，如反滲透用作水深度處理的核心技術，反滲透膜應用多元化；膜生物反應器技術成為廢水資源化的重要手段；低成本應用高溫煙氣除塵的陶瓷膜；高選擇性的氣體分離；新型MOF膜和用于高酸性、堿性等苛刻性環境下的分離膜等。

4 結語

在環境工程領域當中對于膜分離技術的運用及研究還處在初期階段就取得了良好的成效，隨著社會對環境保護工程重視程度的不斷加大，膜分離技術也一定會在環境工程中得到廣泛的利用和發展，膜分離技術在水資源處理，大氣環境治理等多個方面都有著巨大的利用潛力，具有非常廣闊發展前景。

[1]邱天然,況彩菱,鄭祥,沈志鵬,王晉琳,蔡木林.全球氣體膜分離技術的研究和應用趨勢——基于近20年SCI論文和專利的分析[J].化工進展,2016,07:2299-2308.

[2]黃萬撫,劉玉嬌,李新冬,梁娟,李英杰,陳洋.膜分離技術用于廢水中金屬的分離和回收[J].工業水處理,2016,07:5-10.

[3]余克成.膜技術在高濃度箱板紙廢水處理中的應用[D].湖北工業大學,2016.