超濾技術與設備在水處理領域的研究進展

摘?要：當前水污染問題越來越嚴重，尤其是城市發展過程中產生的生活污水、工業廢水等都對人們的用水安全造成了嚴重威脅，為了解決這一問題，近年我國除了不斷加強水污染治理外還研究了很多提升用水安全的技術，超濾技術就是在這樣的背景下產生的一種的凈水技術，并且已經獲得了非常廣泛的應用。為了讓更多人認識這種技術，并促進這種技術的進一步推廣應用，本文對超濾技術與設備在水處理領域研究進展展開了分析。

關鍵詞：超濾技術;超濾設備;水處理

超濾技術是一種膜分離技術，以靜壓差推動力為基礎，結合多膜孔的攔截功能過濾液體中的小溶質粒子，從而將大粒子阻攔在膜的另一側。這種技術在處理工業廢水、生活用水、食品發酵等領域有著非常廣泛的應用，尤其在當前水污染問題越來越嚴重環境下，超濾技術是保證用水安全非常的有效的一種技術手段。

一、水污染現狀

水污染問題近年呈現出了越來越嚴重的趨勢，尤其是在一些工業城市，水污染問題更為嚴重，當前可在水中可發現的污染物質種類已經超過了2000種，而且其中大部分都具有致癌、畸形、毒性等嚴重危害。我國對水污染的治理非常重視，并且一直在研究高效率的污水處理技術，例如向水中加氯就是我國很多地區一直在使用的水處理技術，但是這種技術無法徹底清除水中有害物質，而且還有可能和某些物質發生反應產生危害性更高的物質。2007年，國家頒布了新的《生活飲用水衛生標準》（以下簡稱《標準》），其中嚴格規定了生活用水的衛生標準，提出了高達106項的用水指標，在這樣背景下，傳統的水處理手段已經逐漸不能滿足《標準》的要求。超濾技術的應用令我國水處理水平有了質的飛躍，這種技術具備了從納米級別過濾水中顆粒的能力，這是傳統水處理技術所無法比擬的，同時對懸浮物、藻類、大分子有機物等都有非常不錯去除效果，因此獲得了非常廣泛的應用[1]。

二、超濾技術與設備概述

超濾介于微濾和納濾之間，是一種膜過濾的技術手段，可以通過凈化、分離、濃縮等手段去除水中的有害物質，從而達到凈水的目的。這種技術的作用原理是篩分作用，可將顆粒截留在膜的一側，也就是說當水流過膜時只能通過水和一些礦物質與無機鹽，懸浮物、細菌和蛋白質等都無法通過。超濾技術已有近50年的歷史，最初誕生于美國的亞米康公司，使用的是不對稱膜，可隔離物的直徑在0.005微米到10微米之間，膜的透水率在0.5m3/（m2·d）到5.0m3/（m2·d）之間。膜的表層厚度通常都在0.1微米到1微米之間，在濃差極化為零的條件下可忽略溶液滲透壓，所需的過濾壓差在0.1MPa到0.5MPa之間。超濾技術所使用的膜共有兩類，分別為有機超濾膜和無機超濾膜，當前有機超濾膜在超濾技術中是主要應用的超濾膜類型，材料種類有醋酸纖維、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等，其中應用較頻繁的材料有醋酸纖維、聚砜、聚醚砜等，無機超濾膜的材料種類有陶瓷、氧化鋁、多孔玻璃等。

相較于傳統過濾技術，超濾技術具有以下幾方面的優勢：第一，超濾技術的篩分孔徑更小，在處理效率上有著非常優秀的表現，而且細菌、病毒、膠體微粒、蛋白質、大分子有機物等基本都可以被截留。第二，超濾技術在處理過程中只需要消耗很少的能量，因為這種技術只需要低壓作推力即可進行應用，而且操作過程非常簡單，可節省很多水處理成本。第三，超濾技術沒有相際間變化的限制，常溫也可完成應用。第四，超濾技術有著更廣的應用范圍，通過對不同超濾膜的應用可實現對不同分子量溶液的過濾。第五，超濾技術的應用通過超濾設備實現，超濾設備根據需要可大可小、結構形式多種多樣很容易實現，而且設備的結構復雜性低，不僅操作簡單，后期的檢修和維護也很方便。

三、超濾技術與設備在水處理領域的研究進展

超濾技術良好的水處理效果推動著科研人員一直在對其進行研究，在不斷研究過程中令這項技術獲得了非常好的改良，處理效果因此得到了非常明顯的提升。當前針對超濾技術的研究大多集中在膜表面改性上，比如永久性改性、動態改性和隨溶液條件改性等，其中針對永久改性和動態改性的研究比較多。

永久改性的方式共有兩種，其一是將親水性單體以輻照或者化學接枝手段接在疏水聚合物骨架上，其二是混用疏水聚合物和親水聚合物。國外科研人員就將親水性更加優秀的氯磺酸基團以化學接枝的方式引入到了聚醚砜材料中，從而明顯提升了聚醚砜膜的親水性。

動態改性應用的是聚合物改性和LB膜改性，其中聚合物改性依靠的是吸附劑、小分子表面的活性劑，可在膜表面形成一層的改性層，如不需要這種改性可洗掉之后進行其他操作[2]。LB膜依靠的是氣液界面的兩親性單分子層，該分子層可以向超濾膜逐漸轉移，然后形成新的分子組合體系。可以利用符合層數來控制這種的改性方式，可以獲得幾近完美的大面積單分子膜，從而更好的吻合超濾膜皮層的要求，因此當前LB膜改性的應用非常的普遍。

隨著超濾技術的成熟，超濾設備的開發應用也日趨成熟：在給水凈化領域超濾設備以中空纖維超濾膜為主，小型如家用凈水器，大型如每天幾十萬噸的高集成度的超濾成套設備，充分發揮了中空纖維超濾膜通量大、占地小、集成度高的特點;在污水處理領域，超濾設備的開發應用更豐富、更廣泛，除了過濾澄清簡單功能的超濾設備設計成分置式和浸沒式兩種使用方式外，與污水生化過程結合而成的MBR技術與設備更是將膜技術的應用發展到了一個新高度。

四、結語

綜上所述，為了更好地對污水進行處理，加強對超濾技術和超濾設備的開發應用非常必要。本文對水污染現狀和超濾技術做了簡單介紹，并闡述了當前超濾技術的研究進展，最后分析了超濾技術和設備在水處理領域的應用，希望本次分析對超濾技術在我國水處理中的推廣應用具有一定促進作用。

參考文獻：

[1]周清卿.超濾膜技術在水處理領域中的應用及發展[J].中國新技術新產品，2019，05（11）：56-58.

[2]吳錦平.超濾膜技術在環境工程水處理中的應用研究[J].建筑與裝飾，2019，16（9）：150.

[3]蔡琪芳，王露.超濾膜技術在環境工程水處理中的應用[J].中國資源綜合利用，2018，21（10）：13-15.

[4]曾曉茜.超濾膜技術在環境工程水處理中的應用[J].資源節約與環保，2018（11）：113.

[5]葉景瑜.全膜法水處理工藝技術在環境保護中的應用[J].資源節約與環保，2018（10）：92.

作者簡介：李祥得（1965-），男，漢族，湖北漢川人，本科，高級工程師，研究方向：微/超濾膜成套設備開發與應用。