淺談膜法水處理技術(shù)研究

孫 浩

（中復(fù)新水源科技有限公司， 江蘇 連云港 222000）

1 工藝原理

膜分離的基本工藝原理是較為簡單的。在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成透析液。故膜系統(tǒng)都有兩個出口，一是回流液（濃縮液） 出口，另一是透析液出口。在單位時間（Hr） 單位膜面積（m2） 透析液流出的量（L）稱為膜通量（LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（TDS）、離子濃度、黏度等。

2 技術(shù)簡介

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO） 等，膜分離采用錯流過濾或死端過濾方式。本文主要介紹了幾種膜法水處理技術(shù)。

2.1 微濾技術(shù)

微濾是所有膜法水處理技術(shù)中應(yīng)用最普遍，總銷售額最大的1 項技術(shù)，主要用于制藥行業(yè)的過濾除菌；高純水的制備是目前微濾技術(shù)應(yīng)用的第二大市場。近年來在食品工業(yè)的許多領(lǐng)域已實現(xiàn)工業(yè)化，可用于明膠和葡萄糖的澄清；替代傳統(tǒng)的硅藻土過濾果汁，效果與超濾相同；還可回收啤酒渣和白啤除菌。在飲用水生產(chǎn)和城市污水處理等方面具有潛在的市場。可用于除去城市污水病毒，費用低于超濾。用于工業(yè)廢水處理如從顏料中分離溶劑，從含油廢水中去除難處理的顆粒，從電鍍廢水中除去有毒的重金屬如鎘、汞等。燃料工業(yè)可用于除油品的蠟和瀝青質(zhì)。此外，隨著生物技術(shù)工業(yè)的發(fā)展，用來濃縮和分離發(fā)酵液中的生物產(chǎn)品，微濾在這一領(lǐng)域的市場也將越來越大。

2.2 滲透汽化技術(shù)

滲透汽化技術(shù)將對傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)產(chǎn)生新的變革，它以溶解擴散的機理進行組分的傳遞，不受共沸體系影響，對共沸物的分離特別有效，主要用于有機溶劑脫水、水中少量溶劑的脫除和有機/有機混合物的脫除。80 年代，國外最先實現(xiàn)工業(yè)化，德國GFT 公司的交聯(lián)聚乙烯醇（PVA）膜，率先用于乙醇脫水，生產(chǎn)無水乙醇和異丙醇脫水等，現(xiàn)已建成100 多個工廠，最大規(guī)模為15×10（上標4） L/d。此外，甲醇與MTBF 的分離也接近工業(yè)化應(yīng)用。隨著滲透汽化技術(shù)的發(fā)展。其他應(yīng)用也將快速增長，特別是有機混合物的分離，將作為某些精餾過程的替代和補充技術(shù)，在石化行業(yè)中會有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 無機膜

無機膜主要包括陶瓷膜、金屬氧化物膜（如Υ-Al2O3、ZnO、TiO2和金屬膜等，它適合在高壓、高溫、高粘度，高固體含量、高氯化物含量和苛刻pH 條件下使用。因此，它在石油化工、食品、冶金、環(huán)境工程、生物工程等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。我國的無機膜經(jīng)過5 年的努力，陶瓷微濾膜和超濾膜從無到有，初步實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，膜材料的技術(shù)指標和膜裝置的規(guī)模與自控水平均達到國際先進技術(shù)水平。今后我國的無機膜將在氣體分離與凈化，以及通過無機膜與其他工藝結(jié)合，改造傳統(tǒng)工藝等方面發(fā)揮重要的作用，逐漸形成以無機膜為核心的新集成應(yīng)用技術(shù)。

2.4 超濾技術(shù)

是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.05um 至1nm 之間。超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)，超濾過程通常可以理解成與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。

2.5 反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)已成為海水和苦咸水淡化、純水和超純水制備及物料預(yù)濃縮的最經(jīng)濟手段，而且隨著性能優(yōu)良的反滲透膜及膜組件的工業(yè)化，反滲透技術(shù)的應(yīng)用范圍從最初的脫鹽放大到電子、化工、醫(yī)藥、食品、飲料、冶金和環(huán)保等領(lǐng)域。隨著該項技術(shù)的全面推廣，反滲透技術(shù)將成為21 世紀解決缺水地區(qū)飲用水的主要手段。反滲透技術(shù)還可用于城市廢水處理、半導(dǎo)體及醫(yī)藥用水、發(fā)電廠和公用事業(yè)及冷凝塔泄料再循環(huán)。現(xiàn)正在開發(fā)反滲透技術(shù)在化工和石油化工工藝用水的生產(chǎn)和再利用，廢液處理，水、有機液體的分離，電鍍漂洗水再利用和金屬回收。食品工業(yè)正用反滲透技術(shù)開發(fā)奶品加工、糖液濃縮、果汁和乳品加工、廢水處理、生產(chǎn)低度酒和啤酒。

2.6 納濾技術(shù)

納濾是在反滲透基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型分離技術(shù)，雖然市場開拓的歷史僅有10 多年，但它在水軟化，抗生素、多糖、染料等的純化分離和濃縮領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，可替代或部分替代沉淀、蒸發(fā)和pH 調(diào)節(jié)等工藝，成為生物制藥和精細化工的重要高效節(jié)能單元操作。用納濾膜可去除水中三鹵甲烷（THM） 的前驅(qū)物，以防止水中THM 的生成。在食品工業(yè)中，日本已用于乳清濃縮，可將除鹽、除乳糖和蛋白質(zhì)濃縮同時進行，并已達到工業(yè)化水平。還可用于食品脫色、氨某酸分離、多肽的純化及濃縮。在廢水處理方面，用納濾膜對木材制漿堿萃取階段所形成的廢液進行脫色，脫色率達98%以上。用納濾膜還可從酸性溶液中分離金屬硫酸鹽和硝酸鹽，其中對硫酸鎳的截留率可達95%。

3 結(jié)語

膜分離技術(shù)是近40 年來迅速崛起的一項高新技術(shù)，已發(fā)展成產(chǎn)業(yè)化的高效節(jié)能分離過程和先進的單元操作過程。目前已經(jīng)成熟和不斷研發(fā)出來的微濾、超濾、反滲透、納濾、滲析、電滲折、氣體分離、滲透汽化、無機膜等技術(shù)正在廣泛用于石油、化工、壞保、能源、電子等行業(yè)中，并產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟和社會效益，特別是它將對21 世紀的工業(yè)技術(shù)改造，起著重要的戰(zhàn)略作用。