水處理膜技術發展現狀及趨勢分析

鄭超，朱軍，張寧，張玉改

（鄭州清源智能裝備科技有限公司，河南 鄭州 450000）

加強對水資源處理技術的優化對于提升我國水資源利用效率，緩解水資源緊張問題來說具有重要意義。水處理膜技術作為當前在水處理工藝當中得到廣泛認可的一項技術，對提升水資源利用效率來說具有重要作用。

1 水處理膜技術發展概況

1．1 國外水處理膜技術發展狀況

水處理膜技術最早起源于發達國家，現如今隨著相關工藝的不斷完善水處理膜技術已經形成了種類繁多的產品體系。就目前的發展趨勢來看發達國家水處理膜技術的發展迅速旦能夠及時的根據市場需求的變化來不斷的調整，形成新產品。目前許多國外企業都已經具備了先進的產品生產線和技術，近幾年來，一些國外企業憑借企業強大的實力和規模，也瞄準了我國水處理膜技術市場，憑借其良好的口碑以及優秀的技術掌握了一大批忠實客戶群體。美國科氏公司目前掌握全世界最強大的膜產品鏈，其具備生產不同材質不同種類的膜產品的能力，不僅如此，在技術方面也遙遙領先，掌握各項核心技術，超濾膜和反滲透膜目前是該公司的主打產品；除美國科氏公司之外，其他國家也有許多企業從事水處理膜技術研究，例如荷蘭、奧地利、日本等都有一些企業在水處理膜技術和相關產品方面已經達到世界一流水平。

1．2 國內水處理膜發展狀況

與國外相比，我國水處理膜技術發展相對滯后。但近些年來水處理膜技術得到了快速發展，已經涌現出了一批具備生產先進水處理膜產品的公司。但不可否認的是，當前我國國內水處理膜產品相關公司在發展過程當中發展環境較為惡劣，不僅要面臨國外擁有強大資本和實力的公司競爭，同時在國內從事相關行業的企業數量也在逐年攀升，進一步加劇了國內競爭，從事水處理膜產品生產的公司面臨較為惡劣的競爭環境，一些產品甚至出現了惡性競爭。但令人可喜的是許多公司已經能夠研發出中空纖維膜、反滲透膜等具有較高科技水平的膜技術產品，這也在一定程度上標志著我國在水處理膜技術研究過程中所取得的巨大成就。

就膜制備而言，鄭州清源智能裝備科技有限公司對膜制造工藝進行了創新，從而研發出了抗氧化以及具有較強抗污染能力的反滲透膜，這一創新使得在無菌飲用水以及在藥品生產領域得到了迅速的推廣，也在一定程度上推動了反滲透膜生產技術的進一步革新；又比如國內某生產企業通過將PVC合金應用到膜生產領域當中，利用熱致相分離法從而提高了中空纖維膜的生產效益；山東某設計院利用膜生物反應器技術成功的研發出中控平板式陶瓷膜。

2 國內水處理膜應用狀況

與西方發達國家相比，我國水處理膜相關技術應用起步較晚，就目前來看，主要應用領域集中在生活污水以及工業廢水的處理以及工業生產需要的軟化水、超純水等，微波、超波、反滲透等工藝在國內應用較為廣泛，同時這一類技術之間通過相互組合的方式在水處理領域能夠得到廣泛應用。伴隨著這些技術的不斷成熟，應用范圍得到不斷拓展，在水處理技術中發揮著十分關鍵的作用，不僅如此，由于國內政府關于污水處理方面的標準，也在不斷完善和更新過程當中，這也就使得越來越多的技術成果得以被運用到生活實踐當中來。隨著國家對有機污染物含量要求的進一步提高，對雙膜法、全膜法等集成膜分離技術的應用越來越廣泛，特別是對于一些特殊工業廢水處理，表現出極強的處理能力。

例如某水處理膜生產企業引進了雙膜法和全膜法技術，并通過膜材料和其他水處理設備的配合使用從而提升了數據處理的實際效果。利用雙膜法技術能夠有效的實現深度脫鹽，從而進一步提高進水水質，全膜法者通過兩種以上水處理膜的配合，進一步強化對污染物的去除能力，在超純水的制備過程當中，這一技術得到了廣泛運用。

3 水處理膜的分類對比

就傳統的水處理工藝而言，膜技術的出現屬于處理技術的一項重大革新。在最近的40年當中，水處理膜技術得到了快速的發展，并且在工業生產以及日常生活的多個領域都得到了廣泛的應用。與傳統水處理技術相比，膜處理技術能夠有效的節省資金，同時降低能源的消耗，在實際操作過程當中操作也較為簡單，處理效能高效。就目前來看，常見的水處理膜技術主要可以分為以下幾種：

（1）微濾膜。微濾膜在工作過程當中，其主要推動力依靠的是靜壓差。微濾膜其利用篩網過濾介質膜分離水中的雜質。微孔過濾膜作為一種均勻的多孔薄膜，其厚度一般介于90～150μm，過濾的粒徑大小控制在0.025～10μm，在操作過程當中，壓力值處在0.01～0.1MPa之間。微濾膜根據材料的不同可以分為無機膜和有機高分子膜。微濾膜被廣泛運用于醫藥行業的過濾除菌、食品行業用于各類飲品的澄清、油漆行業、生物技術工業、水庫，江河等地表水中雜質的去除。

（2）超濾膜。超濾膜及過濾顆粒的直徑大小，一般來說在5～10nm之間，其過濾粒徑處在微濾膜和反滲透膜之間，依靠0.1～0.5MPa靜壓差驅動，一些大分子和膠體會在靜壓差的驅動之下形成濃縮液，從而實現對溶液的分離凈化。超濾膜在工業廢水以及工藝水的深度處理方面展現出巨大作用，特別是在化工、食品大分子物質的濃縮中作用巨大，在生物溶液當中也被用來除菌，石油化工廢水中用來回收甘油。如圖1所示為超濾膜的工作原理。

圖1 超濾膜工作原理

（3）反滲透膜。反滲透膜的工作原理是通過滲透過程的逆反操作，將壓力差作為推動力是原來液體中的溶劑，滲透到半滲透膜的另一面，反滲透膜工作時，其壓力介于1～10MPa之間。在此過程當中，原水滲透壓是決定性因素。就當前來看反滲透膜其應用的主要場景在海水淡化、純水生產等領域，這些領域涉及電力、市政、醫藥等諸多行業，對于地區經濟的穩定健康發展來說起到著至關重要的作用。除此之外還有納濾膜和電滲析膜。

4 水處理膜技術的發展趨勢

4．1 制作工藝水平的提升

在生產水處理膜的過程當中，膜材料是膜質量的重要保證，因此想要進一步提升膜技術水平，就必須要在材料上有所突破。現如今許多膜生產企業為了進一步提升膜的耐久度，在進行設計的過程當中，常常會嘗試利用各種新的技術手段來提高膜材料的品質，提升產品的性能。從目前膜技術的發展趨勢來看，未來水處理膜技術研發具有壽命長、消耗小、抗腐蝕等特點，越來越多的學者也開始將更多的注意力集中在這些方面。

4．2 提升膜性能

最終所制得的膜產品的質量在很大程度上將決定水處理的效果，因此想要進一步提升水處理效果，就需要對于膜產品的質量進行深入研究，嘗試找出提升水處理膜性能的方法。就目前來看，在某產品開發的過程當中縮小成本，降低預處理要求是當前在膜產品開發過程當中最主要的方向。除此之外，膜產品能否抵御污染也是生產者以及消費者十分關注的問題，膜產品的應用領域十分廣泛，特別是在工業領域有著十分廣泛的用途，工業領域的水處理膜要求其具備一定的抗腐蝕性，才能夠很好的適應工作環境，延長使用壽命，降低損耗。因此對于當前膜生產工藝，應當要與新型的科學技術進行高效融合，對于膜產品的結構進行不斷優化設計，從而來有效提升膜產品的質量，讓膜產品能夠適應更加多變的復雜環境。

4．3 膜技術應用水平的提升

在當前發展膜技術的過程當中，除了要對膜材料進行改進，同時提升膜性能之外，重視膜產品的應用水平的提升也是水處理膜技術的發展趨勢之一。相關的科研人員在開發膜產品的過程當中，必須要注重膜產品在應用領域的進一步拓展，隨著我國關于水處理方面的相關標準不斷完善和更新，在膜產品開發過程當中也出現了新的變化。

膜產品組合工藝的進一步提升是水處理膜技術在研發過程當中所必須要考慮的問題，同時水處理膜技術能否滿足現實中的各種復雜環境，能否滿足多樣化的市場需求，也是相關從業人員在進行設計研究過程當中所必須要考慮的。例如針對水處理過程當中的鹽以及重金屬雜質，可以考慮開發微濾膜；對于一些酸性或者堿性液體則在進行研發過程當中重視生物膜的開發，著重提升生物膜對高濃度酸堿物質的耐受性；而對于高溫環境下的水處理，則應當要開發耐高溫的生物膜。除此之外相關研究人員也應當要綜合運用多種水處理膜，從而提升產品的處理效能，例如可以將生物膜與膜法進行有效搭配使用，通過這樣的搭配既能夠提升水處理膜的性能，也能夠降低能源的損耗，提升資源的利用效率。

5 結語

水資源是地球上最寶貴的資源之一，因為它的總量是有限的，同時可供人類使用的總量則是少之又少，也正因如此在使用水資源的過程當中，必須要重視提升水資源的利用效率，只有這樣才能夠真正實現資源的可持續發展。因此加強對于水處理技術的研究顯得至關重要，而水處理膜技術的出現，能夠有效的提升水處理水平，提升資源的效率。