反渗透技术在环境工程当中的应用

杨晓辉

【摘 要】目前世界的经济发展迅速，工业、建筑业等行业也随之发展，在看到经济进步和生活富裕的同时，环境污染问题更加严重。近几年来，人们才逐渐开始意识到我们的生存环境已经受到了严重的危害，令人欣慰的是新兴的环境工程主要工作就是防治环境污染问题和提高环境质量。在环境工程中，主要有水体污染控制、大气污染控制、废物处理等。对于其中水体污染问题的治理，反渗透技术起到了重要作用。本文将介绍反渗透技术的内容，着重介绍反渗透技术在环境工程中的应用，即在污水治理中的应用。

【关键词】反渗透 环境工程 应用 技术

随着全球经济和工业的发展，环境问题日渐严重。处处可见的污水任意排放，高高的烟囱上冒着黑黑的浓烟，淡水湖和河面富氧化等环境被污染后的现象。严重的环境破坏，导致淡水资源逐渐减少，矿产资源日益匮乏，一些动物濒临灭绝等等，雾霾天气的增多，沙尘暴天气的增加，让人们意识到了保护环境的重要性。水是人们生命之源，对于污水的处理，目前采用最多，也是最先进和最节能的方式就是反渗透技术，利用反渗透技术可以有效的把污水中的物质和水分离开来。

1 反渗透技术概述

1.1 反渗透技术的概述

反渗透技术，也就是膜分离技术，是目前最节能、最先进、最有效的技术。反渗透技术的原理是在溶液渗透压的作用下，根据物质与水的性质不同，只有水能透过半透膜，这样就可以把水和其他物质分离开来。之所以能有效地去除水中的胶体、微生物、溶解盐类和有机物等，主要是因为反渗透膜的膜孔直径为10A左右，非常小。反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡水处理；水的软化处理；废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。反渗透装置，主要是分离溶液中的离子范围，它无需加热，更没有相变过程，因此比传统的方法能耗低。反渗透装置占地空间小，操作简单，使用范围比较广。用反渗透装置，不会造成二次污染。反渗透装置如图1。

反渗透技术是目前环境工程应用中最广泛的一种脱盐技术。反渗透除盐的原理，就是在含盐的水中，施加比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把含盐水中的水分子压到膜的另一边，变成高纯水，从而达到除去水中盐分的目的。反渗透的分离对象主要是溶液中的属于离子范围和分子量为几百的有机物，电渗析（ED）反渗透（RO）、微孔膜过滤（MF）和超过滤（UF）技术都属于反渗透技术。

1.2 反渗透技术的优点

反渗透技术作为用途最广泛的脱盐处理技术，所具有的优点主要有以下四点。

（1）不需加热、没有相变。在实际的操作过程中，不需要对水质以及使用仪器进行加热处理，这就简化了操作步骤，增强了实际操作的使用价值。（2）能耗少。反渗透技术主要是根据渗透压的作用对有机物和水进行分离的，只要施加或降低压力就可以有效地把水分离出来，操作过程中的能耗自然而然就会比其他技术少很多。（3）设备体积小、操作简单，适应性强。反渗透技术使用的装置设备比较小，不占太大的面积，使用起来更加方便，简单易学。（4）对环境不产生污染。这还是归结于反渗透技术的原理，这是一种物理反应，所以不会对环境产生污染，符合环境工程的目标和任务。

2 反渗透技术在环境工程中的应用

现在许多工业生产过程中，会产生并排放大量的污水，这样不仅会严重污染环境，还会造成资源的浪费。而通过现在的废水处理技术，我们可以采用反渗透废水处理技术，对这些污水进行处理。反渗透废水处理设备紧凑，操作起来十分的简单，也符合现在清洁生产的原则，由此我们可以看出，反渗透废水处理技术的应用前景广阔。

反渗透废水处理技术的工作原理：反渗透废水处理是采用渗透作用的逆过程，它一般是指借助外界压力的作用，使溶液中的那些溶剂，透过半透膜而阻留某种或某些溶质的过程。我们要想实现反渗透，必须要具备两个条件：一是必须有一种高选择性、高透水性的半透膜，二是在反渗透废水处理中，其操作压力必须要大于溶液的渗透压。反渗透技术的原理图2。

反渗透废水的处理方法有很多，反渗透废水的处理工艺被应用于很多种不同重金属污染多引起的废水中。反渗透作为脱盐系统的核心，已广泛应用于各种废水回收利用。采用反渗透脱盐较经济，原水含盐量越高，反渗透经济性越明显，尤其是当含盐量超过300mg/L，反渗透脱盐比离子交换更经济实用。

2.1 重金属废水处理

Ozaki等采用ES20超低压反渗透膜分离稀溶液中的铜离子、镍离子等金属离子，结果表明分离率随进料压力的增大而增加，当压差从100kPa升到500kPa，铜离子的分离率从97.3%增大到99.6%，镍离子的截留率从97.2%增大到99.5%。离子价态也能影响分离率，当压力为500kPa时，铬离子的分离率为99.9%，比铜离子和镍离子的分离率要高。

1985年日本将反渗透膜应用到电镀工业水回收。他们建立了3套反渗透系统。系统A处理量为2.5m3/h，水回收率为80%；系统B和系统C的处理量均为10m3/h，水回收率为80%。现在日本的绝大部分电镀厂已采用膜分离技术。中国的咸阳彩虹集团采用反渗透浓缩法处理电镀镍和钨生产线的清洗废水，发现反渗透膜分离工艺对镍和COD具有很高的去除率，分别为93.49%和93.4%。

Jae-Wook Lee等用反渗透技术处理高电导率的韩国某一钢铁公司的二次处理废水，成功地除去其中的单价和二价离子。据报道反渗透可使废液中的铜、铅、汞、镍、锑、铍、砷、铬、银、硒、铊、锌等离子分离率达90%～99%。

2.2 印染废水

染色废水、纺织和印染，水量大，色度高，成分复杂，这样的印染废水中含有染色剂、助剂、浆料、酸碱、无机盐及纤维杂质等，染料中含有硝基和氨类化合物及铜、锌等重金属元素，都是生物毒素，直接排放到环境中会严重污染环境。反渗透技术适合于分离出印染废水中的大分子和离子。反渗透技术设备已经用于处理易棉纺、棉纺的混和及合成纤维的染色废水。预处理还要处理铝凝聚和调节pH值至5.0～6.0，然后用错流微滤设备分离，第一级的分离膜是苦咸水膜，其具有大于96%分离率，颜色分离率为90%，总碳的分离率为87%，第二级分离率大于98%，颜色的分离率为94%。这样分离出来的水可以与自来水进行比较。

2.3 化纤废水

在黏胶纤维工业中，工艺用水不仅影响终端产品质量，而且还严重污染环境。根据国家有关行业政策和可持续发展的相关规划，像黏胶纤维这样高用水的行业，必须要采用节约节能方式，减少废水的排放。采用反渗透技术对化纤废水进行深度处理，可达到良好的处理效果。反渗透技不但可以提高工业用水的质量，而且大大增加了水的重复利用率，使得企业获取了更大的经济利益。

3 反渗透技术的最新进展

超低压膜具有节省电耗和降低相关机械部件的压力等级引起材料费下降等优点，自1999年以来，超低压膜的应用比重日益增大，这在以使用4英寸渗透膜的小型装置在实际应用中所占比重比较大，一些大型装置中使用超低压膜也日益增加。反渗透应用中的最大危害就是使用的低污染膜。要从根本上解决环境污染，就要研究更加环保的低污染膜。不过，现在已经有几种低污染膜被研究出来。反渗透技术的应用领域不仅仅只是在处理污水方面，可以把它推广到更加广的领域，利用该技术的优点来处理更多的环境问题。反渗透作为比较重要的环境工程的重要技术之一，理应不断将其推广使用，将污染降到最低。

4 结语

反渗透技术被广泛应用与环境工程中的污水处理中。反渗透主要是一项脱盐技术，所以被广泛用在对污水的分离中，不但可以分离重金属废水，还可以对炼油污水等污水进行分离，这样既可以回收金属，避免资源的浪费，还可以保护淡水资源，改善环境水污染问题。反渗透技术简单、容易操作、无污染，发展前景比较有优势，所以在今后的环境工程中，要加大反渗透技术的应用。

参考文献：

[1]窦照英.反渗透水处理技术应用问答[M].化学工业出版社，2010.

[2]张葆宗.反渗透水处理应用技术[M].中国电力出版社，2010.

[3]王晓琳.反渗透和纳滤技术与应用[M].化学工业出版社，2011.

[4]冯海军.浅析反渗透技术在污水回用中的应用[J].2012.

[5]李自州.反渗透技术应用实践[J].2010.