膜技术在水处理中的应用

杨锦锦

（四川大学建筑与环境学院，四川成都，610065）

膜技术是近几十年迅速崛起的水处理技术，首先在饮用水处理领域得到了广泛应用，随之在造纸、食品、纺织等工业废水处理中得到了推广。膜技术虽起步较晚，但其具有容易自控、占地面积小、无变相、设备简单、操作方便、节能环保等优点，在水处理中发挥着越来越重要的作用［1］。

1 膜技术概述

膜技术，是利用一种特殊的有机高分子或无机材料制成的有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力对混合物进行分离、分级、提纯和浓缩的技术［1］。常用的膜技术有微滤（microfiltration，MF）、超滤（ultrafiltration，UF）、纳滤（nanofiltration，NF）、反渗透（reverse osmosis，RO）、液膜（Liquid Membrane，LM）等，不同膜技术的特性如表1。

2 膜技术在水处理中的应用

2.1 MF技术在水处理中的应用

微滤膜是历史上应用最早、使用最广泛的滤膜，MF技术主要用于饮用水生产的预处理或初级处理，能有效去除水中的悬浮物、颗粒、纤维、细菌等。为保证饮用水水质，通常MF技术需结合其他方法，如混凝、吸附。王锦［2］研究了不同混凝剂对腐植酸的去除效果及膜污染状况的影响，并发现了最优出水水质混凝条件与最佳减轻膜污染混凝条件有差异。陶润先［3］等以滦河水为处理对象研究了混凝剂投加剂量的多少对原水中DOC的去除效果，研究表明采用混凝－微滤工艺可有效改善饮用水的生物稳定性，控制水中细菌再生长趋势。赵鹏［4］等利用不同粒径的粉末活性炭PAC处理河水，实验表明在相同通量下，投加大粒径PAC的反应器比投加小粒径PAC污染要严重得多，只是因为大粒径PAC具有大的缝隙和较小的比表面积。

2.2 UF技术在水处理中的应用

UF技术是近几年在饮用水处理领域新型的处理技术，与MF的分离原理相同，UF膜孔径小于MF膜径，因此UF对微生物和大分子有更好的截留效果，但对于原水中的溶解性有机物去除效果并不理想。因此，常采用UF与其他工艺结合或者选择合适的超滤膜材料进行荷电改性，以提高UF对有机物的去除效果。不同的效果如表2所示。

UF技术在工业水处理中也得到了应用，比如采用UF技术处理电泳漆废水不仅能够减少漆的损失，还可以提高了其比电阻，调节和控制漆液的组成，从而保证电泳涂漆的正常运行。

2.3 NF技术在水处理中的应用

NF技术是20世纪90年代发展起来的介于超滤和反渗透之间的一种新型膜技术，膜本体上带有电荷，这使得它在很低的压力下也具有较高的脱盐性能。

对于制备优质饮用水，纳滤膜可有效去除饮用水中的珅、氟等有害物质，对微量有机污染物、内分泌干扰物也有较好的去除效果，同时还能降低饮用水的硬度，提高饮用水的生物稳定性，改善饮用水的口感［10］。对于热电厂的二次废水，利用微滤和纳滤结合，先后进行去除悬浮颗粒、有机物、总氮、总磷以及脱钠，从而达到锅炉用水的质量，将废水处理成可用的工业水回用，即节约水源，又避免了对环境的污染［11］。除此之外，纳滤膜分离技术在制药、造纸、纺织、食品、皮革等方面都有广泛的研究，但大部分还未实现工业化。

表1 不同膜技术的特性

表2 不同UF技术的处理效果

2.4 RO技术在水处理中的应用

开发RO技术起初是为了淡化海水，发展至今RO技术已成为淡化海水和苦咸水、制备纯水和超纯水的最经济的手段。我国先后在浙江舟山嵊山、马迹山、辽宁长海县、浙江师洒、山东长岛和威海等地建成大型海水淡化站投产了RO技术，这标志着反渗透海水淡化供水产业已初具规模。而且随着反渗透膜的工业化和RO技术的全面推广，在食品、饮料、医药、化工、纺织等领域RO技术都有了较好的应用。比如北京同仁堂采用二级反渗透的纯水化系统，慈溪的宁波神鹰针织工贸有限公司，利用RO技术解决了印染企业污水处理和回用的难题。

2.5 LM技术在水处理中的应用

LM技术是由美国科学家提出，70年代以来已在国内外得到广泛研究。在有机化工废水处理中，膜分离技术在含酚废水、染料废水和硝基苯胺废水等工业水处理中发挥着越来越重要的作用。栾金义［12］等对含硝基酚废水进行了液膜法处理试验研究，出水总硝基酚的去除率均高达99.9%以上，具有较高的环保效益。齐兵［13］等采用液膜法处理邻苯二胺浓度为4000－8000mg/L的废水，去除率高达95%以上，得到了良好的处理效果，且经高压静电破乳后油膜溶液可使用达12次以上。李祝［14］等通过正交试验采用液膜法提取杜仲叶中绿原酸，研究了液膜制备工艺和绿原酸提取工艺，并得出了液膜制备和绿原酸提取的最佳工艺条件。

3 结语

无论是饮用水处理还是废水处理领域，膜技术的应用有很大的发展潜力。但膜性质和膜工艺的局限性，以及膜污染的问题，可能会阻碍膜技术应用的推广。因此在未来的应用研究中，应克服以上困难不断改善制膜工艺，提高膜技术效率，相信膜技术将会在水处理中发挥越来越重要的作用。

［1］希利斯P.刘广立，赵广英，译.膜技术在水和废水处理中的应用［M］.北京：化学工业出版社，2003.

［2］王锦，潘思茹，罗东平，等.混凝预处理优化对 MF膜污染的影响［J］.北京交通大学学报：自然科学版，2012，6：128－132.

［3］陶润先，陈立，万宁，等.混凝－微滤工艺提高饮用水生物稳定性的试验研究［J］.膜科学与技术，2012，32（1）：106－110.

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［12］栾金义，李昕，王宜军.液膜法处理含硝基酚废水试验研究［J］.化工环保，2008，23（4）：195－199.

［13］齐兵，俞珊珊.液膜法处理邻苯二胺废水［J］.工程与技术，2000，4：15－16.

［14］李祝，肖诗英，万端极.液膜法提取绿原酸的实验研究［J］.化学与生物工程，2011，28（10）：63－64.