反渗透技术在重金属废水处理与回用中的应用分析

刘明亚，李　斌，牟　静

核工业理化工程研究院，天津　300180

反渗透技术在重金属废水处理与回用中的应用分析

刘明亚，李斌，牟静

核工业理化工程研究院，天津300180

近几年，随着我国的工业的发展，重金属废水的处理问题一直对我国的废水再回收利用形成严重的制约，尤其是伴随着近年来，环境问题日益恶化。利用反渗透技术对于重金属废水进行处理是一种新型的处理技术［1］。本文对于反渗透这种新型的处理技术做了详细的介绍，并对于该技术的工作原理进行了阐述，并以海水淡化为例对该技术的应用做了分析。

重金属废水处理；反渗透技术；应用与原理分析

随着我国工业的发展，重金属废水排放与处理问题越来越严重。废水中的重金属来源非常多，例如，在矿山开采过程中的排水、金属冶炼过程中的除尘排水和酸洗水、化工企业的生污水等，都会产生重金属废水。在这些重金属废水中，金属的离子含量和种类并不相同，彼此之间差别比较大。这些金属离子在处理过程中只能够被采用物理方法进行转移或者采用化学方法进行稀释，但是无法把它除去或者消失。所以这样的重金属废水一方面不经处理排放会对环境造成严重的污染，另一方面，重金属离子的流失也是一种资源的浪费。所以对于重金属废水进行处理是必须要进行的。

1　反渗透技术的原理介绍

在目前对重金属废水的处理方法中有很多方式，例如，可以采用化学的方法，或者离子交换的方法、水电解法和吸附法和反渗透技术法等。由于在重金属废水中存在大量游离的重金属离子，而且这些重金属离子的成分比较复杂，所以在实际处理过程中，采用反渗透技术法是比较有效的一种处理方式。

反渗透技术主要是通过外界的作用力使废水中的溶剂透过半透膜进行过滤从而把金属离子隔离在另一侧的技术处理方式。在实施这一技术的过程中，有2个条件必须满足，一个是外界的作用力必须远远大于溶液中的渗透压；另一条件是必须要有一种透水性和选择性质量都非常高的半透膜。一般对于反渗透技术中的半透膜要求其表面的微孔尺寸不能大于1nm，这种尺寸才能保证在渗透过程中，把大部分的离子都除去。反渗透技术主要是根据渗透截留机理对金属离子进行筛分和经典排斥的，因此在采用反渗透技术时，还要考虑到不同离子的价态［2］。

在重金属废水处理中引入反渗透技术最早开始于20世纪70年代，刚开始只是运用这种技术对电镀水进行渗透处理，后来由于应用效果比较理想才扩展到了重金属废水领域。采用反渗透技术对重金属废水进行处理不需要添加任何药剂，也不需要其他辅助技术，所以采用反渗透技术的设备消耗相比较与其他的技术处理方式更低也更有效。

2　反渗透技术处理重金属废水的应用分析

2.1对于电镀废水的处理

在企业产生的电镀废水和金属漂洗水中含有大量的重金属离子，其中铬、镉、铅、镍的含量都比较高，此外还含有大量的氰化物和氯化物。对于电镀水的处理时反渗透技术应用的第一个领域。在对电镀废水的处理过程中，主要是通过局部渗透或者脱盐的方式，将废水中游离的离子进行回收。例如，电镀过程中电镀镍会产生大量的含有镍离子的镍废水，我们都知道镍和汞都是含有剧毒的，对人体危害极大，所以就必须要对镍废水进行处理，而对镍的回收利用从经济学的角度上来看也更实用。从20世纪70年代开始，反渗透技术开始在电镀废水的处理中得到应用，发展到现在已形成了一套比较完善的技术理论。在技术处理过程中还可以通过和纳滤组合工艺技术配套使用从而对回收的镍进行漂洗和再利用。

2.2对于其他重金属废水的处理

重金属的废水涵盖范围除了电镀废水意外，还包括很多，例如，冶炼行业废水、采矿行业的废水以及化工农药行业产生的废水等。在这些重金属废水中，含有大量的铜、铅、镍、硌、银、锌等金属离子。对于这些离子的去除，一方面可以大大改善环境方面的保护工作，降低对我们生活环境的危害；另一方面又可以实现重金属的回收再利用，从而提高企业的经济效益。通过相关研究发现，通过反渗透技术对于这些重金属废水中的金属离子的去除率可以达到95.89%。这说明对于重金属废水的处理，反渗透技术是具有非常高的效率的。黄安抚等人研究的利用反渗透技术对紫金山矿的重金属废水处理试验就是一个非常好的例子。他们通过运用反渗透技术对重金属废水处理后发现，铜离子的含量下降到了<0.5mg/L［3］，而且在处理后的净化水的浓缩液中，铜离子得了富集，因此实现了了大量的铜离子的回收。

3　运用反渗透技术中存在的问题

3.1反渗透技术的成本分析

随着反渗透技术在重金属废水处理中的应用，我们还必需要考虑的一个问题是反渗透技术的成本问题。反渗透技术中非常关键的一个环节就是反渗透膜的选择，渗透膜的选择对于反渗透技术的运用有非常关键的影响作用。在反渗透膜的种类上，现在市场上已经研发出了几百种，而且价格也高低不等。不同的渗透膜在废水处理过程中的污染去除能力，以及自身抗污染能力都是不一样的。所以尽管对于重金属废水的反渗透技术处理效果非常令人满意，但必须认识到的一点是它的价格也是比较昂贵的。尤其是随着近年来，手段和技术方面的提高，使得渗透膜的技术也有了较高水平的发展，而随着这种发展，其应用成本总体是在不断下降的。

3.2预处理

在对重金属废水的处理过程中，合理的运用预处理的方法可以提高渗透膜的使用寿命，从而降低因更换渗透膜而带来的成本。在反渗透技术处理过程中，非常关键的一个技术要点是要保证处理时进水的水质必须要符合要求，否则很快会造成渗透膜的污染，这会严重影响渗透技术的处理效果，并对渗透膜的使用寿命也造成严重影响。所以在处理重金属废水过程中，合理进行预处理可以有效提高渗透膜的渗透率，从而提高对重金属废水的处理效果。

4　结论

反渗透技术在重金属废水的处理过程中能够起到比较好的处理结果，局部的金属离子清除率可以达到98%以上［4］，这对于净化重金属废水，实现清洁生产有非常重要的作用。同时重金属的回收也提高了资源的利用率，创造了巨大的经济效益。随着现代科学技术的发展与进步，反渗透技术也将不断得到发展与创新，这将更广泛的应用于重金属废水的处理过程中，实现更高效的处理效果，创造更大的经济价值。

［1］吴昊，张盼月，蒋剑虹，等.反渗透技术在重金属废水处理与回用中的应用［J］.工业水处理，2007（6）：6-9.

［2］曾杰，吉希希，任会，等.膜技术处理重金属废水［J］.湖南有色金属，2011（1）：43-47.

［3］倪国强，解田，胡宏，等.反渗透技术在水处理中的应用进展［J］.化工技术与开发，2012（10）：23-27.

［4］包亚强，魏立安.反渗透技术处理与回用电镀废水的研究［J］.江西科学，2008（5）：781-784.

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A

1674-6708（2016）166-0289-01

刘明亚，核工业理化工程研究院。李斌，核工业理化工程研究院。牟静，核工业理化工程研究院。