膜分离技术在水处理环境工程中的应用

季敬福

摘要：膜分离技术有成本低，效率高和操作简单的特点，并且使用的化学药品相对比较少，可以有效的辨别分离出来的物质。从而进行高度提纯，和传统的方法相比有很多优势。文章分析其技术原理，探讨其应用。

关键词：膜分离技术；水处理环境工程；应用

引言

经济的快速增长使得大量的工业、农业、生活废水排入水体，造成严重水污染，虽然不像洪水和旱灾那样更易冲击人们的视线，但日益加剧的水污染实际上已逐渐成为世界性的灾难，无论是对人类生存安全所造成的威胁。

一、膜分离技术的原理

膜分离技术的原理是，在液体混合物中，对不同组成成分的液体或者液体膜的选择通透性也是不相同的，膜的分離技术是指利用膜的选择选择渗透性的不同发挥其工作，借助外界能量、化学位差，对不同成分组成的气体和液体，进行分离提纯，在污水处理、食品、能源和化工生产中得到了广泛的应用，并且得到快速的发展，膜分离技术是一种新型的分离方法和传统的分离技术相比，其主要优点是工艺简单、消耗的能源比较小，不会造成二次污染，能够取得很好的分离净化效果。膜分离技术有很多功能，主要包括：对混合气体或者液体的分离、浓缩、净化，并且操作过程十分简便，能够起到很好的净化效果，消耗的能源比较小，有一定的环保特点，方便对操作过程的控制。所以，现今在食品行业、医药行业、生物研究领域、 水处理、化工行业、石油和电子领域应用广泛，给企业带来了巨大的经济效益，而且有一定的环保效果，在目前的分离技术中，膜分离技术受到了全社会的广泛关注。

二、膜分离技术现状

膜分离是指利用具有选择性透过能力的薄膜作为分离介质，在外界能量或化学位差的驱动下实现双组分或多组分混合物的分离、纯化、浓缩等处理的一种新型分离技术。目前工业化应用较为成熟的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等。与传统水处理技术相比，膜分离技术具有显著优势：a. 过程能耗低，大多数膜分离过程是在低温或室温条件下进行的，且分离过程中无相变发生，与萃取、蒸馏、蒸发等传统分离过程相比，能耗得以大幅降低；b. 膜分离技术的分离效率高，产水水质优良，传统混凝、沉淀等技术以重力分离为主，其最小极限是微米级，而膜分离技术可以实现对纳米级物质的分离，水中的消毒副产物、病毒、细菌及有机物都可以通过膜分离技术去除，而且经膜分离处理后的水质明显优于其他处理方法；c. 膜分离过程中药剂添加量极少，传统水处理技术需要投放大量化学药剂，可能对水质产生二次污染，而膜分离技术可以从根本上解决这一问题；d. 膜分离技术操作简单，维护成本不高，且可以提供可靠稳定的水质，出水水质只和膜选择性有关，与原水运行条件和水质关系不大；e. 膜分离技术所需设备占地面积小，膜分离环节通常可以直接引入到企业原有的生产工艺流程中，避免了对生产线的大幅度改变；f. 膜分离过程通常以压力作为推动力，易于实现自动化。

三、膜分离技术在水处理中的应用

1.处理工艺废水

随着工业发展的进程的逐渐加快，工业废水的排放造成了环境的污染，也成为了环保部门头疼的问题。一些工业废水的排放没有按照指定的要求进行排放，废水排放的范围比较广、排量大、化学物质含量超标，有的含有的一定的毒性，对人类的健康和环境的保护都产生了很大危害。为了人类的生活的健康和环境保护，对废水进行回收处理，有效的节约能源，促进经济的不断发展，工业废水的回收要进行严格的处理并进行一定的检验，只有检验合格后，才可以进行排放。在进行废水处理的过程中，膜分离技术发挥了重要的作用，对工业废水而言，不但可以有很好的分离净化效果，经过相关的处理之后工业废水可以达到排放标准，废水中的有效成分可以得到回收和在利用，实现能源的在循环，还能达到节能和环保的效果。所以，膜技术在工业废水的处理中得到了广泛的应用。工业废水在经过膜处理之后，可以达到排放标准，对废水中有用的物质可以实现再回收，实现了资源的循环，在一定程度上促进了经济的发展。

2.处理饮用水

经济发展逐渐加快，环境的污染问题也越来越严重。人们对饮用水的质量提出了更高的要求，水污染的因素有很多，饮用水的净化问题也越来越突出。对水体进行净化，主要是去掉水中的杂质、细菌和一些有效的成分。膜分离技术的应用为水资源净化提供了便利，以其自身特点，为饮用水进行处理带来了历史性变革。膜处理技术在净化水资源会有多种方法，主要包括了微滤方式、超滤方式和纳滤方式等等，膜处理技术有着强大的过滤功能，对去除水中细小的颗粒有着很好的效果和传统水处理技术相比，有一定的优越性，对纳米型的微粒，常用的过滤方式是不能将其去除的，应用膜分离技术对以上现象有很好的效果，能够有效的去除水中的漂浮的杂质和有害物质，有效的提高了饮用水的质量。

3.海水淡化

海水是地球分布比例最大的水资源，针对水资源的危机，对海水进行淡化处理，是解决水资源危机的有效方法。现阶段，运用海水资源淡化技术，包括反渗透、电渗透和膜蒸馏技术等等。利用电渗析技术对海水进行淡化处理，淡化处理后的海水可以当成饮用水使用，主要缺点是对能源的消耗比较高。回收在利用效率低。然而利用反渗透膜进行海水淡化处理，可以消耗较少的能源，得到更高的脱盐率。反渗透技术的应用，是海水淡化领域的重大突破，它降低了海水淡化的成本。现今，利用反渗透技术对海水进行淡化处理，并用这种处理方式制造饮用水，可以解决水资源危机，有效的降低水资源的淡化成本。正是因为以上的优势在海水淡化的过程中。反渗透技术得到广泛的应用。膜蒸馏技术有很多优点，如操作简单、能源的消耗小、环保，有效延长了膜的使用时间。

四、膜技术应对水安全问题的发展趋势

随着经济社会发展，人工合成化合物的种类与数量剧增，新型污染物不断出现，水污染导致的水安全问题也日趋复杂。膜技术在水安全保障方面得到了广泛的应用，但是部分膜过程效率低及膜污染问题是制约其更好应用的主要因素，因此未来研究工作应主要集中于提高膜性能及过程效率，具体主要有以下5 个方面：a. 新型膜材料与膜组件研发，发展耐污染、高性能的膜材料与膜组件，延长膜组件使用寿命，增加运行稳定性；b.通过开发更高通量和截留率的膜来降低反渗透等压力驱动膜过程的高运行压力，从而降低过程的能耗；c. 膜分离机理研究，目前对膜分离机理的研究还不够系统、全面，加强对膜分离机理的研究有助于更好地了解相关膜过程，从而增强对实际应用的指导性；d. 新型膜工艺流程设计与优化，单一膜过程难以达到满意的处理效果，因此需要对膜工艺进行组合优化，

控制膜污染程度，提高处理效率；e. 提高膜法海水淡化的产水水质，降低产水中硼酸等有害物质的含量，保留部分微量元素和矿物质。反渗透作为目前在脱盐方面应用最广泛的技术，需要较高外压力且膜易污染，而新兴的正渗透过程因具有高水回收率、低膜污染和潜在的低能耗等优势，在发电、脱盐和食品浓缩等领域显示出较好的发展前景，正渗透也将会在应急供水等领域发挥重大作用。另外，可以利用太阳能、风能等可再生能源的膜蒸馏及其他新型膜过程为一些远离陆的岛礁开发提供用水保障。

五、结语

综上所述，膜分离技术在水处理领域应用广泛，随着该技术的发展，其应用的领域和前景将会不可限量。

参考文献：

[1]马琨.膜分离技术研究、企业生产现状及在水处理中的应用[J].企业导报，2014，01：156-157.

[2]王纳.全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用[J].黑龙江科技信息，2014，03：113+115.

[3]武占省，童延斌，闫豫君，曹鹏.环境工程专业《膜分离技术及应用》课程建设[J]. 广州化工，2014，07：180-181+203.