反渗透技术在重金属废水处理与回用中的应用

刘明亚 张 凯 毕远伟

（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

刘明亚 张 凯 毕远伟

（核工业理化工程研究院，天津 300180）

近年来，随着社会的进步，我国工业也得到了长足的发展，但与此同时，工业生产之中所产生的重金属废水给人们带来了很大的困扰，如何对重金属废水进行处理与回收成为相关行业热议的话题，反渗透技术在这种情形下得到了极为广泛的应用。基于此，文章对反渗透技术在重金属废水处理与回用中的应用进行了研究。

反渗透技术；重金属废水；废水处理；废水回用；节能环保；工业生产

重金属废水处理与回用的问题随着我国工业的发展日益凸显。矿山生产过程中产生的废水、冶炼金属时排放的酸洗水和化工企业的生产废水都属于重金属废水。重金属废水中含有各种重金属成分，这些成分在处理时只能够用物理或化学办法对其进行抽离或者稀释，但无法被彻底除去或消失，因此重金属废水若是不经处理就进行排放的话，势必会对环境造成极为严重的危害，且重金属成分的流散本身也是一种极大程度的浪费。

1 反渗透技术原理

目前处理重金属废水的方法有很多种，如离子交换法、电解法、吸附法以及反渗透处理法等。重金属废水中含有较多的重金属离子，且种类较多、成分复杂，因此在对其进行处理时，采用反渗透技术往往会取得比较显著的效果。

反渗透技术的工作原理，就是利用外界的作用力，对废水中的溶剂通过半透膜进行过滤，从而隔离出重金属离子。在这一项技术的实施过程中，必须要满足两项基本条件：一是要让外界的作用力远远超出溶液的渗透压；二是要求具有一种高选择性和渗水性的半透膜。一般来说，反渗透技术中用到的半透膜表面孔径不能超过1nm，只有这样才能保证在进行渗透的过程中对绝大多数重金属离子进行隔离。反渗透技术主要的依据为渗透截留机理，通过对这一理论的实际应用来对金属离子进行筛选分割，因此在对其应用的时候要考虑到离子的价态问题。

20世纪中后期，人们开始应用反渗透技术对重金属废水进行处理，在最初始的时候，其只被应用于电镀水的处理当中，由于其效果较好，因此被人们越来广泛地应用于重金属废水处理的各个领域。利用反渗透技术进行废水处理时，既不用任何化学药剂，也不需要辅助手段，因此其具有能耗低、效率高的突出优点。

2 反渗透技术在重金属废水处理中的应用

2.1 在电镀废水处理中的应用

电镀行业生产所产生的废水与漂洗金属所产生的废水中重金属离子含量都很高，其中镍、铅、镉等元素尤为突出，除此以外，上述废水中还含有较多的氯化物以及氰化物。在废水处理中应用反渗透技术的先驱就是电镀行业。在对电镀废水进行处理的过程中，为了将废水之中的重金属离子进行有效回收，一般会采用脱盐或者是局部渗透的方法。对电镀废水的有效处理是十分必要的，比如在电镀行业进行电镀镍的生产过程中，会产生含有很多镍离子的重金属废水，众所周知，镍离子对于人体的毒害作用极大，如果不对含镍废水进行处理就任其排放，就会对周边居民的生命安全造成极大的威胁，因此必须对电镀镍过程中产生的废水进行科学有效的处理，这不仅可以保障人们的生命安全，还能对废水之中的镍离子进行回收，从经济上讲也是十分合理的。从20世纪中后期开始，电镀行业就开始在处理废水时应用反渗透技术，到现在为止，其已经形成了一套较为完备的体系。在利用反渗透技术处理污水的过程中还可以与钠滤工艺技术结合使用来对重金属进行回收利用。

2.2 对其他重金属废水的处理

重金属废水不仅仅是指电镀废水，其还包含着许多化工行业、冶金行业生产所产生的废水以及其他行业产生的废水等。在这些重金属废水中，均含有大量的重金属离子，诸如铅、锌等，对这些重金属废水进行处理回收，一方面可以在很大程度上减小重金属废水对于环境产生的危害，保护生态环境，降低重金属对人们造成的威胁与损伤；另一方面，对废水里的重金属离子进行回收，可以减少资源的浪费，从而降低企业的生产成本，提高企业的经济效益。通过实际的调查研究可以得出结论，利用反渗透技术在对重金属废水进行处理时，可以将其中重金属离子的95%以上进行回收，这就表示反渗透技术对于重金属废水的处理是具有十分显著效果的。

3 运用反渗透技术处理废水时值得注意的问题

3.1 反渗透技术的成本问题

随着反渗透技术在重金属废水处理与回收之中得到越来越广泛的应用，我们必须要对其成本问题进行深入的思考。反渗透技术中的核心部分就是反渗透膜，能否选择好正确的反渗透膜对于废水处理的效果有着极为关键的影响。如今我国市场上已经研发出了很多的反渗透膜类型，其具体功能与处理能力不一，因此其价格也不尽相同，但总体来说，反渗透膜的价格还是比较昂贵的，企业在对其进行选择时一定要结合自身的实际情况，不要盲目选择价格高的。值得一提的是，随着科学技术手段的不断进步与发展，反渗透膜的专业水平也得到了长足的进步，这种情况若是不断发展，反渗透膜的整体成本将在未来得到降低，这对使用反渗透技术处理污水的企业无疑是一个好消息。

3.2 对于污水的预处理

在利用反渗透技术进行重金属污水的处理过程中，对重金属污水进行科学合理的预处理手段可以有效的延长渗透膜的使用时间，从而使企业因更换渗透膜而产生的成本降低。在利用反渗透技术进行重金属污水处理时，一定要保证进水的质量符合其处理要求，如此才能保证在处理过程中渗透膜不会受到污染或受到的污染较小，并同时对渗透膜的使用寿命和反渗透技术的处理效果做出保障。总之，在利用反渗透技术对重金属废水进行处理回收时，一定要进行科学有效的预处理，保证处理水体的质量符合标准，从而在整体上保证对于重金属废水处理的高效性。

3.3 反渗透膜的选择

当前国际上有很多生产反渗透膜的企业，我国市场上各种国际品牌的反渗透膜屡见不鲜，国产反渗透膜也层出不穷，各企业生产的不同类型的反渗透膜在性能上各有千秋，其在去污染物能力与抗污染能力和产水量等方面的功效有着较大的区别。不同的废水之中含有的溶质及溶质的浓度都不尽相同，在应用反渗透法对其处理时要注意其相关的酸、碱、氧化性等性能，根据这些来选择合适的反渗透膜。当前很多膜生产企业都有针对膜选择的专业软件，其能够根据需处理水质来选择膜的型号、渗透率以及浓缩倍数等，并可以对设计方案的可靠性、处理效果以及膜的寿命进行评估。

3.4 工艺操作参数

根据原水的水质特点来合理选择反渗透系统的工艺操作参数，能够有效地提高出水水质。反渗透装置的主要工况参数为进水的pH值、温度以及运行压力等。

用卷式反渗透膜设备处理含Cu2+的漂洗水，结果表明膜通量随膜压降和温度的增加而增加；温度不变时，渗透液的浓度随膜压降的升高而降低，降低的速率也随压降升高而降低，呈渐近线关系；离子的透过性与水对膜产生的膨胀作用有关。反渗透膜对重金属离子的截留率随pH下降而降低，不同的膜要求pH值不同，一般控制在4～7比较好。随着膜技术的发展，反渗透膜的pH耐受范围在扩大，pH的使用下限一般为2；也有报道表示，用反渗透膜浓缩含铜料液，其浓缩液pH达0.9。

3.5 膜清洗

反渗透装置长期运行后，膜表面会逐渐积累各种污染物，如无机物垢和金属氧化物等，这些物质沉积在膜表面上，会引起反渗透装置性能的下降。为了恢复膜的性能，需对膜进行化学清洗和消毒。化学清洗时应根据膜的材质和污染物的种类选择合适的清洗剂。合理选择洗膜方法、定期洗膜，如定期的反冲洗能够最大限度地减少膜结垢，保证膜通量以延长膜的寿命、提高出水水质、增加产水量。

4 结语

总而言之，反渗透技术应用在重金属废水的处理回收过程中可以起到很好的效果，对于重金属离子的回收率甚至可以达到98%以上，这对净化回收重金属废水、实现清洁生产有着极为重要的意义。随着现代科学技术的不断发展与创新，反渗透技术也必将得到更为广泛的应用与更好的发展，从而提高重金属废水的回收利用率，创造更大的经济价值。

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（责任编辑：王 波）

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1009-2374（2017）12-0138-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.071

刘明亚（1982-），男，河北石家庄人，核工业理化工程研究院工程师，研究方向：工艺控制、水处理系统工艺。

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