水处理膜技术发展现状及趋势分析

郑超，朱军，张宁，张玉改

（郑州清源智能装备科技有限公司，河南 郑州 450000）

加强对水资源处理技术的优化对于提升我国水资源利用效率，缓解水资源紧张问题来说具有重要意义。水处理膜技术作为当前在水处理工艺当中得到广泛认可的一项技术，对提升水资源利用效率来说具有重要作用。

1 水处理膜技术发展概况

1．1 国外水处理膜技术发展状况

水处理膜技术最早起源于发达国家，现如今随着相关工艺的不断完善水处理膜技术已经形成了种类繁多的产品体系。就目前的发展趋势来看发达国家水处理膜技术的发展迅速旦能够及时的根据市场需求的变化来不断的调整，形成新产品。目前许多国外企业都已经具备了先进的产品生产线和技术，近几年来，一些国外企业凭借企业强大的实力和规模，也瞄准了我国水处理膜技术市场，凭借其良好的口碑以及优秀的技术掌握了一大批忠实客户群体。美国科氏公司目前掌握全世界最强大的膜产品链，其具备生产不同材质不同种类的膜产品的能力，不仅如此，在技术方面也遥遥领先，掌握各项核心技术，超滤膜和反渗透膜目前是该公司的主打产品；除美国科氏公司之外，其他国家也有许多企业从事水处理膜技术研究，例如荷兰、奥地利、日本等都有一些企业在水处理膜技术和相关产品方面已经达到世界一流水平。

1．2 国内水处理膜发展状况

与国外相比，我国水处理膜技术发展相对滞后。但近些年来水处理膜技术得到了快速发展，已经涌现出了一批具备生产先进水处理膜产品的公司。但不可否认的是，当前我国国内水处理膜产品相关公司在发展过程当中发展环境较为恶劣，不仅要面临国外拥有强大资本和实力的公司竞争，同时在国内从事相关行业的企业数量也在逐年攀升，进一步加剧了国内竞争，从事水处理膜产品生产的公司面临较为恶劣的竞争环境，一些产品甚至出现了恶性竞争。但令人可喜的是许多公司已经能够研发出中空纤维膜、反渗透膜等具有较高科技水平的膜技术产品，这也在一定程度上标志着我国在水处理膜技术研究过程中所取得的巨大成就。

就膜制备而言，郑州清源智能装备科技有限公司对膜制造工艺进行了创新，从而研发出了抗氧化以及具有较强抗污染能力的反渗透膜，这一创新使得在无菌饮用水以及在药品生产领域得到了迅速的推广，也在一定程度上推动了反渗透膜生产技术的进一步革新；又比如国内某生产企业通过将PVC合金应用到膜生产领域当中，利用热致相分离法从而提高了中空纤维膜的生产效益；山东某设计院利用膜生物反应器技术成功的研发出中控平板式陶瓷膜。

2 国内水处理膜应用状况

与西方发达国家相比，我国水处理膜相关技术应用起步较晚，就目前来看，主要应用领域集中在生活污水以及工业废水的处理以及工业生产需要的软化水、超纯水等，微波、超波、反渗透等工艺在国内应用较为广泛，同时这一类技术之间通过相互组合的方式在水处理领域能够得到广泛应用。伴随着这些技术的不断成熟，应用范围得到不断拓展，在水处理技术中发挥着十分关键的作用，不仅如此，由于国内政府关于污水处理方面的标准，也在不断完善和更新过程当中，这也就使得越来越多的技术成果得以被运用到生活实践当中来。随着国家对有机污染物含量要求的进一步提高，对双膜法、全膜法等集成膜分离技术的应用越来越广泛，特别是对于一些特殊工业废水处理，表现出极强的处理能力。

例如某水处理膜生产企业引进了双膜法和全膜法技术，并通过膜材料和其他水处理设备的配合使用从而提升了数据处理的实际效果。利用双膜法技术能够有效的实现深度脱盐，从而进一步提高进水水质，全膜法者通过两种以上水处理膜的配合，进一步强化对污染物的去除能力，在超纯水的制备过程当中，这一技术得到了广泛运用。

3 水处理膜的分类对比

就传统的水处理工艺而言，膜技术的出现属于处理技术的一项重大革新。在最近的40年当中，水处理膜技术得到了快速的发展，并且在工业生产以及日常生活的多个领域都得到了广泛的应用。与传统水处理技术相比，膜处理技术能够有效的节省资金，同时降低能源的消耗，在实际操作过程当中操作也较为简单，处理效能高效。就目前来看，常见的水处理膜技术主要可以分为以下几种：

（1）微滤膜。微滤膜在工作过程当中，其主要推动力依靠的是静压差。微滤膜其利用筛网过滤介质膜分离水中的杂质。微孔过滤膜作为一种均匀的多孔薄膜，其厚度一般介于90～150μm，过滤的粒径大小控制在0.025～10μm，在操作过程当中，压力值处在0.01～0.1MPa之间。微滤膜根据材料的不同可以分为无机膜和有机高分子膜。微滤膜被广泛运用于医药行业的过滤除菌、食品行业用于各类饮品的澄清、油漆行业、生物技术工业、水库，江河等地表水中杂质的去除。

（2）超滤膜。超滤膜及过滤颗粒的直径大小，一般来说在5～10nm之间，其过滤粒径处在微滤膜和反渗透膜之间，依靠0.1～0.5MPa静压差驱动，一些大分子和胶体会在静压差的驱动之下形成浓缩液，从而实现对溶液的分离净化。超滤膜在工业废水以及工艺水的深度处理方面展现出巨大作用，特别是在化工、食品大分子物质的浓缩中作用巨大，在生物溶液当中也被用来除菌，石油化工废水中用来回收甘油。如图1所示为超滤膜的工作原理。

图1 超滤膜工作原理

（3）反渗透膜。反渗透膜的工作原理是通过渗透过程的逆反操作，将压力差作为推动力是原来液体中的溶剂，渗透到半渗透膜的另一面，反渗透膜工作时，其压力介于1～10MPa之间。在此过程当中，原水渗透压是决定性因素。就当前来看反渗透膜其应用的主要场景在海水淡化、纯水生产等领域，这些领域涉及电力、市政、医药等诸多行业，对于地区经济的稳定健康发展来说起到着至关重要的作用。除此之外还有纳滤膜和电渗析膜。

4 水处理膜技术的发展趋势

4．1 制作工艺水平的提升

在生产水处理膜的过程当中，膜材料是膜质量的重要保证，因此想要进一步提升膜技术水平，就必须要在材料上有所突破。现如今许多膜生产企业为了进一步提升膜的耐久度，在进行设计的过程当中，常常会尝试利用各种新的技术手段来提高膜材料的品质，提升产品的性能。从目前膜技术的发展趋势来看，未来水处理膜技术研发具有寿命长、消耗小、抗腐蚀等特点，越来越多的学者也开始将更多的注意力集中在这些方面。

4．2 提升膜性能

最终所制得的膜产品的质量在很大程度上将决定水处理的效果，因此想要进一步提升水处理效果，就需要对于膜产品的质量进行深入研究，尝试找出提升水处理膜性能的方法。就目前来看，在某产品开发的过程当中缩小成本，降低预处理要求是当前在膜产品开发过程当中最主要的方向。除此之外，膜产品能否抵御污染也是生产者以及消费者十分关注的问题，膜产品的应用领域十分广泛，特别是在工业领域有着十分广泛的用途，工业领域的水处理膜要求其具备一定的抗腐蚀性，才能够很好的适应工作环境，延长使用寿命，降低损耗。因此对于当前膜生产工艺，应当要与新型的科学技术进行高效融合，对于膜产品的结构进行不断优化设计，从而来有效提升膜产品的质量，让膜产品能够适应更加多变的复杂环境。

4．3 膜技术应用水平的提升

在当前发展膜技术的过程当中，除了要对膜材料进行改进，同时提升膜性能之外，重视膜产品的应用水平的提升也是水处理膜技术的发展趋势之一。相关的科研人员在开发膜产品的过程当中，必须要注重膜产品在应用领域的进一步拓展，随着我国关于水处理方面的相关标准不断完善和更新，在膜产品开发过程当中也出现了新的变化。

膜产品组合工艺的进一步提升是水处理膜技术在研发过程当中所必须要考虑的问题，同时水处理膜技术能否满足现实中的各种复杂环境，能否满足多样化的市场需求，也是相关从业人员在进行设计研究过程当中所必须要考虑的。例如针对水处理过程当中的盐以及重金属杂质，可以考虑开发微滤膜；对于一些酸性或者碱性液体则在进行研发过程当中重视生物膜的开发，着重提升生物膜对高浓度酸碱物质的耐受性；而对于高温环境下的水处理，则应当要开发耐高温的生物膜。除此之外相关研究人员也应当要综合运用多种水处理膜，从而提升产品的处理效能，例如可以将生物膜与膜法进行有效搭配使用，通过这样的搭配既能够提升水处理膜的性能，也能够降低能源的损耗，提升资源的利用效率。

5 结语

水资源是地球上最宝贵的资源之一，因为它的总量是有限的，同时可供人类使用的总量则是少之又少，也正因如此在使用水资源的过程当中，必须要重视提升水资源的利用效率，只有这样才能够真正实现资源的可持续发展。因此加强对于水处理技术的研究显得至关重要，而水处理膜技术的出现，能够有效的提升水处理水平，提升资源的效率。