摘要：水，是人类赖以生存的最重要基础能源。人类生产生活离不开水资源，水资源利用后的回用及排放十分重要。在众多水处理技术中，膜分离技术是一种较为新型且高效的分离净化方法。
关键词：膜分离技术；水处理；应用
引言
随着我国经济的快速发展，人们生活水平的提高，对于水资源的要求与日俱增。水污染严重、水资源匮乏是当前全球面临的主要问题之一。传统的工业废水处理方法有生化处理法、氧化还原法等，在实际应用过程中，这些常规处理方法前期投资高、过程能源消耗高、操作过程复杂。其在实际应用中具有局限性。
1膜分离技术简介
随着现代生物学和物理学的快速发展，膜分离技术应运而生。这是一种具有选择透过性的，由无机材料或有机高分子材料制作而成的多孔薄膜，其原理是在外力的作用下，小分子物质通过薄膜，大分子物质被截留在膜的另一侧，从而达到物质分离的效果[1]。在水处理方面的应用中，膜分离技术可以使分子量较小的水分子顺利通过，而将水中的盐类、无机物等分离出来，从而达到水提纯、净化的要求。膜分离技术相对传统的水处理技术来说，整体处理结构较为简单，占地面积小，不必使用其他化学药剂，运行过程高效、便捷。随着制造业技术的不断提高，很多材料都可以用于过滤膜的生产，这使膜分离技术成本降低，可以广泛应用于生物制药、化工生产和食品制造等多个行业。在世界水资源紧张的今天，对生活污水、工业冷却循环水、工业废水等进行充分处理，使之满足排放、回用、回灌标准变得越来越重要。我国在此方面的研究相对于发达国家起步较晚，更应该采用资源节约型和环境友好型材料充分利用和发展膜分离技术，保护人类赖以生存的水资源。
2膜的分类
分离膜在分离原理上基本相同，但其种类繁多。一般根据膜孔径分为以下几类。（1）反渗透膜，反渗透指在膜两侧高浓度一侧施加一个大于其本身自然渗透压力的外力，使高浓度一侧的水分子穿过膜流向浓度较低一侧，因反渗透膜对于钾、钠、氯等一价离子截留率高，其脱盐率高达98%以上，故广泛用于苦咸水和海水的淡化。（2）超滤膜，超滤膜即用于超滤技术的膜，超滤指在外界压力作用下，溶液中的分子和水利用多孔膜进行分离的技术。其孔径一般为2~50nm，可以对水质中的微生物、胶体、及蛋白质进行有效去除。故在饮用水净化、血液透析、废水中重金属的回收以及工业废水的处理方面有广泛的应用。（3）纳滤膜，纳滤技术介于反渗透和超滤之间，也是一种分离水质中不同组分技术，也可称为低压反渗透技术。其孔径一般为1nm左右，故而可以截流1nm左右的物质，所以称为纳滤膜。而且可以允许大部分一价无机盐通过膜体，对二价离子截流效果明显。其主要应用于矿泉水的纯化和饮用水的软化。对废水的脱色方面也有应用。（4）微滤膜，微滤技术分离原理和纳滤超滤相似，都是通过压差完成水质中不同组分的分离过程。微滤膜孔径一般为0.1~10μm，过滤精度高。微滤技术广泛应用于食品工业中油脂的分离，悬浮物的过滤。其效率高，无二次污染。又被应用于反渗透前端的预处理方面。研究者发现用纳米ZnO、TiOz、SnO2及氧化石墨烯改性氧化铝陶瓷微滤膜后，将其应用于含油废水的分离，相对于改性之前，改性膜在油水分离方面的性能表现的更好。还有学者研制了一种在聚偏氟乙烯膜活性层中嵌入不锈钢网的导电滤膜，这种滤膜低压条件下对铜离子的去除效果明显，比传统的反渗透工艺节约能耗。
3膜分离技术在水处理方面的应用
3.1净化饮用水
在饮用水净化过程中，除了要去除水中无机盐、有机物等常见污染物，更重要的是去除水中微生物及其产生的化学物质[2]。如果其进入人体，可能会导致一些疾病的产生，如痢疾、霍乱、伤寒、传染性肝炎等，对身体健康造成很大问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆膜分离技术可以有效解决此类问题，通过控制膜表面空隙的大小决定可以通过膜的物质种类，去除水中致病菌。同时，膜分离技术还可降低饮用水的浊度和色度，提高饮用水质量。在使用膜分离技术的过程中，基本上不需要向原水中添加化学成分，对原水体的影响也较小，降低水处理成本，更适用于大规模的饮用水处理系统。
3.2印染废水中的应用
纺织业产生的废水成分复杂，大部分以芳香烃物质为主，部分还包含重金属离子。中国的纺织业制造量巨大，纺织用水和纺织废水体量大，且纺织废水大部分具有色度。如果直接排放将严重污染水体[3]。废水中高浓度的COD和BOD，严重威胁水中生物的多样性。印染行业对水的要求高，以超滤纳滤膜和传统物理化学法加以组合，不仅可以实现水的回用，还可以降低成本节约能耗。
3.3矿井水处理工艺的注意事项
矿井水多为含悬浮物矿井水，其水量约占我国矿井涌水量60％以上。矿井水中主要含有以煤岩粉为主的悬浮物，可溶的无机盐类，有机污染物较少，一般不含有毒物质。在进行膜分离工艺对矿井水进行处理回收过程中，悬浮物和不溶于水的杂质严重降低了出水率和出水质量，同时降低了滤膜的使用寿命。因此在预处理工艺同样重要。目前，微滤及超滤工艺的主要预处理方法有混凝沉淀，纳滤、反渗透工艺的主要预处理方法包括混凝沉淀、微滤和超滤等。同时，在预处理工艺中，还应根据不同来源的矿井水进行有针对性的预处理，如水中多含有煤屑悬浮物，可以施加化学药剂形成松散结合的矾花。同时通过静置沉积和普通滤网进行预处理，即可有效防止膜污染、膜孔堵塞[4]。纳滤和反渗透工艺属于压力驱动的膜分离技术，在膜运行过程中，提高压力可增加溶剂膜通过率、提高分离效率。但高压会加剧滤膜损伤及膜孔污染速度。因此合理规定膜运行压力，定期维护清洗滤膜，能够有效延长滤膜使用寿命，降低滤膜污染带来的出水水质不良等情况。
3.4造纸行业水处理
造纸行业对于水的使用是大规模的，同时水的质量也影响到出厂纸张的品质。在造纸的过程中，改变纸张的性能这一步骤是必不可少的，大部分的企业会选择使用涂布技术改变纸张性能[5]。随着该技术的使用，大量涂布废水随之产生，此种废水主要含有颜料、乳胶等化学成分，绝不可直接排放。同时其中还有一部分化学物质因其成本较高，如果通过一定手段提取再利用，也可提高企业利润。因此很多企业选择添置膜分离水处理设备。将废水通过设备后，清水部分符合国家排放标准，可以正常排放且不会污染环境；另一侧截留下来的化学药品可通过处理继续用于产品制造。这种既可以保护环境又可以降低成本的水处理设备对于企业未来发展是不可或缺的。
结语
膜分离技术因其众多优点将成为更多科研人员研究的重点，随着环保意识的不断增强，该技术的发展将更加符合不同水质的实际需要，在更多水处理领域中得到广泛应用。同时，开发抗污染性能强、易清洁的分离膜也将是研究人员需要克服的难点。
参考文献
[1]孙鹏.膜技术在水处理行业中的应用研究[J].盐科学与化工，2017，46（2）:1-4.
[2]朱小强.膜分离技术在水处理中应用研究进展[J].污染防治技术，2014，27（5）:42-44，56.
[3]唐黎标.膜分离技术在制浆造纸废水处理中的应用[J].造纸装备及材料，2018，47（3）:22-23.
[4]王檑，蒙义舒.膜分离技术的应用现状及研究进展[J].现代矿业，2016，32（11）：239-204，244.
[5]王靓.膜分离技术在水处理中的具体应用[J].低碳世界，2017（36）：10-11.
论文作者:常勇旺
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/15
标签：滤膜论文; 技术论文; 膜分离论文; 水处理论文; 超滤论文; 废水论文; 反渗透论文; 《基层建设》2019年第11期论文;