摘要：环境问题日益突出，使得人们更加注重环境污染治理，带动着水处理技术的进一步发展。经过相关人员不断地研究和实践，形成了具有高效率和低能耗等优势的膜分离技术，为环境工程的开展，奠定了前提基础。现结合具体实践，对此项技术的应用进行分析。
关键词：膜分离技术；环境工程；应用；发展
1膜分离技术概述
1.1膜分离技术
膜分离技术是法国科学家诺伦特在1948年最先发明的，通过水可扩散到醇溶液中并让其自由的进入猪的膀胱中。随着现代膜工业的快速发展，1960年生诞生了第一张的醋酸纤维素膜，1964年人工制成了第一块亚铁氰化铜膜。近年来很多的专家学者一直在潜心致力研究膜分离技术，并且将其广泛应用在环境保护水污染的处理中。目前在处理城市生活用水等环保工程中都在广泛应用着膜分离技术。
膜分离技术主要通过物理原理及化学原理两种方式进行应用，其中物理原理应用主要是指在几何形状、体积、质量等方面存在相应差距，而对其应用过程中需要利用膜具筛子的性质实现相应的分离效果，从而对一些不同粒径情况进行筛选、分离。其次是根据相关化学性质原理进行分离。当膜中混合物经过化学试剂时，因为自身通过的速度不同从而使其逐渐分离出来。对化学分离中速度上的划分也有两种方式。第一，溶解速度，这主要是指混合物在经过膜表面时，根据不同的膜性质实现的速度进入；第二，当相关物质进入到膜中时，因为自身速度不同而实现不同程度的扩散，也就是所谓扩散速度。而我们在实际的应用中也需要利用这两种方式，根据相关物质的化学性质不同，确定其溶解的速度。
1.2膜分离技术的特点
膜分离技术自身特点中最为重要的就是其能耗非常低，这也是带动我国绿色能源持续发展的一个重要因素。因为在膜分离技术的实际操作过程中，相关的物质属性非常平稳，因此不会因为相互间的反应而造成对环境的污染，所以可以通过此种技术有效处理相关污染问题，其中对于处理废水尤为有效。此外，对膜分离技术设备进行完善的后期维护管理，对于其发挥自身作用更是有着重要的帮助，对于实现产业化发展膜分离技术有着重要的促进作用。
1.3膜分离技术与环保的关系
随着近年来我国社会经济水平的不断提升，为了能够保证环保要求，将膜分离技术应用在工业生产过程中，从而使得这一技术的应用范围不断扩大，使得我国的环境保护工作得到有效改善。因为膜分离技术的工作原理主要是依靠外部的物理能量和化学反应，因此我们能够借助天然膜、人工合成膜等一些先进的处理手段有效完成对膜的分离。这一技术对固态和气态物质也能够进行很好的处理，从而实现绿色环保排放的要求。
2膜分离技术在环境工程中的应用分析
2.1微滤膜分离
利用孔径为0.1-10um的对称微孔膜，在以压力差为传质驱动力的条件下，过滤含高分子量或细微粒子的溶液，达到与溶液分离的目的。压力差范围为50-100KPa，其传质分离机理为筛分截留效应，透过微滤膜的物质可以为溶液与气体，被截留的物质一般为微粒、大分子溶质及悬浮物质（如细菌）。基于微滤膜的特性，微滤膜分离技术主要用于从液相或者气相中截留细小粒子、菌体及其他悬浮性污染物，达到分离与净化的目的。目前，微滤膜分离技术应用于食品工业、生物工业和水处理领域，在乳清分离、果汁和白酒的澄清、处理含油废水等中产生了良好的经济与环境效益。
2.2超滤膜分离
超滤膜分离与微滤膜分离的过程和原理类似，所不同的是工业领域中超滤膜分离采用10-1-10-3um的非对称膜，压力差范围为100-1000KPa，其传质分离机理为筛分截留效应，透过超滤膜的为溶剂和小分子物质，被截留的为生物大分子物质（脂类，核酸等）及胶体物质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于超滤膜所具有的特殊膜结构，使其在分离过程中不易引起膜孔及膜面的堵塞，减少了膜清洗产生的费用，提高了超滤膜的使用寿命。在超滤膜使用过程中容易产生膜污染现象，不仅会增加生产成本，而且降低了膜的分离效率，超滤膜分离技术的推广与应用受到限制。目前解决超滤膜污染的方法主要是对超滤膜表面进行改性，采用在疏水性表面引入亲水性基团的方法，使膜表面同时具有亲水性与疏水性，可明显降低产生膜污染的几率。超滤膜分离技术主要应用于医药、食品、生物与水处理领域，可用于分离提纯医药制品与生物制品，还应用于纯水的制备，以及在处理纺织工业与造纸工业废水中有较好的前景。
2.3纳滤膜分离
纳滤是目前较为热门的一种膜分离技术，它是一种低压反渗透过滤技术，分离、过滤能力介于超滤和反渗透之间，属于分子级膜分离技术。纳滤采用压力驱动，使用较低的操作压力，通过滤膜表面负电荷，在筛分效应和道南效应下，能够对特定的溶质具有高脱除率，从而实现有效去除小分子有机物和无机盐等有毒有害物质。纳滤技术具有成本低、选择性好、截留率高、软化水质等特点。纳滤膜分离技术主要应用于高矿化废水处理，饮用水处理和有机物质回收等领域。目前，对于较清洁的矿井水，聂锦旭等人已设计出纳滤膜组合工艺，实现滤后的出水水质符合日常生活饮用水的卫生标准（GB5749-85）。而对于高污染矿井水经纳滤膜处理，也有工艺能够实现出水水质符合再生水标准，这对于矿区中冷却用水回用和饮用水软化等具有较为实际的应用。近几年来，随着纳滤膜性能的不断提高，纳滤膜组件的价格不断下降，纳滤膜在投资、操作和维护等方面已接近甚至优于常规法。
2.4反渗透膜分离
反渗透膜分离作为基础进行研究与开发，发展出纳滤膜分离，但在某些方面不同于纳滤膜分离。反渗透膜分离以压力差范围为0.1-10MPa作为传质驱动力，当在溶液侧所施加外压大于渗透压时，溶剂分子会由纯溶剂侧向溶液侧变为由溶液侧向纯溶剂侧进行流动。透过反渗透膜的大多数为溶剂，截留物质一般为溶液或悬浮物质、无机离子、大分子溶质，理论上能够截留相对分子量大于18的分子。在进行反渗透膜分离操作前，对原料液要进行预处理，一般采用微滤或者超滤的预处理方法去除原料液中的微小粒子，以免对反渗透膜产生损害。目前反渗透膜分离主要应用于海水的脱盐淡化、废水处理和纯水的制备，以及食品工业中低分子溶液的浓缩和生物制剂的分离等。
2.5电渗析膜分离
离子交换膜作为分离膜，在直流电场的作用下，电解质溶液中阴阳离子沿不同方向进行离子迁移，并选择性的通过离子交换膜，从而达到将溶液中的阴阳离子分离的目的。阴离子交换膜含有带正电荷的活性交换基团，多为季铵型离子形成的基团，阳离子交换膜含有带负电荷的活性交换基团，多为磺酸基形成的基团。其传质机理为离子迁移，所截留物质为非离子与大分子化合物等。为提高工作效率，一台电渗析设备可由几十对或者上百对阴阳离子交换膜组成，且两种膜交替排列，浓缩室溶液因离子迁入使离子浓度升高形成浓缩液，淡化室溶液因离子迁出使离子浓度降低形成淡化液。电渗析能够使离子进行迁移从而达到去除的效果，因此主要应用于水的纯化、海水浓缩制盐、工业废水中重金属离子的回收，以及食品和制药工业中脱除离子，如牛乳脱盐制奶粉、果汁脱酸等。
结语
如今，膜分离技术因其低成本、低能耗、高效率、无污染、绿色环保的优越性能，逐渐缓解了人们由于资源紧张、环境污染所带来的困扰，因而受到世界各国的青睐与注重。目前我国膜分离技术已经获得前所未有的进步，在工业应用中的设备与工艺流程也日趋完善，膜分离产品也日益增多，但由于开发起步晚，总体上处于上升发展阶段，还存在着不足之处，与其他国家的先进水平存在着较大差距，需要研究人员进一步的研究开发与完善，使膜分离技术不断发展与应用，促进我国经济的发展与环境的改善。
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论文作者:曹俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
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