膜科學技術(shù)在水處理方面的進展與分析研發(fā)

1、化工技術(shù)進展與研究課程報告膜科學技術(shù)在水處理方面的進展與研究邵思敏化學工程與工藝專業(yè)學號0943084044摘要：綜述了膜科學技術(shù)在給水處理、海水淡化、污水處理和特殊行業(yè)水處 理中應(yīng)用的最新進展，簡要介紹了膜科學技術(shù)的基本工藝及其應(yīng)用，并介紹了國內(nèi)與國外在膜技術(shù)在水處理方面的發(fā)展情況。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。關(guān)鍵詞：膜、膜技術(shù)、基本原理、膜材料、水處理1引言水資源是人類不可缺少的自然資源， 也是生物賴以生存的環(huán)境資源。對工業(yè) 或生活廢水進行處理，從而轉(zhuǎn)化成可飲用或可再次利用的水已經(jīng)成為解決水資源 危機的一個重要途徑。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。膜分離是在20初出現(xiàn)的，20世紀60年代后迅速崛起的一門分

2、離新技術(shù)2。 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增長的需要，膜分離工程在水處理領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作 用。各種膜分離方法對于進水水質(zhì)有不同要求，為達到合格的進水指標，必須對原水進行適當?shù)念A處理，膜技術(shù)的應(yīng)用給人類帶來了巨大的環(huán)境和經(jīng)濟效益。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。2.膜科學技術(shù)的簡述膜分離技術(shù)是一門系統(tǒng)科學，它集成了高分子材料科學、物理化學、有機合 成、化工分離、生物化工、化工機械等多個學科的科學知識，是一門多學科交叉 的科學。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。膜分離技術(shù)作為分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，具有分離效率高、操作方便、 設(shè)備緊湊、工作環(huán)境安全、節(jié)能等優(yōu)點，和其他傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，具有無可比 擬的優(yōu)勢。特別是它在節(jié)能

3、、環(huán)境保護以及水資源的再生利用方面的突出表現(xiàn)， 使人們對膜技術(shù)的發(fā)展前景刮目相看 。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用范圍相當廣泛，既可用于給水處理，也可用于廢水處理，在某些特殊行業(yè)的水處理中也有涉足且其應(yīng)用規(guī)模在不斷擴大。世界膜市場的快速發(fā)展，不僅自身形成了每年約百億美元的產(chǎn)值， 而且有力的促進了社 會、經(jīng)濟及科技的發(fā)展?？梢?，發(fā)展膜分離技術(shù)對于社會、經(jīng)濟、科學發(fā)展都具 有重要而深遠的意義。謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。2.1膜分離技術(shù)原理利用它們之間的物理或化學性質(zhì)的差異進行分離是混合物分離的指導思想， 膜分離技術(shù)也是如此，它利用混合物的物理性質(zhì)或者化學性質(zhì)的差異， 將其分離, 以達至寸

4、水處理的需求。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。2.1.1利用物理性質(zhì)的原理膜分離技術(shù)可利用混合物的物理性質(zhì)的不同，如質(zhì)量、體積、大小、或者幾 何形狀的差異，膜作為篩子使用，將其分離。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。2.1.2利用化學性質(zhì)的原理混合物通過分離膜的速度可以看成是兩個步驟的速度。一個速度是從膜表面 接觸混合物進入膜內(nèi)部的速度，即溶解速度。溶解速度取決于混合物和做分離使 用的材料膜的化學性質(zhì)。第二個速度是進入膜內(nèi)后從膜表面擴散到膜另一面的速 度，即擴散速度。擴散速度除了與混合物及膜的化學性質(zhì)有關(guān)外，還與物質(zhì)的相 只寸分子質(zhì)量有關(guān)。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。3.膜技術(shù)的種類 3.1反滲透分離技術(shù)3.1.1基本原

5、理Lonsdale和Riley等人提出的溶解擴散理論較好地說明膜透過現(xiàn)象，該理論 假定膜是無缺陷的完整的膜，溶劑與溶質(zhì)透過膜的機理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中 的溶解，然后在化學位差的推動力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)擴散，直至透過膜。 溶質(zhì)和溶劑在膜中的擴散服從菲克(Fick)定理。物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴散 系數(shù)，而且取決于其在膜中的溶解度。溶質(zhì)的擴散系數(shù)比水的擴散系數(shù)小得越多, 高壓下水在膜內(nèi)的移動速度就越快，因此透過膜的水分子數(shù)量就比通過擴散而透 過去的溶質(zhì)數(shù)量更多。籟叢媽羥為贍債蟶練淨。反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑(通常是水)而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為推動力,克服溶劑的

6、滲透壓,使溶劑通過反滲透膜而滲透p溶劑 刖溶液p > n反滲透16實現(xiàn)對液體混合物進行分離的膜過程。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。3.1.2膜材料反滲透膜要求具有以下性能（1）高的截留率和高的透水率；（2）強抗微生物侵蝕性能；（3）好的柔韌性和足夠的機械強度；（4）抗污染性能好，使用壽命長，使用 pH范圍廣；（5）運行操作壓力低；（6）制備簡單，便與工業(yè)化生產(chǎn)；（7）耐壓致密性好，具有化學穩(wěn)定性，能在較高溫度下應(yīng)用。40年來，醋酸纖維素在膜材料中占有十分重要的位置。其主要原因是：它 與其他膜材料相比，雖然有其局限性，但是資源無窮無盡，其有無毒、耐氯、價 格便宜、制模工藝簡單、便與工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點

7、；此外制的的膜用途廣，水滲透 流率高，截留率也好。盡管具有眾多優(yōu)點，但其抗氧化性能差，易水解，易壓密， 抗微生物侵蝕性能較弱等。因此，除對醋酸纖維素進行某些化學改性和接枝外， 開發(fā)研究新的膜材料，也成為膜材料工作者研究的主要課題。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。3.2納濾分離技術(shù)納濾又稱松散型反滲透，是介于反滲透與超濾之間的一種壓力驅(qū)動型膜分離 技術(shù)。它具有兩個特性：（1）對水中的分子量為數(shù)百的有機小分子成分具有分 離性能；（2）對于不同價態(tài)的陰離子存在 Donnan效應(yīng)。物料的荷電性，離子價 數(shù)和濃度對膜的分離效應(yīng)有很大的影響。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。和反滲透一樣，納濾可以去除水中離子和有機物，對2價離

8、子去除率高達95%以上，對1價離子去除率較低（40%80%）。納濾的這一性能決定了其在生 活飲用水處理上代替反滲透，具有保留一定礦物質(zhì)又能去除有機物的優(yōu)點。在發(fā)電廠水處理中，人們較多關(guān)注的是其用作循環(huán)冷卻水處理，去除硬度防垢，以及用于循環(huán)冷卻水排水的回收利用。納濾的這種特殊性能，可用來解決發(fā)電廠生產(chǎn) 中的其他問題，由于納濾對有機物去除率高，可用于發(fā)電廠非經(jīng)常性難處理有機 廢水的一次性處理等，也可應(yīng)用于凈水廠的水處理系統(tǒng)，如1993年巴黎郊區(qū)建成一座產(chǎn)水量為2800 m3/ d的納濾凈水廠,利用經(jīng)傳統(tǒng)工藝處理后的地表水生產(chǎn) 飲用水，此地表水經(jīng)過三級納濾系統(tǒng)處理，可有效去除其中的殺蟲劑及THAs前

9、體 8。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。3.3超濾分離技術(shù)3.3.1基本原理超濾是一個壓力驅(qū)動的膜分離過程， 主要由篩除機理去除水中雜質(zhì)，以壓力 差為推動力，分離膜的孔徑在 0.0015-0.02um之間，推動壓力在100-1000kPa左 右。超濾適用于分離大分子物質(zhì)、膠體、蛋白質(zhì)等，可有效取出水中的懸浮物、 膠體、有機物等雜質(zhì)，是替代活性炭過濾器和多介質(zhì)過濾器的新一代預處理產(chǎn)品。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。一般認為，超濾是一種篩分過程 。在一定的壓力作用下，含有大、小分子 溶質(zhì)的溶液流過超濾膜表面時，溶劑和小分子物質(zhì)（如無機鹽類）透過膜，作為 透過液被收集起來，而大分子溶質(zhì)（如有機膠體）則被膜截留而作為

10、濃縮液被回 收。壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。在超濾中，超濾膜對溶質(zhì)的分離過程主要是：（1）在膜表面及微孔內(nèi)吸附（一次吸附）；（2）在孔內(nèi)停留而被去除（阻塞）；（3）在膜面的機械截留（篩分）。3.3.2膜材料目前，已經(jīng)商品化的超濾膜材料有十幾種。 從大的方面來分，超濾膜材料可 分為有機高分子材料和無機材料兩大類。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。1有機高分子材料用于制備超濾膜的有機高分子材料主要來源于天然高分子和合成高分子材 料。有資源豐富、親水性強、成孔性好、價格低廉的纖維素衍生物；有抗氧化性 好、化學性穩(wěn)定、良好的力學性能、不易水解、耐酸堿的聚砜類；有力學性能良 好、沖擊強度高、韌性好、抗紫外耐老化、化學性穩(wěn)

11、定、耐酸堿和強氧化劑鹵素 的含氟類聚合物；還有乙烯類聚合物等等有機高分子材料。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。2.無機材料無機膜材料主要分為致密材料和微孔材料兩類。致密材料包括致密金屬材料 和氧化物電解質(zhì)材料，對某些氣體具有較高的選擇性；微孔材料主要包括多孔金 屬、多孔陶瓷和分子篩等材料。多孔金屬主要采用Ag、Ni、Ti及不銹鋼等材料； 多孔陶瓷主要有氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦等耐高溫腐蝕材料。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。3.4微濾分離技術(shù)3.4.1基本原理微濾是以靜壓差為推動力10，利用膜的篩分作用進行分離的膜過程，其分離 機理與普通過濾類似，但過濾精度較高，可截留0.03-15um的微?；蛴袡C大分

12、子， 因此又稱為精密過濾。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。微孔濾膜的截留機理大體可分為四種；（1）機械截留作用 微孔濾膜可截留比膜孔徑大或與孔徑相當?shù)奈⒘?，?篩分作用；（2） 物理作用或吸附截留作用膜表面的吸附和電性能對截留起著重要的 作用；（3）架橋作用 通過電鏡可以觀察到，在微孔濾膜孔的入口處，微粒因架 橋作用同樣也可以被截留；（4） 網(wǎng)絡(luò)型膜的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留作用微粒截留在膜的內(nèi)部而不是在膜的表 面。機械作用對微孔濾膜的截留性能起著重要作用，但微粒等雜質(zhì)與孔壁間的相 互作用也同樣不可忽略。3.4.2膜材料微孔濾膜材料是影響膜性能的基本因素， 因此材料的選擇非常重要。一般來 講，材料的加工要求、耐污染

13、能力和化學及穩(wěn)定性是主要考慮因素。用于制備微 孔濾膜的材料可以是有機高分子材料，也可以是無機材料。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。有機材料中有天然高分子材料，比如硝酸纖維素、醋酸纖維素、再生纖維素 等；有合成高分子材料，如親水性材料聚醚砜（PES）、磺化聚砜、聚丙烯腈（PAN）、 聚酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSF）、聚酰亞胺（PI）、聚醚酰亞胺（PEI）、 聚醚醚銅（PEEK）等，疏水性材料聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、 聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。無機材料中有氧化鋁、氧化鋯等陶瓷，不銹鋼、鎢、鉬等金屬，微化玻璃和 碳化硅

14、等。3.5電滲析分離技術(shù)3.5.1基本原理電滲析是在直流電場的作用下，溶液中的帶電離子選擇性地通過離子交換膜 的過程11。溶液中的離子在電位差的推動下，通過荷電膜而同其他不帶電的組分 分開。陽膜為帶負電的陽離子傳遞膜，陰膜為帶正電的陰離子傳遞膜。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。3.5.2膜材料離子交換膜是電滲析器的核心部件，是一種膜狀的離子交換樹脂。但是必須 指出，在電滲析中使用的離子交換膜，實際上并不是起離子交換作用，而是起離 子選擇透過作用，更確切地應(yīng)稱為離子選擇性透過膜。 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。又陽離子交換材料組成的膜含有酸性活性基團， 可解離出陽離子，它對陽離 子具有選擇透過性，稱為陽離子交換膜

15、，簡稱為陽膜；又陰離子交換材料組成的 膜含有堿性活性基團，可解理出陰離子，它對陰離子具有選擇透過性，稱為陰離 子交換膜，簡稱為陰膜。陽離子交換膜中有強酸型的磺酸型，中酸型的磷酸、膦 酸型，弱酸型的羧酸、酚型，混合型的苯酚磺酸；陰離子交換膜中有強堿型的季 銨、吡啶季銨型，中、弱堿酸型的伯胺、仲胺、叔胺型，混合型的混合銨型；特 殊離子交換膜中有表面涂層膜、雙極膜、兩性摸、鑲嵌膜等。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。3.6透析分離技術(shù)3.6.1基本原理透析是一種擴散控制的，以濃度梯度為驅(qū)動力的膜分離方法。 溶液中的低分 子溶質(zhì)可從濃度較高的進料液側(cè)，通過擴散透過膜，而進入濃度較低的透析液測。 識饒鎂錕縊灩筧嚌儼

16、淒。3.6.2膜材料濃溶液稀溶液透析膜是透析器的主要構(gòu)成部分，理想的透析膜材料應(yīng)具有以下特點 陽：膜 材料的純度高，不含有任何對身體有害的物體；具有優(yōu)良的生物相容性，對蛋白 質(zhì)物特異吸附；有穩(wěn)定的物理、化學性能和良好的力學性能；能經(jīng)受消毒處理二 不影響結(jié)構(gòu)、性能；加工成型方便，制的的透析膜的表面皮層應(yīng)盡可能的薄，膜 表皮層及支撐層的孔隙率盡可能高，已獲得更高的通量；孔徑分布應(yīng)盡可能窄， 使膜對所有被希望脫出分子的篩分系數(shù)都接近于 1,即對某些溶質(zhì)具有高滲透性 清除率，并對大分子物質(zhì)的泄露較小。透析器的封裝材料還不能含有亞甲基二苯 胺，不會釋放環(huán)氧乙烷。凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。目前用于制備透析膜的

17、材料主要有天然纖維素及其衍生物與合成聚合類兩 大類。纖維素類有醋酸纖維素、再生纖維素等；合成聚合物類包括聚酰胺、聚丙 烯腈、聚碳酸酯、聚砜、聚烯烴、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲 基丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醚嵌段共聚物等。由于透析膜主要用于 醫(yī)療用途，對膜材料的要求非常苛刻，因此可臨床應(yīng)用的膜材料只有少數(shù)幾種， 具體有銅氨法再生纖維素、脫乙酰基纖維素、醋酸纖維素、聚丙烯腈、聚甲基丙 烯酸酯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚砜/多芳基化合物合金、聚砜、聚酰胺等幾種。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。3.7滲透汽化分離技術(shù)滲透汽化過程（Pervaporation簡稱PV，國內(nèi)又稱為“滲透蒸發(fā)”）

18、是一種新型 的膜分離過程，是利用混合液中各組分被高分子膜選擇吸附溶解，及其在膜中擴散 速度的不同，通過滲透與蒸發(fā)將各組分分開，從而分離或富集有機混合物中的某一 組分。鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統(tǒng)庫。滲透汽化技術(shù)用于液體混合物的分離，其突出的優(yōu)點是能夠以低的能耗實現(xiàn) 蒸餾、萃取、吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務(wù)。它特別適用于蒸餾法較難分離或不能分離的近沸點、恒沸點混合物及同分異構(gòu)體的分離；對有機溶劑和混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機污染物的分離具有明顯的技術(shù)上和經(jīng)濟 上的優(yōu)勢；還可以同生物及化學反應(yīng)耦合，將反應(yīng)生成物不斷脫除，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化 率。所以，滲透汽化技術(shù)在石油化工、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域

19、中具有廣闊 的應(yīng)用前景，是目前處于開發(fā)期和發(fā)展期的技術(shù)，國際學術(shù)界的專家們稱之為21 世紀最有前途的高技術(shù)之一 13。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。滲透汽化是利用致密高聚物膜對液體混合物中組分的溶解擴散性能的不同 ， 實現(xiàn)組分分離的一種膜過程。液體混合物料流與膜的一側(cè)接觸，所有組分的蒸氣分壓均處于飽和狀態(tài)。通過降低下游蒸氣分壓 ，可以保持膜兩側(cè)之間的蒸氣分壓 梯度。滲透液以蒸氣的形式離開膜面并冷凝，然后以液態(tài)形式移出。滲透液蒸發(fā) 所需的熱量也傳遞并通過膜，即滲透汽化是傳熱與傳質(zhì)相伴隨的過程。液態(tài)料液 混合物提供蒸發(fā)焓，所以料液側(cè)的溫度會降低。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。滲透汽化是同時包括傳質(zhì)和傳熱的復雜過程

20、，用于描述其傳遞過程機理的模 型有多種，如溶解擴散模型、孔流模型、不可逆熱力學模型、虛擬相變?nèi)芙鈹U散 模型、非平衡溶解擴散模型等。其中普遍認可的是溶解擴散模型。 根據(jù)溶解擴散 模型，滲透物組分通過膜的傳遞分為 3個步驟:料液中滲透組分的液體分子在膜上氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。游側(cè)表面溶解；然后擴散通過膜；最后在膜下游側(cè)解吸進入汽相。簡稱為溶解一擴 散一解吸。4膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用4.1膜技術(shù)在海水淡化中的應(yīng)用世界上淡水資源不足，已成為人們同益關(guān)切的問題。作為水資源的開源增量 技術(shù).海水淡化技術(shù)已經(jīng)成為解決全球水資源危機的重要途徑。在海水淡化處理中主要采用的膜分離技術(shù)有反滲透、電滲析以及膜分離技術(shù)

21、綜合使用的方法。 反滲透法于20世紀70年代起用于海水凈化，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，隨著反滲透膜性 能提高、預處理技術(shù)進步、能量回收率的提高等，已成為投資最省、成本最低、 應(yīng)用范圍廣泛的海水淡化技術(shù).也是目前最清潔的方法。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。（1）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀反滲透技術(shù)在開發(fā)最初就是為了使海水淡化， 采用這種技術(shù)淡化出的海水水 質(zhì)非常優(yōu)良，優(yōu)于一般自來水水質(zhì)14。采用膜分離技術(shù)淡化海水工程已相當成熟， 繼在舟山建成500m3/d反滲透海水淡化站后，又分別建成了如下海水淡化站： 遼 寧長?？h1000m3/d、浙江師灑1000m3/d、山東長島1000m3/d、山東威海2000m3/d 3的大型反滲

22、透海水淡化站。2004年底竣工投產(chǎn)的大連石化5650m /d反滲透海水 淡化脫鹽項目，海水RO裝置脫鹽率達99.5%。我國第一套具有世界水平的海水 淡化裝置日產(chǎn)水量200t,以及第一套沙漠地區(qū)苦咸水淡化均采用電滲析技術(shù)。但是隨著技術(shù)迅速發(fā)展，由于反滲透能耗更低，電滲析技術(shù)在海水淡化方面的部 分應(yīng)用市場已被RO取代。美國已建有38萬m3/d的膜分離技術(shù)淡化廠，其采取 的工藝是將反滲透膜組件與超濾、微濾、納濾等組件有機的組合應(yīng)用15。慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼。（2）海水淡化流程一個大型的海水淡化項目往往是一個非常復雜的系統(tǒng)工程。就主要工藝過程 來說，包括海水預處理，淡化（脫鹽）、淡化水后處理等。其中預

23、處理是指在海水 進入起淡化功能的裝置之前對其所作的必要處理，如殺除海生物，降低濁度、除掉懸浮物（對反滲透法），或脫氣（對蒸餾法），添加必要的藥劑等。脫鹽則是通過 上列的某一種方法除掉海水中的鹽分，是整個淡化系統(tǒng)的核心部分，這一過程除要求高效脫鹽外，往往需要解決設(shè)備的防腐與防垢問題，有些工藝中還要求有相 應(yīng)的的能量回收措施。后處理則是對不同淡化方法的產(chǎn)品水針對不同的用戶要求 所進行的水質(zhì)調(diào)控和貯運等處理。 海水淡化過程無論采用哪種淡化方法. 都存在 著能量的優(yōu)化利用與回收，設(shè)備防垢和防腐以及濃抽水的止確排放等問題16。諺辭調(diào)擔鈧諂動禪瀉類。(3) 淡化產(chǎn)品水的性質(zhì) 淡化水水質(zhì)指標分析反滲透淡化由

24、于反滲透膜的脫鹽率可達 99. 3%。并且反滲透膜能夠截 留糖類、氨摹酸、細菌、病毒等物質(zhì)，因此其產(chǎn)品水安全可靠，水質(zhì)純凈， TDS僅為20500mg/L。一般反滲透淡化水水質(zhì)控制指標為細菌總數(shù)(MNP 100ML 或 CFU 100mL)、大腸桿菌(CFU l00mL)、色度/度、pH、 總?cè)芙庑怨腆w、總硬度，揮發(fā)酚、硅、硼、鈉、鐵、氯離子、硫酸根、氟化 物等。一般來講，反滲透法所產(chǎn)淡化水。具有礦物質(zhì)含量少、輕微腐蝕性和 偏酸性(pH值為6. 57. 5)的特點。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。反滲透法海水淡化產(chǎn)品水除硼外， 其他指標均達到國內(nèi)外生活飲用水標 準(GB 5749 2006、世衛(wèi)組織飲用

25、水準則、歐盟飲用水水質(zhì)指令二及 EPA 822 一 R 一 04 005)指標限值。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。淡化水的后處理方法對淡化水的進一步處理通常稱之為海水淡化后處理。國外的研究認為：經(jīng)過處理后的淡化水水質(zhì)，當堿度>80mg/ L、80 mg/L<Ca2+<120mg/L、3mg /L<CCPP<10 mg/L、pH<8. 5、Larso比例>5時，能夠保證管網(wǎng)不受腐蝕, 滿足進入市政管網(wǎng)的要求。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。通常的后處理包括下列過程：礦化。防腐蝕。消毒。強化脫出 特定化學成分。一般情況下后處琿過程只采取上述一種或幾種措施就能滿足 要求。例如

26、，與原水混合或添加必要的礦物質(zhì) (如鈣、鎂)能同時穩(wěn)定產(chǎn)品水 水質(zhì)并保護供水系統(tǒng)免于腐蝕。再如。通常添加次氯化鈣是為了殺菌消毒， 同時也能增加一些礦物質(zhì)鈣。通常淡化廠的產(chǎn)品水與原水混合并加入次氯酸 鈣消毒后，可達到衛(wèi)生安全和網(wǎng)管防腐蝕的目的。紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。(4) 反滲透膜海水處理技術(shù)應(yīng)用發(fā)展全球海水淡化設(shè)備年均市場容量約 40億美元，中國海水淡化設(shè)備未來十年 投資規(guī)模將高達120 一 140億元.海水淡化發(fā)展進入黃金十年。相比南水北調(diào)， 對于北方沿海地區(qū)，海水淡化在中固更具有現(xiàn)實價值。中國目前海水淡化產(chǎn)能約 40 一 50月噸/日。2010年80100萬噸/日，2020年250 300

27、萬噸/日。未 來十年產(chǎn)量增加5倍以上。近10年來.反滲透技術(shù)發(fā)展迅猛.現(xiàn)已成為海水淡 化的主要技術(shù)。目前，全國研制并開發(fā)反滲透組件的單位有40余家.裝置設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)600家以上。專家認為，反滲透技術(shù)之所以成為主流技術(shù)。 是因為該 技術(shù)比較穩(wěn)定，工藝流程比較簡單，投資費省、能耗低等優(yōu)點17。穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。4.2膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用膜技術(shù)在廢水處理方面的研究和應(yīng)用幾乎涉及到廢水處理的各個領(lǐng)域，包括電泳漆廢水和石油、化工、紡織、食品加工、造紙、醫(yī)藥、機械加工等行業(yè)的廢 水處理。近年來，隨著環(huán)境污染的加劇和水資源的枯竭， 人們對水的循環(huán)再利用、 深度處理的呼聲和要求越來越高，如何盡可能多

28、地回收利用現(xiàn)有的水資源已成為 人們關(guān)注的焦點，廢水作為一種資源的觀點也逐漸被公眾所接受。膜技術(shù)在廢水 處理中的應(yīng)用也向綜合利用方向轉(zhuǎn)變，一些新的膜過程不斷地得到開發(fā)研究， 如膜軟化、滲透汽化、膜蒸餾、支撐膜液、膜生物反應(yīng)器、仿生膜及生物膜等過程 的研究工作不斷深入。這些工作既以充分回收利用廢水中的有價資源為目的，又在一定程度上推進了廢水處理的深度，具有重大的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。4.2.1工業(yè)污水的處理（1）石化廢水處理。王立國等用中空纖維超濾裝置在勝利油田河口水站對處理油田含油污水進行了實驗，設(shè)計規(guī)模為1.5t/h,濾后水中的懸浮固體含量為0.56mg 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏

29、涼。/L,含油量為0.56mg/L，可滿足地滲透油層注水的水質(zhì)要求。2004年7月北京燕山石化年的污水回用項目采用超濾工藝。擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。（2）含重金屬廢水處理等。在電鍍加工和合金生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要大量水沖洗，在這些清洗水中，含有濃度相當高的重金屬如鎳、鐵、銅、鋅等。GSz neje*18用乳狀液膜法處理含重金屬錫的廢水，取得了較好的效果。奧地利一家公司利用乳狀液膜處理粘膠纖維廠含鋅廢水，能將含鋅濃度為350mg/L富倍數(shù)達100以上。Marr19等利用乳狀液膜處理粘膠纖維廠含鋅廢水，能夠?qū)U水中鋅的質(zhì)量濃 度從350mg/L降至5mg/L，并已在中試的基礎(chǔ)上進行了工業(yè)化。 王士柱等

30、建立規(guī) 模的類似裝置，在料液酸度較低的情況下，處理后鋅的質(zhì)量濃度可低質(zhì)5mg/L，符合國家排放標準，此系統(tǒng)中既可處理污水，又可回收資源。根據(jù)Marr及王士柱等估算，采用該技術(shù)回收1kg鋅，所需費用小于1kg鋅的價格，可見環(huán)保效益 與經(jīng)濟效益達到了統(tǒng)一。 賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。（3）造紙廢水。膜分離技術(shù)裝置可以在造紙工業(yè)中用于處理大量廢水，降低造紙 廠排放水的色度，生化耗氧量以及其他有害雜質(zhì)，并使部分水得以循環(huán)利用。在 處理污水的同時，還可以提取有用的物質(zhì)。潘碌亭20等采用無流動載體組成的乳 狀液膜法處理造紙黑液，取得了良好效果。朱瀟瀟21等采用微濾預處理，再用納 濾膜處理造紙廢水，微濾分離對溶

31、解性有機物不能很好的去除， 而在前處理中加 入絮凝后，則能有效降低COD，納濾膜能夠很好的降低硬度，去除水中各種離 子。塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。（4）有機廢水。劉國光22等用LMS-2為表明活性劑，煤油為膜溶劑，石蠟為膜增強劑，內(nèi)水相解吸劑為氫氧化鈉溶液的乳狀液膜體系處理醋酸質(zhì)量濃度為 1000mg/L的廢水，在適宜的操作條件下，醋酸的提取率可達96%以上，Wang23研究了用液膜法去除水溶液中的多種有機酸成分。裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。（5）其他廢水處理。沈陽化工研究院24所開發(fā)的液膜分離工藝從高濃度廢水中回 收可利用資源的技術(shù)于2000年獲國家科技進步二等獎，其研究主要著眼于用液 膜分離工藝從農(nóng)

32、藥廢水中回收酚，從含吡啶廢水中回收吡啶化合物，從含氰廢水 中回收氰化物，并采用液膜分離工藝處理染料廢水，均取得了良好的效果。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。張力等采用超濾加反滲透的工藝對含氰廢水進行二級處理，結(jié)果是對CN的截留率高于89% o李健等在對某針織廠印染廢水的二級生化處理出水的水質(zhì)進行 研究后，采用微絮凝過濾加反滲透脫鹽法進行處理，結(jié)果表明，反滲透系統(tǒng)出水水質(zhì)達到城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標準，可回用于該廠生產(chǎn)中。某玉 米加工廠采用厭氧消化超濾膜生物反應(yīng)器處理玉米加工廢水，COD去除率達到97%o 丁杭軍等采用一體式好氧中空纖維膜生物反應(yīng)器處理醫(yī)院污水，對氨氮的 平均去除率分別為80%和97

33、%，出水水質(zhì)良好。20世紀90年代，美國通用汽車 公司采用外置錯流管式超濾膜生物反應(yīng)器處理工業(yè)和生活混合廢水，系統(tǒng)出水 COD和BOD的質(zhì)量濃度分別低于 400mg/L和10mg/L。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。4.2.2城市生活污水處理城市人口的增多符合日前的社會發(fā)展形勢，但隨之而來的就有系列問題，其中水污染問題在城市問題中日益突出，集中處理城市污水成為水污染治理的首要 任務(wù)。2007年底我國城市污水處理廠的平均運行負荷率為65%，比2001年提高了 10%，還有很大一部分的污水處理廠的處理能力低下，沒有充分發(fā)揮作用。至2007年，在已建有污水處理廠的城市中，大約10%的城市污水處理廠運行負荷低于

34、30%25 o我國的城市污水處理還有很長的路要走。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。1967年世界上第一個采用MBR工藝的生活污水處理廠由美國的 Dorr Oliver 公司建成，處理能力為14m3/do 20世紀90年代中期日本有39座采用膜分離技 術(shù)的污水處理廠運行，100多座高樓采用MBR法將污水處理后回用于中水管道 26，這些系統(tǒng)的出水已達到深度處理的標準，而且系統(tǒng)占地小，管理方便，產(chǎn)泥 量很小。1997年英國公司建立了當時世界上最大的污水處理廠，處理能力為 2000m3/d，1999年又在Swanage建成了 13000m3/d的MBR污水處理廠27。瑣釙濺 曖惲錕縞馭篩涼。在我國，徐元勤等采用

35、規(guī)模為800m3/d的侵入式連續(xù)微濾膜裝置對城市污水 進行深度處理并回用。運行結(jié)果表明其出水水質(zhì)穩(wěn)定、良好、無色、無嗅，優(yōu)于 生活雜用水水質(zhì)標準。熊麗等發(fā)現(xiàn)孔徑在 0.1mm左右的篩絹作為載體形成的自 生生物動態(tài)膜在膜通量為13.9、16.7和20.8L/(m2.h)3種情況下均可穩(wěn)定運行30d 以上，對生活污水中的 COD去除率大于90%，出水COD為20-30mg/L,污水中 的懸浮固體幾乎被完全截留、分離、除水中未檢測到 SS。鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。4.3膜技術(shù)在特殊水處理中的應(yīng)用4.3.1在食品工業(yè)的應(yīng)用膜分離技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)始于 20世紀60年代末。首先是從乳品加工和啤 酒無菌過濾

36、開始的。隨后逐漸用于果汁、飲料加工、酒類精制、酶加工等方面。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。西歐是將膜技術(shù)用于食品工業(yè)起步最早、應(yīng)用最廣泛的地區(qū)。 20世紀80年 代以來，日本對這方面開始重視，美國、澳大利亞、加拿大等國也緊隨而上，進 展極為迅速。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。我國在膜分離用于食品加工的開發(fā)方面，相對較滯緩。多年來基本上僅停留 在某些酶制劑的生廠上。近年來，步子在加快、特別在飲料行業(yè)，發(fā)展很迅速。峴揚爛滾澗輻灄興渙藺。膜分離與傳統(tǒng)的食品工業(yè)中的加工技術(shù)相比，有以下三個特點。第一，節(jié)能。食品工業(yè)中，首先碰到的是脫水問題。往往先要濃縮、除去大 量水分后才能進一步加工。食品工業(yè)中傳統(tǒng)的脫水方法是蒸發(fā)，

37、這需要吸收大量 的熱。用膜分離方法脫水，沒有這個相變，所以能量消耗就大大降低。詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。第二，能做到最大限度保留原有的營養(yǎng)成分。 在食品加熱蒸發(fā)過程中，由于 溫度升高，很多不耐熱的營養(yǎng)成分被破壞。 膜分離是在常溫下進行脫水的，如有 需要，還可以把操作溫度降至室溫之下。 所以食品用膜技術(shù)脫水，可以把食品中 的營養(yǎng)成分全部或大部分保存下來，基本上做到原汁原味。這樣，加工出來的產(chǎn) 品，可以提高檔次，使產(chǎn)品升值。 則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。第三，可以簡化工藝流程和操作步驟。傳統(tǒng)的飲料生產(chǎn)是用巴氏殺菌和添加 化學防腐劑的方法來使產(chǎn)品達到食品衛(wèi)生要求。 用微濾膜技術(shù)可以代替巴氏殺菌 和添加化學防腐

38、劑。另外，傳統(tǒng)的果汁澄清先是在反應(yīng)缸中加酶處理，然后過濾 或離心。時間長、占地面積大、成本高。若用超濾技術(shù)，可以減少反應(yīng)缸、泵、 壓縮機、離心機等設(shè)備，節(jié)省硅藻土或其他助濾劑和酶制劑， 降低操作費用和人 工費用，并可提高果汁產(chǎn)量和減少廢渣。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。4.3.2在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用醫(yī)藥行業(yè)所用的藥劑、溶液、注射用水必須是殺菌的，采用膜分離技術(shù)可經(jīng) 濟方便的去除水中的細菌微生物和懸浮物，制備無菌液體。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。輸液劑是大量輸入液體的一種注射劑，是補充、調(diào)節(jié)病人體內(nèi)水、電解質(zhì)及酸堿平衡的必備藥品。由于水中的懸浮物、鹽類、微生物、熱源等往往會引起細 菌感染。國營華陽河制藥廠經(jīng)采

39、用無錫市超濾設(shè)備廠生產(chǎn)的切割分子量為6000道爾頓的NUF-6000中空纖維超濾裝置于輸液制備生產(chǎn)線上后，情況大為改善， 水之非常穩(wěn)定。20世紀90年代初，國內(nèi)首次從國外購置膜空氣凈化設(shè)備，并逐 步擴大應(yīng)用范圍，為發(fā)酵工業(yè)徹底解決氣體凈化技術(shù)落后， 帶來了希望，迄今為 止，膜氣體凈化技術(shù)在一些企業(yè)中大量應(yīng)用的情況證明，此項技術(shù)是當今國際上最先進、最理想的。它具有極高的氣體凈化質(zhì)量，使用中安全、可靠、穩(wěn)定，可 充分滿足現(xiàn)在的發(fā)酵工業(yè)的所有操作條件。稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。膜分離技術(shù)在藥品生產(chǎn)上的應(yīng)用非常廣泛，如天津大學在華北制藥廠的協(xié)助 下，對超濾工藝用在青霉素提煉精制過程中除去蛋白質(zhì)的應(yīng)用；透析

40、膜分離技術(shù)在人工腎的應(yīng)用；膜蒸餾法在人參露和洗參水的分離濃縮等。陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。4.3.3其他應(yīng)用膜分離技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，而且還在不斷擴展中，還有以下重要的應(yīng)用。（1）膜與生物技術(shù)。生物產(chǎn)品加工過程一般都包括了原料滅菌預處理、生物反應(yīng)、以及反應(yīng)的檢測控制和產(chǎn)品的分離、提純、濃縮等步驟。膜技術(shù)幾乎可以 用于生物產(chǎn)品加工過程的各個階段和所有步驟。 膜技術(shù)在發(fā)酵過程中擁有重要作 用，可提高發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中的水回收率、降低產(chǎn)品濃縮中的能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和回收率、處理高濃度有機廢水等；膜生物反應(yīng)器可改變生物反應(yīng)歷程， 提高生 物反應(yīng)效率；生物膜傳感器處理信息的能力。溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。（2）膜在國

41、防軍事的應(yīng)用。誰是保障軍隊戰(zhàn)斗力的重要物資，特別是缺水和水質(zhì)惡化地區(qū)，給水保障猶如軍隊的生命線。艦艇人員的日常生活用水和動力裝 置所需淡水，除淡水艙帶以外，全靠海水淡化供給，膜分離技術(shù)海水淡化被廣泛 應(yīng)用于艦艇上；膜分離技術(shù)用于野戰(zhàn)排供水，可提供生活用水，并可用于野戰(zhàn)醫(yī) 院的處理醫(yī)院污水，及時回收污水進行再利用。鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團藺。（3）膜在交通、運輸方面的應(yīng)用。大型的船只需要膜分離技術(shù)供應(yīng)水；油槽船防爆使用膜式富氮空氣發(fā)生裝置清洗，提高長距離、長時間運輸?shù)陌踩?；鐵 路蒸汽機車鍋爐用水、內(nèi)燃機車冷卻用水及鐵路系統(tǒng)的蓄電池電解用水，對水質(zhì)均有特點要求，都需要膜分離技術(shù)對水質(zhì)進行分離處理。懨俠

42、劑鈍觸樂鷴燼觶騮。5結(jié)論和展望在當今世界水處理業(yè)朝著以開發(fā)水資源 （即廢水回用）與保護環(huán)境的方向發(fā) 展。膜分離技術(shù)由于具有節(jié)能、設(shè)備簡單、運行費用低等優(yōu)點，在水處理領(lǐng)域的 研究及應(yīng)用將會日益廣泛。近年來國內(nèi)外研究者開展了這方面的研究， 并取得了 一定進展。隨著膜材料性能的改進、價格的降低以及技術(shù)的成熟，如在膜材料改 性方面的等離子法、表面活性劑法、紫外輻射法、高分子合金法等，膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用完全有可能取代常規(guī)水處理工藝，在供水處理和污水處理方面發(fā)揮出更有意義的作用。同時在食品工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、石油化工、環(huán)境工程等方面也 將發(fā)揮更重要的作用。謾飽兗爭詣繚鮐癩別濾。目前，我國膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分的迅

43、速，但也應(yīng)該清醒的認識到與發(fā)達國家的差距。從數(shù)量上，我國已超過美國或日本，但是有代表性的高科技膜產(chǎn)品很少；我 國的分離膜品種少、性能低、規(guī)格不全，一些高性能膜還需要進口；膜分離技術(shù) 應(yīng)用上的一些重要配套設(shè)備，國內(nèi)提供不出高質(zhì)量產(chǎn)品，必須靠進口；在應(yīng)用領(lǐng) 域上，深度和廣度都不夠，別人已經(jīng)廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域我國還剛剛起步；在科研、 開發(fā)工作方面，我國較長一段時間中，存在著低水平重復的現(xiàn)象，多數(shù)項目屬于 追趕類型，缺乏創(chuàng)新，經(jīng)費投入長期不足。咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。為此，我們應(yīng)盡快改善以上情況。首先，要盡快在我國形成一個完整的、高 水平的膜工業(yè)體系；第二，抓重點，進一步推廣膜技術(shù)在我國國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的 應(yīng)

44、用；第三，組織力量攻關(guān)，加強創(chuàng)新研究；最后，加強學術(shù)交流，成立全國膜 學會。這樣，我們才能在全球膜行業(yè)的高速發(fā)展中取得進步，并趕上發(fā)達國家的腳步，成就我國膜技術(shù)科學的輝煌?，撝C齷蘄賞組靄縐嚴減。參考文獻1 簡武，馮瑋雋，沈玲玲膜分離技術(shù)在水處理中的研究及應(yīng)用進展環(huán)境保護部 南京環(huán)境科學研究所.2012,3麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。2 鄭領(lǐng)英，王學松.膜技術(shù).北京：化學工業(yè)出版社.2000,( 11)： 2.3 于丁一，宋澄章，李航宇.膜分離工程及典型設(shè)計實例.北京：化學工業(yè)出版社.2005,(1):133納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。4 楊座國.膜科學技術(shù)過程與原理.華東理工大學出版社.2009,(8)：

45、 1.邵剛.膜法水處理技術(shù)及工程實例M.北京:化學工業(yè)出版社，2002 安樹林.膜科學技術(shù)實用教程.北京:化學工業(yè)出版社.2005:587 Raute nbach R,Groschl A.Separati on Pote ntial of Nano filtrati onMembra nes.Desal in atio n.1990,73-845風攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。8 Bergma n R A. Membra ne Softe ning Versus Lime Softe ning in Florida.Desali natio n ,1995 ,102 :11- 24.滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。9