淺談膜分離技術(shù)及其在水處理中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
利用膜分離技術(shù)分離純化物質(zhì)需要具有選擇透過特性的多孔薄膜，這種薄膜具有分離效率高且分離過程簡單、操作靈活、能耗低、化學(xué)藥劑用量少、環(huán)保污染小、操作條件溫和、設(shè)備穩(wěn)定、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，能有效解決傳統(tǒng)分離技術(shù)中的問題，因而逐漸替代了傳統(tǒng)的分離技術(shù)而被人們廣泛接受和應(yīng)用。目前，膜分離技術(shù)已經(jīng)在水處理、食品加工、化工生產(chǎn)、生物制藥以及環(huán)保、能源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用并帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
1 膜分離技術(shù)的原理
在外力的作用下，利用具有選擇透過特性的天然的或人工合成的多孔薄膜，有選擇性地讓小分子物質(zhì)通過分離膜，而阻止大分子物質(zhì)的通過，從而實(shí)現(xiàn)對多組分物質(zhì)的分離和純化。
此外，分離過程會(huì)受到膜面流速、溫度、壓力、濃度、電勢差等因素的影響。
2 膜分離技術(shù)的分類
根據(jù)分離膜具有的不同構(gòu)造和功能，一般將膜分離技術(shù)分為微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）四種。
2.1 微濾（MF）
作為較早使用的膜分離技術(shù)，微濾用于在壓力差推動(dòng)下對氣相或液相物質(zhì)進(jìn)行分離純化，分離過程中利用多孔網(wǎng)狀微濾膜的篩分作用，在靜壓差的驅(qū)動(dòng)下截留氣體或液體中的微粒、細(xì)菌及其他污染物，從而對物質(zhì)進(jìn)行分離純化。微濾技術(shù)制備方便，價(jià)格便宜，應(yīng)用范圍廣，目前在食品工業(yè)、水處理領(lǐng)域以及含油廢水中油、脂等雜質(zhì)的分離過程中已被廣泛應(yīng)用。
2.2 超濾（UF）
與微濾技術(shù)相似，超濾的原理是基于壓力差的篩分作用。通過具有選擇透過性的多孔超濾膜除去水分子中的蛋白質(zhì)、膠體、微生物等生物大分子或較小微粒，主要用于除去液體中的大分子物質(zhì)。超濾技術(shù)被廣泛應(yīng)用于飲用水凈化、工業(yè)廢水處理及醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。
2.3 納濾（NF）
納濾是以壓力差為驅(qū)動(dòng)力的一種新型膜分離技術(shù)，納濾膜是帶電荷的多孔薄膜，膜孔徑大約為1nm，能夠截留溶液中納米級(jí)的顆粒物質(zhì)，因而稱為“納濾”。納濾膜是帶電荷的多孔薄膜，因此納濾的作用原理主要是電荷作用和篩分作用，分離過程受膜電荷性和孔徑大小的影響。納濾技術(shù)主要應(yīng)用于飲用水的軟化乙基礦泉水的純化，也可以對廢水進(jìn)行脫色。
2.4 反滲透（RO）
反滲透技術(shù)以壓力差為推動(dòng)力，利用反滲透膜的選擇透過特性，通過在高濃度溶液側(cè)施加大于溶液滲透壓的外壓力，使溶劑分子透過反滲透膜流向低濃度的一側(cè)，從而對混合物進(jìn)行分離，除去無機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)。利用反滲透技術(shù)能獲得較高的除鹽率和水的回用率，目前被廣泛應(yīng)用于海水、苦咸水淡化及飲用水處理和中水回用領(lǐng)域中。
3 膜分離技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用
對飲用水處理，主要是為了除去水中的常見雜質(zhì)污染物、細(xì)菌等病原微生物以及重金屬等有害成分，保留對人體有益的礦物質(zhì)。利用膜分離技術(shù)對飲用水進(jìn)行處理，分離膜的選擇透過特性可以有效地對水體中的多組分物質(zhì)進(jìn)行分離純化，以達(dá)到人體可使用的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，膜分離技術(shù)也可以降低飲用水的濁度和色度，提高飲用水的質(zhì)量。與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，利用膜分離技術(shù)對飲用水處理，具有簡單高效、耗能低、化學(xué)藥物使用量很小等優(yōu)勢，因而已經(jīng)逐漸替代傳統(tǒng)水處理技術(shù)在國外的水處理中被廣泛使用。
4 膜分離技術(shù)在海水淡化中的應(yīng)用
淡水資源匱乏是大部分 都面臨的問題，我國更是缺水大國，雖然海洋面積廣闊，水資源豐富，但是水中含有大量鹽類物質(zhì)，無法直接做飲用水使用。因此，需要通過海水淡化降低海水中的鹽分才能被人類直接飲用。電滲析法、蒸餾法、反滲透法是目前常用的三種海水淡化方法。與前兩種方法相比，反滲透法具有耗能少、效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，反滲透技術(shù)的使用降低了海水淡化成本。目前，反滲透法已經(jīng)成為海水淡化中應(yīng)用較廣泛的技術(shù)。
5 小結(jié)
膜分離技術(shù)作為一門新型的分離、濃縮、純化技術(shù)，在生產(chǎn)生活中有重要作用。膜分離技術(shù)不僅能純化處理飲用水，還能淡化海水、處理工業(yè)和生活廢水，在很多領(lǐng)域都有極大的發(fā)展?jié)撃?。目前，我國的膜分離技術(shù)雖然已經(jīng)取得了進(jìn)步，但總體上仍處于上升的發(fā)展階段，需要研究人員加大研究力度，不斷完善與突破，使我國的膜分離技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)入新階段，為人類帶來更加顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
