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摘要：水是生命之源，也是生存之本，人们的生产和生活都离不开水。然而地球上大部分的水都是不可用水，可用水的比例仅占总量的3%，随着人口的增长，对水的需求也逐渐加大，现有的水资源已经不能满足人们的生活所需，目前迫切需要研究新的转换技术，增加淡水储量。膜分离技术就是将海水和工业废水经过反复加工处理，使之成为可用水的有效方法之一，在工业生产中得到了广泛的应用。本文将论述膜分离技术在水处理中的具体应用。
关键词：水处理；膜分离技术；应用
膜分离技术是近年来新兴的水处理技术，经过了数十年的发展现已拥有了较为完善的加工体系，尤其是对海水、苦咸水及工业废水的处理取得了突破性的进展。但是膜分离技术仍然存在着一些缺陷，例如膜污染问题、浓差极化问题以及能耗问题仍然困扰着广大企业，这也是膜分离技术未来研究的主要课题，只要将这些问题一一解决，相信膜分离技术必然有着更加广阔的发展前景。
一、膜分离技术在水处理中的应用
膜分离技术是通过特殊的处理方法将水与杂质微粒过滤分离的一种高科技技术，常用的有电渗析膜、扩散渗析膜、纳滤膜和反渗透膜，其中，纳滤膜和反渗透膜因具有良好的过滤性质得到了普遍的应用。由于纳滤膜带有电荷，可以吸附多价盐离子，而纳滤膜有良好的截留性，几乎可以滤除水中所有的杂质，所以在实际应用中应根据膜材料的材质和性能选择正确的分离技术，以取得事半功倍的效果。应用膜分离技术处理海水、苦咸水和工业废水，能使水和无机盐、矿物质、氨基酸分离，滤除污染物，并将可回收物质二次利用，水经过多次加工后较为纯净，可用于饮用。
1、海水和苦咸水
应用膜分离技术处理海水和苦咸水是获取淡水的主要途径之一，该技术的要点是运用反渗透膜滤除海水和苦咸水中的无机盐，即可获得纯净的淡水，这一技术在我国的沿海地区和西北地区都得到了大力推广和应用，有效的解决了当地居民的吃水问题。纳滤膜的优势主要体现在水质软化方面，不需要创造特殊的高压的环境，纳滤膜的选择透过性决定了其在常压下也可高效的滤除水中的杂质和有机物，降低水的硬度，故而纳滤膜的技术成本比反渗透膜要低。
2、工业废水
（1）电镀废水
电镀废水是工业生产时清洗机床和电镀件产生的废水，也是工业中常见的废水类型。电镀废水中含有大量的Zn、Cu、Ag、Au等金属离子，这些金属离子会严重污染水质，甚至会产生致癌物质威胁人们的身体健康，必须经过严格的处理。电镀废水的处理过程为：首先在电镀废水中添加化学试剂，然后沉降、过滤，用活性炭吸附杂质和颗粒物，最后用反渗透膜将金属离子截留在膜上，就可以得到较为纯净的淡水。因为某些化学试剂能够与金属离子发生化学反应生成沉淀，提高了金属离子的沉降率，所以应根据金属离子的特点合理使用试剂。纳滤膜的使用方法与反渗透膜类似，也需要经过一系列的预处理流程。值得注意的是，反渗透膜不能完全吸收金属离子，在使用一段时间后膜的截留性会大幅度的下降，因此经过反渗透处理后的水仍需要经过进一步的加工才能饮用。
（2）纺织印染废水
纺织印染废水主要来源于布料的印染和洗涤，纺织行业通常需要使用化工产品给布料上色，使得废水中含有大量的工业色素、重金属离子和其他有毒有害物质，其中Mg、Ca离子是主要的污染物，如果不对纺织印染废水加以处理，直接将其排放到河流和土壤中，就会给生态环境造成严重的破坏。将纳滤膜、反渗透膜和其他处理方法进行对比，发现虽然纳滤膜的使用寿命长，但是对低价离子的处理效果较差；尽管反渗透膜的使用寿命短，可是对金属离子的去除效果较好，而且这两种处理技术比其他方法具有更大的优势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将处理成本和处理效果综合考虑，应用纳滤膜和反渗透膜对纺织印染废水进行处理都可以达到标准，企业可以根据实际的生产环境从中选择适宜的处理技术。
（3）食品行业废水
食品加工行业在生产时也会产生废水，企业往往将废弃原料直接排放到水中，造成了水源的污染。由于废弃原料中含有大量的有机物，所以食品行业废水中蛋白质、氨基酸、糖类的含量较高，这些物质大部分都可以回收再利用，只需将有机物、无机盐和水分离即可。食品行业废水通常用纳滤膜处理，纳滤膜可以让无机盐和水通过薄膜，将有机物留在薄膜上，从而达到有机物、水和无机盐的完全分离。与之相比，反渗透膜无法将有机物和无机盐分离，会将二者都留在薄膜上，不能达到回收要求。因此纳滤膜对食品行业废水的处理效果要优于反渗透膜。
（4）化工废水
膜分离技术应用在化工废水处理中，能够将水中的金属离子过滤出来，实现水资源和化工资源的回收利用。一般来说，在处理化工废水时，膜分离技术通常需要与其他技术结合使用，例如添加化学试剂、沉淀、吸附等等，才能对金属离子最大化的回收。因为膜分离技术是无污染的绿色环保技术，不会对水质造成二次污染，所以可以对化工废水实施有效的净化。
（5）其他废水
除了上述介绍的几类工业废水之外，常见的工业废水还有火电厂、垃圾场以及煤炭开采排放的废水废液，这些废水也会污染周围的环境。将反渗透膜和纳滤膜应用到这些废水的处理中，并结合多样化的预处理技术，可以有效的截留大分子物质，净化水源，同时产生的成本也远远低于其他处理技术。由此可见，膜分离技术在水处理中具有极高的实践应用价值。
二、存在问题
1、膜污染
膜污染是由被截留的颗粒、悬浮液、大分子和盐等在膜表面和膜内的不可逆或可逆吸附、沉淀、结垢及形成滤饼等造成的。海水苦咸水中的钙盐、硫酸盐和硅酸盐，废水中的有机大分子物质均会导致膜污染。可以在膜分离操作前完善预处理，保证进水水质，分离操作后选择最佳的清洗剂和清洗方法，清除膜上残留的污染物。此外，还可研发新型材料以及新的制膜方法，使膜能够具有更强的抗污染性。
2、浓差极化
浓差极化可导致膜表面渗透压增高，致使溶剂通量减少而溶质通量增加，降低分离效果。减小浓差极化可以采取以下方法：一是优化和改变膜元件及膜系统结构设计，如在卷式膜组建中加设挡板网栅突起物等阻碍物作为湍流促进器，设计弯曲流道等；二是在膜分离的过程中采取一定的措施，如降低料液浓度，加入颗粒物或气泡，降低压力或采用脉冲压力或流速等方法。
3、成本
除膜污染外，反渗透和纳滤膜元件的成本也是阻碍其应用的主要原因。目前，中国国产膜元件性能难以达到要求，进口膜元件价格高昂，使膜分离技术在部分领域难以得到推广。反渗透系统中所配备的高压泵需要较高的能耗，这也是反渗透法所得产品成本较纳滤法高的原因之一。而纳滤膜可在较低压力下实现大部分高价盐和污染物质的高截留率，故在出水要求不很高的领域，使用纳滤膜代替反渗透膜，可以满足水质要求，降低能耗。
小结：膜分离技术的研发和应用不仅增加了我国淡水的储备量，实现了资源的回收利用，而且有效的改善了生态环境，促进了人与自然的和谐共生，是促进我国可持续发展进程的重要保障。我们应加大膜分离技术的研究，将研究重点放在提高膜的抗污染性能，降低膜的成本上，并将膜分离技术推广到其他领域，使膜分离技术获得更大的发展空间，促使绿色环保的生产理念渗透到各个企业中，从而真正实现绿色生产，文明生产。
参考文献：
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[3]王华,刘艳飞,彭东明,王福东,鲁曼霞.膜分离技术的研究进展及应用展望[J].应用化工.2013(03)
论文作者:张玉丹
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
标签：滤膜论文; 废水论文; 技术论文; 膜分离论文; 离子论文; 反渗透膜论文; 工业废水论文; 《电力技术》2016年第3期论文;