膜技术及其在水产业中的应用

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1、膜技术及其在水产业中的应用五洪波1李梅1张晓玉21山东建筑工程学院环境工程系，山东，济南，2500142陕西省现代建筑设计研究院，陕西，西安710048[内容摘要]介绍膜分离技术的发展概况、工作原理以及膜分离技术的分类和特点，重点论述膜分离技术在给水和污水处理方面在国外的应用状况，分析我国膜分离技术的应用现状和发展趋势，提出膜技术在水处理行业中将会有巨大的市场和竞争力。[关键词]膜分离技术；水处理；深度处理1、膜技术的发展概况膜分离技术是20世纪50年代发展起来的一门高技术学科，70年代后在各个工业领域中得到大规模的应用。近几年来，膜技术发展很快，首先是在水处理方

2、面得到应用，而后在冶金、石油、化工、食品、医药等许多领域推广应用。1950年，W.Juda制成了具有使用价值的离子交换膜,促进了合成膜技术的发展,从此扩散渗析和电渗析技术相继问世：1953年美国佛罗里达大学的Reud教授开始进行反渗透的研究；1960年Loeb和Sourirajan教授制成了第一张高脱盐率的醋酸纤维素膜，为反渗透和超滤膜的分离技术奠定了基础；1961年美国Hevens公司首先提出管式膜组件的制造方法；1964年通用原子公司研制出螺旋式反渗透组件；1965年美国加利尼亚大学制造出用于苦咸水淡化的管式反渗透装置；1967年到1970年美国Dupont公

3、司研制出几种膜材料的中空纤维膜组件，从此反渗透技术中美国得到迅猛的发展。随后在世界各地相继应用，其间微滤和超滤、液膜也得到相应的发展。我国1958年开始进行离子交换膜的研究，并对电渗析法淡化海水展开了实验研究。1966年我国开展了反渗透膜的研究，1975年进行了超滤的研究，现在膜技术己在海水淡化、苦咸水淡化、纯水制备、给水处理、废水处理及一些化工过程得到应用。1976年开始相继开展了液膜技术的研究，目前膜技术在废水处理和化工方面开始向实用化阶段发展。2、膜分离技术的特点2.1膜技术的分类膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过方法的统称,常用的膜分

4、离技术有:反渗透(RO)、纳滤（NF）、微孔过滤（MF）、超滤（UF）、渗析、电渗析、渗透蒸发、液膜等，其技术参数见表1.膜技术驱动力分离原理膜构造相12微滤压力筛分大孔超滤压力筛分中孔纳滤压力筛分（溶液扩散、排斥）微孔反渗透压力溶液的扩散、排斥密集型渗透蒸发活度（分压）溶液的扩散密集型膜蒸馏活度（温度）蒸发大孔渗析活度（温度）扩散中孔点渗析电位差离子交换离子交换器液体液体液体液体液体液体液体液体液体气体液体液体液体液体液体液体2.2膜技术分离比较在水处理技术中常用的膜分离技术是以压力为推动力反渗透、纳滤、超滤以及微孔过滤。由于膜分离水中杂质的主要原理是机械筛分，

5、出水水质仅仅依据膜孔径的大小，与原水水质以及运行条件无关，膜分离技术的特点是能提供稳定可靠的水质，分离效率高，操作简单，能耗低。反渗透膜运行压力高，有截留性，能将大多数无机离子从水中去除，脱盐、浓缩效果好；纳滤膜具有松散的表面结构，对低浓度的盐类有很高的去除效果，可在较低的压力下实现较高的水通量，它对有机污染物、THMs、DBPs和天然有机物有非常好的去除效果，但由于去除大部分硬度，出水会对管网产生腐蚀；超滤膜虽无脱盐性能，但能截留水中的细菌、病菌、胶体和大分子微粒，而水和低分子量溶质则允许透过膜超滤膜的平均孔径介于反渗透膜与微孔过滤膜，超滤膜的平均孔径介于反渗透

6、膜与微孔过滤膜之间，超滤和微孔过滤运行压力低，它们之间只是孔径不同，都可截留水中大部分悬浮物、胶体和细菌，其作用相当于以除浊为目的的传统处理工艺，不仅适合处理地下水、也适合处理地面水。反渗透、超滤、微孔过滤之间的差别见表2。表2反渗透、超滤、微孔过滤之间的比较项目反渗透超滤微孔过滤膜孔径2~3nm以下5nm~0.1μm0.22~10μm操作压力（MPa）2~7mm以下0.1~1.00.1~0.21nm以下分子量300~30000主要分离对象的无机离子的大分子以及细菌、细菌、粘土及小分子病毒、胶体等微粒等颗粒2.3膜材料制造膜的材料、主要有有机聚合物、陶瓷以及其它材

7、料。第一代有机合成膜是醋酸纤维膜，这类膜对pH值、温度适应范围小，易被化学清洗剂腐蚀。第二代膜是以聚砜为代表的有机合成膜，这类膜对酸碱、温度适应性范围大，抗腐蚀和氧化性能强。第三代膜是以陶瓷为代表的无机膜.与以上两种相比,陶瓷膜具有更好的化学稳定性,耐酸性、抗微生物能力强以及耐高温等优点。陶瓷膜只有管式组件，其最主要的优点是能处理含有较大颗粒悬浮物的杂质的原水而不堵塞通道，很适合净水厂处理。膜组件有平板式、管式、卷式和中空纤维四种。卷式和中空纤维膜过滤面积大，管式的进水通道容易堵塞，目前膜分离净水厂使用的都为中空纤维膜，少数使用无机膜。2.4其它膜处理技术渗析、电

8、渗析技术常