膜分离技术在水处理中的应用

1、膜分离技术在水处理中的应用 膜分离技术在水处理中的应用 摘要： 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。膜技术在水处理中应用是利用水溶液(原水) 中的水分子具有透过分离膜的能力，而溶质或其他杂质不能透过分离膜，在外力作用下对水溶液(原水) 进行分离，获得纯净的水，从而达到提高水质的目的。本论文介绍了膜分离技术及其特点,对膜分离技术进行了分类, 同时阐述了反渗透、超滤、纳滤、微滤、电渗析这些常规膜分离技术的研究和在

2、水处理技术中的应用情况,提出了膜分离技术研究方向和应用前景。 关键词：膜，膜分离技术，水处理。 1 一、膜技术的发展 1748 年法国阿贝、诺伦特首次揭示了膜分离技术现象；1863年杜不福特制成第一个膜渗析器，开始膜分离技术新纪元；1950年朱达制成具有实用价值的离子交换膜；1953 年美国里德教授在ows 开始反渗透的研究；1961 年美国hevens公司首先推出管式膜组件制造法；1964 年美国通用原子公司研制出螺旋式反渗透组件；1967年美国杜邦公司研究出尼龙-66中孔纤维膜组件；1968 年美籍华人黎念之研制成具有实用价值的乳化液膜；1970年e.卡斯勃尔研制成含流动载体的液膜，使膜技

3、术提高到创新水平1。 在我国，1965年开始反渗透的研究，1975年开始超滤研究，至今已走过40多年历程，与国际基本同步，成为仅次于欧美、日本的膜技术大国，在反渗透、超滤、微滤、纳滤、电渗析、气体分离膜、无机膜、渗透气化等领域都进行了成功的研究并已形成市场化工业体系，生产企业300多家，年工业总产值近30亿元。现由于源水日益匮乏、污染，膜技术逐步进入给水处理中。xxxx年代中期，美国杜邦集团，法国利昂水务，德利满集团把微滤膜、超滤膜（uf） 、纳滤膜(nf) 、高超滤膜(huf) 、低超滤膜(luf) 等技术应用到自来水厂处理饮用水；美国1987 年在key stone colo建成第一个微滤

4、(mf)水厂。我国宁波、东莞市局部供水系统也使用了膜技术。但从利用膜技术建第一个净化分厂方面来讲，我国的研究、生产与应用已经落后于先进国家。现在膜技术更加成熟，在自来水制造工艺上使用更加广泛，规模更大2。 膜分离技术受到世界各技术先进国家的高度重视,近30 年来,美国、加拿大、日本和欧洲技术先进国家,一直把膜技术定位为高新技术,投入大量资金和人力,促进膜技术迅速发展,使用范围日益扩大。膜分离技术的发展和应用,为许多行业,如纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化,电l 由于分离膜具有选择透过特性, 所以它可使混合物质有的通过、有的留下。但不同的膜分离过程使物质留下、通过的原理有的类似, 有的完全不一样。

5、总的说来, 分离膜之所以能使混在一起的物质分开, 不外乎两种手段。 (1) 根据混合物物理性质的不同主要是质量、体积大小和几何形态差异, 用过筛的办法将其分离。微滤膜分离过程就是根据这一原理将水溶液中孔径大于50 nm的固体杂质去掉的。 (2) 根据混合物的不同化学性质。物质通过分离膜的速度取决于以下两个步骤的速度, 首先是从膜表面接触的混合物中进入膜内的速度(称溶解速度) , 其次是进入膜内后从膜的表面扩散到膜的另一表面的速度。二者之和为总速度。总速度愈大, 透过膜所需的时间愈短; 总速度愈小,透过时间愈久。例如反渗透一般用于水溶液除盐。这是因为反渗透膜是亲水性的高聚物, 水分子很容易进入膜

6、内,在水中的无机盐离子则较难进入, 所以经过反渗透膜的水就被除盐淡化了。 2、膜分离技术的特点4 1) 膜分离过程不发生相的变化,与其它方法相比能耗较低,因此又称节能技术。 2) 膜分离过程是在常温下进行的,因而特别适于对热敏感的物质,如对废水中有价值的重金属、化学药品、生产原料等的分离、分级、浓缩与富集过程。而用膜法处理饮用水,其出水水质只取决于膜自身的性质,如膜孔径、膜的选择性等,与原水水质无关。 3) 膜分离技术不仅适用于有机物和无机物、病毒、细菌的广泛分离,而且还适用于许多特殊溶液体系的分离,如溶液中大分子与无机盐的分离,一些共沸物或近沸点物系的分离等,而后者是常规方法无能为力的。 4

7、) 膜分离是一种物理过滤过程,故不会产生副产物。 5) 膜分离法分离装置简单,操作容易且以控制,便于维修且分离效率高。作为一种新型的水处理方法与常规水处理方法相比,具有占地面积小,处理效率高等特点。 3 三、膜分离技术简介 1、膜分离技术的分类 以压力为驱动力的膜分离技术有反渗透、纳滤、超滤和微孔过滤。膜分离性能按截留分子量(mwc) 大小进行评价,具有较小的mwcs 可去除水中较小分子量的物质。ro 的mwcs 为100xxxx年代后期出现的一种新型工程塑料,由双酚a 和4 ,4- 二氯二苯砜缩合制得,具有优良的化学稳定性、热稳定性和机械性能,聚偏氟乙烯也以良好的溶剂相溶性、聚醚砜以狭窄的孔径分布谱图而出众,得到广泛应用。制膜材料除了以上的有机聚合物材料外,无机uf 膜和无机mf膜也已投入工业化生产。主要有陶瓷材料(氧化铝和氧化锆) ,还可用玻璃、铝、不锈钢和增强的碳纤维作为膜材料,所有这些材料都具有比有机聚合物更好的化学稳定性、耐酸碱、耐高温、抗微生物能力。 强及机械强度大等优点。无机膜产业化处于世界前列的是日本和美国,日本近年来大力开发具有超滤性能的多孔陶瓷膜,在某些方面处于世界领先水平。碍子公司是日本最大的陶瓷膜生产厂家,其代表性产品是1988 年开发成功的直径为30 mm , 19 孔,小孔内径为4mm 的蜂窝状陶瓷膜;1989 年