膜技术在水处理中的应用前景

1、膜技术在水处理中的应用前景王振宇膜技术在水处理中的应用前景Applicati on Prospect Of Membra ne Seperate Tech no logy In Water Treatme nt王振宇（沈阳环境科学研究院沈阳110016）摘要介绍了膜分离技术的定义，种类，膜技术的应用领域及国内发展动态。|!关键词膜技术过滤渗透 辭广临；I * ji片能八魅.¥ i 響弐二冷"4 1-.眉7L匕 7i '|j ' I 片一Ar务冬.同'r ； )i1.u 1Abstract This paper introduced the defin

2、ition and category of membrane seperate technology. Also ,the applied field and 一.fl" 飞 A%”飞*7、：、rldevelopmental trend in China are summarized.屯息弋覽论 迪:诰 制Key words Membrane Seperate Technology Filtration Permeation21D 1994-2009 ChinaJomrnil OtelfiMiic Puhlisbihg FLous All rights rciizved. hUprw

3、 ww.tniki.titl膜技术在水处理中的应用前景王振宇#D 1994-2009 ChinaJomrnil OtelfiMiic Puhlisbihg FLous All rights rciizved. hUprw ww.tniki.titl膜技术在水处理中的应用前景王振宇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，电子工业、制药和 生物工程、环境保护、食品、化工、纺织等工业，高

4、质 量地解决了分离、浓缩和纯化的问题，为循环经济、 清洁生产提供依托技术。1膜分离技术简介1. 1膜的定义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。1. 2膜的种类分离膜包括：反渗透膜（0.00010. 005um）, 纳滤膜（0. 0010. 005um）超滤膜（0. 0010. 1 m）微滤膜（0. 11um）、电渗析膜、渗透气化膜、 液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的 分离机理，不同的设备，有

5、不同的应用对象。膜本身可以由聚合物，或无机材料，或液体制 成，其结构可以是均质或非均质的，多孔或无孔的， 固体的或液体的，荷电的或中性的。膜的厚度可以 薄至100卩m ,厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结构和功能，需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心 研究课题，也是各公司严格保密的核心技术。1. 3膜分离技术的定义把上述的膜制成适合工业使用的构型，与驱动设备（压力泵、或电场、或加热器、或真空泵）、阀门、 仪表和管道联成设备。在一定的工艺条件下操作 ， 就可以来分离水溶液或混和气体。透过膜的组分被称为透过流分。这种分离技术被称为膜分离技 术。2膜技术的应用领域2. 1 供水2. 1

6、. 1高质量饮用水供给随着水体的污染和人民生活水平提高，人们越来越希望得到高质量的 饮用水供给。采用活性炭吸附过滤和超滤结合制 取高质量饮用水，设备投资少，制水成本低，是优质 饮用水制备的经济有效方法，具有广阔的市场前景。22D 1994-2009 ChinaJomrnil OtelfiMiic Puhlisbihg FLous All rights rciizved. hUprw ww.tniki.titl膜技术在水处理中的应用前景王振宇#D 1994-2009 ChinaJomrnil OtelfiMiic Puhlisbihg FLous All rights rciizved. hUp

7、rw ww.tniki.titl膜技术在水处理中的应用前景王振宇收稿日期:2004 - 11 - 10作者简介：王振宇（1955 -）,男,吉林市人，高级工程师#D 1994-2009 ChinaJomrnil OtelfiMiic Puhlisbihg FLous All rights rciizved. hUprw ww.tniki.titl膜技术在水处理中的应用前景王振宇环境保护科学 第31卷 总第128期 2005年4月#© J994-2GG9 ChinaJonirnal ESleelrimie Puhlishlhg E<j-use- All伍已7¥已<

8、1.huprw wwxnki .net膜技术在水处理中的应用前景王振宇#© J994-2GG9 ChinaJonirnal ESleelrimie Puhlishlhg E<j-use- All伍已7¥已<1.huprw wwxnki .net膜技术在水处理中的应用前景王振宇2.1.2工业供水自来水和地下水的水质不能满足许多化学工业、电子工业和纺织工业的要求 ， 需要经过净化处理方可以使用，超滤膜技术是净化 工业用水的重要技术之一。2. 1.3医药用水医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的，其工艺繁琐、能耗高、而且质量常常得不 到保证。用超滤膜技术除针剂热源和终端水热

9、源，取得很好效果。2. 2工艺水的处理（分离、浓缩、分级和纯化）在各工业生产过程中，往往有分离、浓缩、分级 和纯化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、 过滤、加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞 大、效率低、操作繁琐等缺点，以超滤膜技术取代某 种传统技术可以获得显著的经济效益。2. 2. 1膜技术在制药工业的应用膜技术广泛应用于生物制备和医药生产中的分离、浓缩和纯化。如血液制备的分离、抗菌素和干扰素的纯化 、 蛋白质的分级和纯化、中草药剂的除菌和澄清等。发酵是生物制药的主流技术，从发酵液中提取药物，传统工艺是溶剂萃取或加热浓缩，反复使用有机溶剂

10、和酸碱溶液，耗量大，流程长，废水处理任务 重。特别是许多药物热敏性强，使传统工艺的实用 性多受限制。国际先进的制药生产线，大量采用膜 分离技术代替传统的分离、浓缩和纯化工艺。如以 膜设备浓缩纯化抗生素、中药汤及中药针剂澄清 等。2. 2. 2膜技术在食品领域工业的应用利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离，再采用其它方法精制流程。其优点是：生产效率和产品质量提 高;简化了工艺流程；菌体蛋白不含外加杂质，利用 价值高，达到资源综合利用。酱油、醋的澄清、果汁 澄清和浓缩、乳制品生产、制糖工业都采用了膜技 术。2. 2. 3膜技术在各种工业生产中的应用凡是涉及分子级的浓缩和分离的过程，都有膜技术应用

11、 的机会。汽车电泳漆的在线纯化采用超滤膜除去 杂质，持续保证涂漆质量；燃料工业泳超滤膜技术 分离和浓缩中间体。2.3在环境保护和水资源化的应用膜技术在废水处理、污染防治和水资源综合利 用方面得到广泛应用。在许多情况下，不仅处理了 废水，还能回收有用物质和能量。2. 3. 1各种含油废水及废油的处理采油回注水的处理：膜法可以除去在水中的乳化溶解油，提高注入水的质量。含油废水的处理：许多工业 生产和运输业都产生大量的含油废水，膜滤技术是达标排放最有效的方法。废润滑油的纯化：用常 规技术加膜分离，可得到很纯的润滑油，适用于汽 车等废机油的处理。机床切削油的纯化回收：膜 法可除去废切削油中的细菌和杂质

12、，处理后回用。废食用油的纯化处理技术：食用油在连续高温下 产生致癌物质，用膜法可将这部分除去。食用菜 籽油的纯化：菜籽油中含有15 %48 %高含炭量的芥子酸。用膜法可除去，达到标准（芥子酸 5 %）。2. 3. 2废水的处理及回用膜生物反应器处理生活污水回用中水，其占地面积小，设备投资低， 处理水质好。印刷显影废水的处理及回用，采用 膜技术处理可以达标排放，也可回收。电镀废水可采用膜技术处理，水回用，污染物回槽利用。 印染废水采用膜分离可除去有色染料，得到的水回用。牛仔布印染废水可回收靛蓝燃料。造纸废水用膜可将废水中的木质素、色素等分离出来，净 化水可排放或回用。2. 3. 3水的淡化技术海

13、水淡化技术：应用最新的膜蒸馏技术，最适合和船用发动机热交换器 连用，利用废热生产淡水，适合于中、小型渔船远航 捕捞使用。咸水淡化技术：将天然咸水用膜淡化 到应用水质标准。2.4气体分离、浓缩技术及其应用 氧化浓缩：可用膜装置制成安全、简便的医疗和理疗设备，也可用于炼钢吹氧或助燃等工业生 产，富氧浓度35 %80%。 氮气浓缩：氮气可用于食品保存、汽车存储、 飞机加油、防爆及化学工业，膜设备的氮可浓缩至 90 %98 %。 二氧化碳、二氧化硫、氢气的分离：当二氧化 碳、二氧化硫、氢气分别和其它气体混和在一起时 ， 可用膜将它们分离出来，满足工业的需要。 氢气的分离和浓缩：在化工产品制造时，往往排

14、出大量氢气，可用膜法将氢气分离出来。2. 5其它 膜法保鲜剂：在水果、蛋类外部侵涂一层膜 可达保鲜目的。保鲜后，存放期长，外观色泽好。 制造维生素 E的膜法分离技术：用膜可以从黄豆油中提取 VE的混合物，其抽提剂可循环使 用。3膜分离技术的国内发展动态中国的膜技术从 60年代中期起步研究 ，长时 间在实验室内和中试规模徘徊。从“七五”计划开 始,国家科委把膜技术列为国家重大科研项目加以 支持,膜技术取得较大进展，特别是改革开放的国 策促进了广泛的国际交流 ，膜技术在国民经济发展 中的重要性日益增大，国内膜工业产值也逐渐增加。近10年来，中国的膜技术的总体水平有了很 大的进展，但与国际技术先进国

15、家的差距仍然很大。问题主要表现在：生产现代化、产业化程度低， 原料不规范，工艺参数未严格控制，产品质量不稳 定;膜的品种少，应用范围小。尤其应用的工艺设 计、系统成套能力、膜组件水平、相关机电产品等方 面，尚未达到国际先进水平，远不能满足国内市场需求，膜技术存在着很大的发展空间。首先，我们要加强研发能力，推动膜技术产业 的发展，依靠科技进步，提高产品质量，降低成本， 增加品种，扩大应用面。再者，通过招商引资，引进技术，消化吸收，提 高膜技术应用的工艺设计、系统成套能力，膜制备和膜组件水平，膜品种及相关机电产品等方面达到 国际先进水平。24© J994-2GG9 ChinaJonirn

16、al ESleelrimie Puhlishlhg E<j-use- All伍已7¥已<1.huprw wwxnki .net膜技术在水处理中的应用前景王振宇#© J994-2GG9 ChinaJonirnal ESleelrimie Puhlishlhg E<j-use- All伍已7¥已<1.huprw wwxnki .net膜技术在水处理中的应用前景王振宇(上接第14页)(3) 杭州市区的主要河流钱塘江、运河的总磷浓度变化表明，钱塘江和运河的大多数监测断面的 磷浓度均有不同程度的降低(钱塘江1999年和2000年总磷浓度的下降率分别为

17、62. 99 %和 73. 05 % ;运河总磷浓度的下降率为2. 1 %和3.52%)，从总体上看，禁磷措施已对杭州市区河流中磷浓度的降低产生了一定效果。(4) 西湖水体的总磷浓度变化表明，禁磷措施实施后，西湖水体1999年2000年的总磷浓度与 1998年相比没有明显变化，这表明禁磷措施不是影响西湖水体中磷浓度变化的主导因子。但实施禁磷可作为一种辅助手段，有助于遏制水体的进一 步富营养化。参考文献1. 扬红,任志远.我国湖泊的富营养化评价研究J.陕西师范大学学报(自然科学版)，2000，28(4) :104107.2. Correll D L，Sharpley A. The role of

18、 phosphorus in the eutrophi 2 cation of receiving waters :a reviewJ.Journal of Environmental Quality ,1998 ,127(2) :261 266.3. 徐骏.杭州西湖底泥磷分级分布J。湖泊科学，2001 ,13 (3): 247 253.4. 高锡芸，陆用海.关于水体富营养化与洗涤剂禁(限)磷的思考J.环境保护,1997 ,(9) :43 46.5. Kenny Koh. Citric Acid in detergent IndustryA. 2000 (6th) In2 ternational Conferene on Surfactant & detergentC.2000. 130 132.6. Andrew N. Sharpley. Golbal issues of phosphorus in terrestrial e2 cosystemsA. Phosphorus biogeochemist ry in subtropical eco2 systemsC.2000. 130 132.7. 俞新华.影响杭州市水环境功能区达标的主要因素分析J.环境污染与防治,2000 ,22(5) :4142.8. 钱天鸣.洗涤剂禁磷前后水体磷负荷变化的思考