膜分离技术及其在水处理中的应用

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  [摘 要]作为一种先进的选择性分离技术,膜分离技术在生活与生产中的应用十分广泛,随着我国对于饮用水以及工业用水要求的不断提升,其技术关键性也得到人们的重视。立足于膜分离技术特征,文章首先介绍了膜分离技术的应用现状,其次对膜分离技术在水处理中的应用进行了阐述,并在最后对膜分离技术的应用前景进行了预期,希望可以有效提升技术适应面,为行业的发展创造新的条件。
  [关键词]膜分离技术;水处理;应用
  中图分类号:Y631 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)08-0246-01
  引言
  膜分离技术是19世纪末、二十世纪初出现的技术,其在上个世纪的60年代逐渐兴起并成为与民生密切相关的技术类型。膜分离技术本身具有分离、提纯以及精制的效果,所以在众多生产领域中具有广泛的应用,带来了巨大的经济效益与社会效益。为了进一步介绍膜分离技术在水处理中的应用情况,现就技术特征介绍如下。
  一、膜分离技术概述
  膜分离技术一般采用半透膜来作为障碍层,通过两侧一定量的能量差来作为动力来源,从而使得组分中可以透过的部分在内部进行迁移,最终达到分离的目的。由于整个过程中属于传质分离,具有较强的单元性,其本身对于外界能量的要求较低,所以具有不错的经济适应性。目前在工业领域中使用较为广泛的分离方法包括有微滤膜、超滤膜、反渗透膜以及电渗析和渗透蒸发等类型,其中一部分更是通过工业应用得到了规模化的推广。
  二、膜分离技术发展现状
  早在1953年,美国人就开始采用反渗透技术用于海水淡化的处理,这也是较早期的膜分离技术在水处理中的应用。纳滤技术是20世纪的80年代中后期发展起来的技术类型,其作为松散类型的反渗透膜技术,可以让膜表面带有丰富的电荷,这对于一价无机盐离子的选择具有一定的促进效果。我国对反渗透膜的研制最早出现于上个世纪的中后期,尽管当时技术已经出现,但是受限制与材料研发能力以及理论建设等方面的限制,其在20世纪的90年代才开始得到全面的重视与推广。在我国反渗透领域当中,工业、生产生活中都具有广泛的应用。在医药以及食品加工方面,日本以及美国的技术较为成熟。
  三、膜分离技术在水处理中的应用
  通过外加压力脱除溶液中无机盐与分子物质进行水处理是大多数膜分离技术应用的基本原理。在透过水分子的过程中,还可以完成无机盐的截留、氨基酸以及其他污染物的净化工作。反渗透膜作为一种高脱除率的半透膜,几乎可以过滤所有的物质,不过纳滤膜对于无机离子的脱除率不高,所以分离中容易出现阻碍作用。为了进一步分析膜分离技术在水处理中的应用策略,现就相关领域的技术应用特征介绍如下。
  1.石油化工水处理
  一般来说,油田采出水可以包括多种成分与盐类物质,同时还具有还原油集输过程的添加剂的作用。采用膜处理技术进行工业处理时,可以将处理后的水用于油田回注。根据相关调查研究结果显示,我国陆上油田中探明的低渗油田占比达到一半以上,所以在日常使用过程中往往需要添加精细化过滤的操作,这个时候就需要借助于精细化过滤设备来进行处理。比如说在过滤设备中添加纤维束类型的滤料,能够通过低进高出的方式来让悬浮物沉降,以此来降低污染问题。在反复操作过程中,还可以借助于无机膜的性能特征来进行水处理,这可以满足水质基本要求并降低处理成本。
  2.海水与苦咸水处理
  我国作为一个人均水资源十分匮乏的国家,能够直接饮用的淡水资源十分稀少,但是无法直接使用的苦咸水与海水含量却十分巨大。通过膜分离技术进行苦咸水以及海水的转换是满足未来淡水需求的重要技术趋势,也是解决饮用水的主要途径之一。早在上个世纪末,我国就有几个身份通过反渗透膜技术进行海水的处理,取得了一定的技术进展。在膜处理技术应用过程中,软化水也是一个生活领域较为普遍的应用范畴。通过纳滤膜技术进行软水处理,可以去除掉水中大部分的有机物、色度,同时也有助于降低TDS并防止出现水体软化问题,其整体能量消耗与成本都低于反渗透膜。
  3.电镀废水处理
  电镀废水处理中应用膜分离技术始于上个世纪中后期,当时主要用于处理单一废水,目前则逐渐发展成为处理含有锌、镍、铜等多种混合重金属废水。由于反渗透膜本身具有较高的截留率,所以能够适应于多种类型污染离子的处理,从而得到较为干净的中水,提升资源的综合利用效率。
  4.轻工废水
  轻工废水中废水的污染指数较高,同时也会对环境带来巨大的影响与危害,是现阶段我国废水治理的主要目标。在利用膜分离技术处理轻工业废水时能够取得不错的效果,常用的纳滤膜技术能够处理除纺织工业之外的污水,可以降低COD、色度等,其综合去除率也高于97%。
  四、膜分离技术在水处理中的应用前景
  膜分离技术在水处理方面具有显著的优势,其成本更低、综合效益更显著。随着技术的不断革新,目前膜分离技术在石油、电子、化工等多个技术领域都具有广泛的应用。膜产品的价格以及污染处理能力都进入到了崭新的阶段,这为今后行业的整体发展提供了广阔的平台与机遇前景。尽管如此,作为一种新兴的技术类型,未来膜分离技术的应用依然需要解决三个方面的问题。首先,需要做好膜选择问题,解决何种膜应用最为有效的问题;其次,做好产值评估与扩大工作;最后,确保膜通量的稳定性,以此来确保膜处理的效率与水平。
  总结
  综上所述,膜分离技术作为我国现阶段应用最为广泛的选择性分离技术之一,其在水处理中也具有十分广泛的技术应用前景。结合目前工业领域的应用情况来看,石油化工、海水以及电镀废水等领域对于膜分离技术的应用要求较高,技术革新也将为这些行业带来显著的经济效益并促进行业的发展。结合发展现状与应用情况,本文也分析了膜分离技术的应用前景,希望可以为膜分离技术发挥更大的作用创造新的条件。
  参考文献
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