膜分離技術(shù)在水處理中的研究熱點(diǎn)與進(jìn)展

在水處理技術(shù)研究發(fā)展過(guò)程中，膜技術(shù)被稱(chēng)為是21世紀的水處理技術(shù)。雖然發(fā)展時(shí)間較短，但其發(fā)展十分迅速，目前已在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應用，在水處理領(lǐng)域所具有的應用前景也非?？捎^(guān)。作為膜產(chǎn)業(yè)下游的一個(gè)重要應用領(lǐng)域，水處理成為膜材料發(fā)展的重要方向。微濾膜主要應用于污水、廢水處理等領(lǐng)域;超濾膜技術(shù)在污水、廢水處理及回用和給水凈水領(lǐng)域應用廣泛;納濾膜技術(shù)主要應用于純凈水、軟化水、無(wú)離子水、海水淡化等方面;而反滲透膜技術(shù)可應用在海水淡化等領(lǐng)域。概括來(lái)說(shuō)，膜技術(shù)的水處理應用主要包括在以下方面：污水處理及回用、給水凈化、海水淡化。

1膜分離技術(shù)特點(diǎn)

膜分離技術(shù)主要是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí)，實(shí)現選擇性分離的技術(shù)，是一種較為有效的污水處理方法。在實(shí)際應用的過(guò)程中，具有以下特點(diǎn)：分離效果好。這種處理方法可以在不產(chǎn)生其他物質(zhì)的情況下，將水中的分子加以有效處理，可以實(shí)現對納米級物質(zhì)的分離，如有機物、細菌、病毒等等，都能夠被分離出來(lái)，具有較強的針對性。第二，操作簡(jiǎn)單。目前，大部分膜分離設備都配有中控系統，能夠實(shí)現一鍵操作，不需要額外操作，降低了技術(shù)處理難度，且一般情況下都不需要進(jìn)行維護，具有較強的可靠性。第三，節約能量。以污水中分子的粒度來(lái)看，在膜分離過(guò)程中并不會(huì )發(fā)生相變，能夠節約能量，因此這種處理方式通常都是在常溫環(huán)境下進(jìn)行，能量損耗相對較小。第四，成本相對較低。在處理污水的過(guò)程中，膜分離技術(shù)不需要添加任何藥劑，只需要依靠過(guò)濾膜來(lái)完成分類(lèi)，能夠降低分離所需要消耗的成本，避免產(chǎn)生二次污染，具有較高的應用價(jià)值。

2膜分離技術(shù)在水處理中的應用

2.1吸附預處理

吸附預處理是利用具有高分散性或大孔隙率且有較大比表面積的吸附劑吸附水體中溶解性有機物，再通過(guò)濾膜截留吸附劑顆粒，從而去除水中有機物，達到緩解膜污染作用的方法。吸附是降低濾膜有機污染的主要措施之一。目前，常用于膜污染預處理的吸附材料有粉末活性炭（powderedactivatedcarbon，PAC）、樹(shù)脂、熱化氧化鋁顆粒（（heatedaluminumoxideparticles，HAOPs）、氧化鐵納米顆粒、二氧化硅顆粒和聚砜膠體等，其中PAC因其具有發(fā)達的空隙結構，良好的吸附性能，是吸附劑的典型代表之一。PAC對難以用混凝和超濾操作去除的低分子有機污染物的去除率高，Chi等研究了腐殖酸分子量（MW）對膜污染的影響，結果表明低分子量有機物能被有效吸附清除，不會(huì )進(jìn)入膜孔造成膜污染。PAC預處理同樣被證實(shí)對消毒副產(chǎn)物具有良好去除效果。此外，亞微米粉末活性炭（SSPAC）具有較高的生物大分子選擇性吸附能力，將其預涂于膜表面上幾乎可以*防止微生物胞外有機物造成的跨膜壓力（TMP）升高。但是，由于膜的疏水性及原水特性的不同，也有大量實(shí)驗得出PAC會(huì )加重膜污染，或對膜通量沒(méi)有影響?？傊?，PAC作為膜技術(shù)預處理仍然值得深入研究。吸附劑雖能強化有機物的去除，減緩超濾膜的污染速率，但吸附預處理需要設置單獨的吸附處理單元，存在占地面積大、基建投資費用高等問(wèn)題。

2.2反滲透

反滲透技術(shù)應用于生活污水的深度處理中，能夠將水中含有的有機物質(zhì)與鹽分進(jìn)行分離去除，保證水質(zhì)達到用水標準。在實(shí)際應用的過(guò)程中，反滲透膜具有高選擇、高滲透性特點(diǎn)，將選擇性膜在操作壓力高于溶液滲透的一種膜處理方法。雖然，這種方式本身具有較好的凈化水體的效果，但是受到技術(shù)層面因素的影響，我國在反滲透技術(shù)的應用效果無(wú)法與西方發(fā)達國家相比，在今后仍然需要進(jìn)一步完善，使得反滲透設備應用更為高效。在美國加利福尼亞州就設置了一個(gè)污水廠(chǎng)，并且擁有一臺日處理污水量能夠達到37.8m3的反滲透設備，使得生活污水能夠達到較好處理，并將其重新應用于供水系統中。

2.3化工廢水

為防止化工廢水排放影響環(huán)境，需要在排放之前對其處理。使用納濾滲透、反滲透兩項技術(shù)結合，可有效處理含有鉬酸氨的工業(yè)廢水，并且對于水中鉬離子的回收率可超過(guò)96%，不但能夠可以有效將鉬離子回收，而且可實(shí)現對廢水的高效凈化。同時(shí)，膜分離這一技術(shù)綠色無(wú)污染，非常適合應用在工業(yè)廢水的處理方面，配合特定預處理方式，回收可再利用物質(zhì)，實(shí)現廢水凈化以及資源回收等處理目標。處理飲用水環(huán)節，使用膜分離處理技術(shù)效果良好。當前，人們生活水平逐漸提升，因此，對于飲用水水質(zhì)要求較高，對比傳統處理工藝，膜分離的運用可將水中懸浮物質(zhì)和細菌等有效祛除，提升飲用水凈化效果。處理過(guò)程可使用超濾、微濾以及納濾等工藝，實(shí)現飲用水內微米等級的顆粒濾除。同時(shí)，還可將部分未達到微米級別的顆粒去除，并去除水中溶解氣體、無(wú)機物等，提升飲用水品質(zhì)。

2.4微濾膜技術(shù)介紹及應用

較之其他膜技術(shù)，微濾膜技術(shù)是被提出并應用，且應用一種膜技術(shù)，它主要應用于飲用水生產(chǎn)的預處理和初級處理環(huán)節，可以有效清除原水中的固體顆粒、懸浮物、細菌等其他物質(zhì)。在應用微濾膜技術(shù)對飲用水進(jìn)行處理時(shí)，為達到良好的處理效果，往往需要將微濾膜技術(shù)結合其他膜技術(shù)和其他水處理方法來(lái)共同對水進(jìn)行處理，如超濾膜、納濾膜、吸附劑、混凝劑等。在微濾膜技術(shù)基礎上，有研究人員嘗試采用不同混凝劑對飲用水中的腐殖酸進(jìn)行去除及不同混凝劑對膜污染情況進(jìn)行了研究，得出了飲用水出水水質(zhì)下的混凝條件與膜污染程度條件下的混凝劑類(lèi)型與用量。還有研究人員以河水為試驗對象，采用不同粒徑活性炭對河水樣品進(jìn)行處理，試驗發(fā)現大粒徑的活性炭比小粒徑的活性炭所造成的污染要更嚴重。

2.5化學(xué)沉淀預處理

化學(xué)沉淀法是一種通過(guò)投加化學(xué)藥劑，使水中可能造成膜污染的溶解態(tài)物質(zhì)轉化為難溶物質(zhì)而析出的預處理方法。Amaral等將化學(xué)沉淀法作為微濾-納濾（MF-NF）預處理工藝用于處理穩定的垃圾滲濾液，該工藝被證明能夠有效去除廢液中的有機物和無(wú)機物，且結果表明沉淀作為微濾的預處理能保證低膜污染。Cao等人使用Ruth濾餅過(guò)濾理論分析了Ca2+在藻酸鹽溶液中形成懸浮液的過(guò)濾過(guò)程中的通量下降，結果表明Ca2+的加入降低了膜污染。另外，研究者利用混合沉淀-納濾法對工業(yè)磷酸廢水進(jìn)行磷的回收和重金屬的去除，得到了良好的凈化和回收效率?？梢钥闯龌瘜W(xué)沉淀預處理可以有效緩解膜污染，且該方法具有投入成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但其仍存在處理效率不高、經(jīng)過(guò)處理之后的溶液可能會(huì )對環(huán)境造成二次污染等問(wèn)題。

總之，高效處理廢水能夠控制環(huán)境污染，相關(guān)行業(yè)要對廢水處理過(guò)程膜分離工藝的運用高度重視，回收有用物質(zhì)，將海水進(jìn)行淡化，改善水質(zhì)，相關(guān)人員需要對此技術(shù)全面分析，結合水處理需求，合理選擇分離技術(shù)，高效進(jìn)行水處理。