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工业高含盐废水处理中膜分离技术的应用研究

热度0票浏览319次时间：2017年9月22日 09:30

【摘要】膜分离技术是一类新技术，借助选择透过性膜在外界能量作用或者化学位差下，分离与提纯混合物的方法。膜分离技术效率高，应用在生产和生活各个领域，特别在工业含盐废水的回收、利用方面应用价值大。人口数量急剧攀升，经济社会快速发展，水资源短缺严重，为此，人们日渐重视到污水废水的处理及有用物质的再利用。当前深入研究开发的膜分离法主要有以下几种：微滤(MF)、渗析(D)、反渗透(RO)等。本文研究了反渗透、电渗析、膜电解等一些膜分离技术在工业含盐废水处理中的应用，为相关研究提供参考和借鉴。

【关键词】工业；高含盐废水；处理；膜分离技术；应用

工业生产会产生高含盐废水，严重影响环境，采用经济有效的处理方式回收其中的价值物质，降低片排放量，意义重大^[1]。工业高含盐废水包含了各种浓度的成分，一些成分具有较高的经济价值，可以再回收利用。一些成分有毒，污染水体，按照工业废水排放要求进行处理。为此，处理高含盐废水可以净化水源，又可回收水中有价值的物质，膜分离法在这方面具有显著的优势。当前反渗透与超过滤的膜分离技术普遍应用在废水处理中。本文分析了工业高含盐废水处理中几种膜分离技术的应用。

一、膜分离技术的概述

膜具有选择性分离功能，以此实现料液中各种成分的分离、浓缩和纯化。膜孔径通常在微米级，因为孔径的不同，可将膜划分为反渗透膜、超滤膜、微滤膜^[2]。污水处理中的膜分离主要有反渗透（RO)、超滤(UF)和微虑(MF)。膜分离以压力为动力，废水流经膜表面时，污染物被拦截，水通过，便实现了污水的处理。微虑与超滤孔径较大，在描述分离机理时，以常规的方法描述。反渗透为无孔膜，通常溶解理解概括为溶解-扩散模型，以非平衡热力学模型来解释。部分纳滤膜面有电荷，分离机理复杂，往往以空间位阻模型与电荷模型解释分离过程。如果膜和微生物形成生物膜反应器，可利用微生物的代谢，轻松处理有机废水。

二、工业高含盐废水处理中几种膜分离技术的应用

（一）工业高含盐废水处理中反渗透技术的应用

科学技术和经济技术发展下，反渗透技术在多种领域发挥了作用。反渗透技术应用领域包括工业、城市用水及工业高含盐废水处理中。反渗透技术是一种新型的海水和苦咸水淡化技术。1984年，美国海军发现反渗透设备可较好地应用在战场上，将海水或者苦咸水通过渗透变成淡水，解决了饮水困难的问题，还可有效清除水中的微生物及战争中的有毒物质。所以，反渗透技术广泛应用在军事领域。反渗透设备制水要花费较高的成本，所以，反渗透设备很少应用在农业灌溉领域。反渗透技术应用下，给电厂锅炉供水。美国政府为了改善科罗拉多河的水质条件，在周边区域构建了一个脱盐厂，反渗透量占世界总量的14.5%。

尽管反渗透技术是一种新型技术，然而因为应用的多样性及较低的能耗，使其在市场中立稳了脚跟。在经济和技术上，反渗透技术具有巨大的应用价值。

（二）工业高含盐废水处理中电渗析技术的应用

电渗析技术在长期科学研究下，进入了一个成熟的阶段，是膜分离技术中不可缺少的一部分，在医药和食品等领域得到了普遍应用。首先，浓缩海水制盐。电透析技术另外一项重要应用是制盐。日本国内盐资源短缺，所以，采用这种方法制盐，年盐产量120万吨。和另外一些制盐方法比起来，电渗析技术浓缩海水制盐占地空间少，无地理环境的限制。然而，废水中还是有一些高价粒子，如Mg2+ ，Ca2+、S042- 等，在浓缩室沉淀下来，产生膜结垢，非常严重。科学家通过实验研究和改进发现，接触海水的面用采用与离子交换膜相反电荷的电解质，能够减少这种情况的发生。其次，苦咸水的淡化。苦咸水淡化是电渗析技术应用最多的方面，淡化回收率达80%~95%，高效的回收率表明电渗析获得的浓水是苦咸水浓度的5~20倍。世界首家苦咸水淡化成立于1950年，随后世界上数以千计的苦咸水淡化的电渗析设备相应建立起来。

（三）膜分离技术的其它应用

应用在果汁中柠檬的去除及甘蔗糖蜜的脱盐中，都可以采用这种方法。在电渗析的基础上，采用离子交换膜，分离非电解质、多价离子，该技术也广泛应用在工业污水处理领域，去除电镀漂洗水中的重金属及再生金属酸洗操作中的酸等。

三、膜分离技术的应用前景

膜分离技术效率高，应用在人们日常生活的各个方面，尤其是在工业高含盐废水处理中的应用。人口越来越多，资源急剧减少，水环境保护法制定下，膜分离技术受到人们广泛关注。这些年，膜分离不再停留在简单的实验室工具，转变成了具有深厚技术背景的广泛影响商业的工业工程。在海水淡化中，采用 RO技术缓解了资源的短缺，还可以解决能源短缺的问题。每立方米海水的淡化能耗小于5kw·h，节约了成本。电渗析技术应用到污水的脱盐脱酸，提取发酵液中的乳酸等。超滤应用在食品、医药行业，分离大分子物质。人工肾透析清除血液中的有害物质。

全球膜市场以年8%~10%的速度增长。欧美和西欧一些国家市场占有份额达到75%。根据1998年膜分离技术在各领域的应用统计发现，在膜分离市场，人工透析占43%；反渗透(RO)、微滤CME、超滤CAF占41%；应用在化工业气体分离中的(GS)技术占市场份额的5%。随后50年时间内，经济社会高速发展，人们对膜技术的需求越来越高，膜分离材料和技术迅速发展，科学家正在研究膜材料与技术，以延长膜使用寿命、目的是为了得到均匀的表面积，确保化学性质的稳定。人们努力下，未来膜分离技术将迈入新台阶。