膜分离技术在环境工程中的应用现状及发展前景

时间：2024-04-25

文/侯东涛，身份证号：411022198001187236

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膜分离技术是一门新兴的多学科交叉的高新技术，具有高效、节能、过程简单、易于自动化控制等特性，其核心部分就是膜元件。本文对膜分离技术在环境工程中的应用现状及发展前景进行了分析。

膜分离技术；环境工程；应用现状；发展前景

1 简述膜分离技术

1.1 膜分离技术和传统的分离技术相比较

膜分离技术和传统的分离技术相比较，使用膜分离技术就避免了向陈旧的分离技术那样需要适用助剂来帮助分离，这就节约了很大的成本费用，间接的提高了经济效益，该项分离技术利用各种混合物质具备不同的物理特征进而来对其进行分离，还可以利用混合物质通过膜速度的快慢来对其进行分离；膜分离技术是目前该领域当中最先进的技术，能够适应多种不同机理种类的膜分离过程的需求；膜分离的全过程能够在日常温度环境下就可以进行实施，没有化学反应的现象，低能耗好效率，在分离的全过程当中不会对环境产生任何的污染，操作程序和工艺都较为简单易行等多个优点，和陈旧的分离技术对比来说更加的适用于热敏性物质的分离方面，该项技术独有的技术性能在众多行业和领域都得到了普遍的运用。

1.2 膜分离技术和环境保护之间的关系

膜分离技术将外部能量与化学差来当做主要的动力来源，并且结合成为合成膜或天然膜，进而对多组分与双组分的溶剂进行分离；膜分离技术还能够将物质的等级进行区别和对物质进行收集与提纯；膜分离技术利用多个技术程序来对物质进行有效的分析和提取，能够针对性的对固态、液态和气态当中的废物进行分离处理，进而使废物能够达到标准规定后再进行排放，还能够实现对回收提取的物质进行二次利用，进而这对环境保护有着重要的意义和作用。

2 膜分离技术在环境工程中的应用

2.1 微滤技术

在膜分离技术中较为常见的一项技术即微滤技术，该技术在操作压力小于0.2MPa的情况下便能够将0.1-10μm的物质或颗粒过滤掉。该技术和其它过滤工艺原理大致相同，均属于筛网过滤的范畴。其对液体具有较强的适应性，且占地面积较小，是一种经济性的微过滤方式，所以常常被用来处理饮用水。不仅如此该项技术还能替代城规的澄清过滤以及二沉池，就算出现较大的水质波动，利用微滤技术也可以连续处理。不仅如此，微滤技术还适用于各类废水的处理，从而大幅降低水中的浑浊度与悬浮物，以便于达到重复利用的目的。通常情况下，根据过滤方式的不同，可将该项技术分为死端过滤以及全量过滤两种。而第一种方式具有能耗低、产量高的特点，因而得到了广泛的应用，然而，经过长时间过滤，其中的滤饼层会逐渐使溶液的透过量下降。所以，当前对微滤过滤技术的研究重点在于如何有效将滤饼清理干净从而提高溶液的透过量。

2.2 超滤技术

该项技术的原理与筛选原理相似，通过筛选出废水中的大分子物质、胶体、固体颗粒物以及悬浮物等以达到净化水体的目的。当前该项技术主要运用于汽车工业以及电气工业中的电泳漆废水处理当中。超滤膜属于压力驱动膜，在对电泳漆废水处理时，将其中的金属离子杂质进行有效筛选，从而实现重复利用。但是在利用该项技术时，随着时间的增长，超滤膜的通过量会逐渐下降，情况严重的还会导致膜污染以及浓差极化的情况。不仅如此，通常需要开展较为复杂的预处理方能有效利用超滤技术，并且其成本费用高昂，所以在推广与应用过程中会受到一定制约。

2.3 反渗透技术

反渗透技术的脱除率极高，绝大部分的溶质都能够通过该项技术脱除，以有效提升反渗透水质的质量。当前，在除盐处理中方法适用该项技术，在工业用水、垃圾渗滤液、城市污水以及饮用水工业的水处理中也广泛使用该项技术。其中，在垃圾渗透液中反渗透技术取得了突破性的进展。因为垃圾渗透液中含有高碱度、重金属、高浓度的有机物及氨氮等成分，具有较强的腐蚀性，如果采用普通的活性污泥法则难以将垃圾渗透液中的氨氮产生的毒副作用去除，但是采用该项技术则能够有效弥补普通方法中缺陷。然而反渗透技术存在一定程度的浓差极化以及膜污染等，使得其应用范围受限。

2.4 纳滤技术

纳滤技术是一种介于反渗透与超滤之间的新型膜分离技术，其属于一种压力驱动的过程，该项技术具有强大的选择离子的能力，能够清除水体中超95%的二价离子。不仅如此，纳滤在清除一价离子上也呈现出强大的功能，通常能将45%－85%的一价离子清除。当前在对河水、地下水等废水处理中应用该项技术获得了显著的成效，可以在很大程度上将硝酸盐、低分子有机物以及农药等多种含在河水与地下水在中的有害物质清楚。而且，相较于反渗透技术来说，该项技术的操作费用以及投资费用都有所降低，使得整体处理成本得以下降。然而，因为该项技术对于水质有着较高要求，因此必须开展复杂的预处理工作，并容易产生污染，所以在实际应用与推广过程中也受到了一定程度的限制。

3 膜分离技术在环境工程中的发展前景

未来我国膜技术的发展方向主要是围绕国家重大需求，加强基础理论与原创技术的研究。开发新型膜材料，提升膜的性能，制定一套完整的有关膜的标准体系，规范膜市场的结构导向。针对市场需求开发出应用于特殊工业的新型膜，如反渗透用作水深度处理的核心技术，反渗透膜应用多元化；膜生物反应器技术成为废水资源化的重要手段；低成本应用高温烟气除尘的陶瓷膜；高选择性的气体分离；新型MOF膜和用于高酸性、碱性等苛刻性环境下的分离膜等。