1、膜分離技術及在污膜分離技術及在污水處理中應用水處理中應用目錄12345膜分離技術概述膜分離技術概述膜分離技術原理膜分離技術原理膜材料分類及裝置膜材料分類及裝置膜技術在污水處理中應用膜技術在污水處理中應用膜分離技術前景與展望膜分離技術前景與展望1 膜分離技術概述膜分離技術概述 膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，是借助膜的選擇滲透作用, 在外界能量或化學位差的推動下對混合物中溶質和溶劑進行選擇性分離、分級、提純和富集的技術。在20世紀初出現，20世紀60年代后迅速崛。膜分離技術由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制

2、等特征，因此，已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，并且產生了巨大的經濟效益和社會效益。其中材料膜可根據孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等。 18世紀末，法國的Abble Neklt，發現水能很自然地擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內，首次揭示了膜分離現象。但直到19 世紀中葉才發現了透析（Dialysis）現象。20世紀60年代，膜分離技術才在工業上應用。目前，我國反滲透膜常用的材料主要為醋酸纖維素膜、芳香聚酰胺膜和殼聚糖膜。發 展 歷 程l 20 世紀30 年代微孔過(Microfiltration

3、)l 40 年代滲析(Dialysis);l 50 年代電滲析(Electrodialysis)l 60 年代反滲透(Reverse osmosis);l 70 年代超濾(Ultraf iltration);l 80 年代氣體分離(Gas separation);l 90 年滲透汽化(Pervaporation)1.1 膜分離技術的發展歷史膜分離技術的發展歷史1.2 膜分離技術工藝特點膜分離技術工藝特點在常溫下進行，特別適用于熱敏性物質的分離與濃縮，例如酶、蛋白質、抗生素藥物等；無相態變化，保持原有特性，能消耗低；典型的物理分離過程，無化學變化，分離產品不受污染；選擇性極強，可在分子級內進行物

4、質分離；適應性強，工藝簡單，操作方便，易于自動化，處理規模隨意性強膜分離技術缺點：易濃差極化和膜污染、膜壽命有限等膜分離技術缺點：易濃差極化和膜污染、膜壽命有限等2 2 膜分離技術原理膜分離技術原理 膜分離是借助膜具有選擇性分離功能材料性質，利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程。它與傳統過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。在工業中常用的膜分離技術有微濾（M F）、超濾（U F）、反滲透（ R O )、納濾( N F )、電滲析( ED )、液膜( L M )、膜蒸餾(M D ) 等。微濾: 實質是利用膜的“篩

5、分”作用來進行的，膜在兩側靜壓差的作用下, 使得小于膜孔的粒子透過膜, 大于膜孔的粒子則被截留在膜的表面上, 大小不同的粒子得以分離。其中膜孔徑大約0.1 m; 主要從氣相和液相物質中截留微米及亞微米的細小懸浮物、微生物、微粒、細菌等。超濾：實質是壓力驅動的篩孔分離過程,與微濾類似在膜表面上機械截留( 篩分) 、在膜孔中停留( 阻塞) 、在膜表面及膜孔內吸附等形式膜孔徑在10100 nm, 主要用于分離液相物質中諸如蛋白質、淀粉等大分子化合物等。反滲透：膜孔徑小為1 nm,實質是一種壓力驅動的膜過程,因其最精細過程，也被稱作“高濾”。利用反滲透膜的選擇透過性截留離子物質性質，主要用于水的脫鹽、

6、軟化、除菌等。3 3 膜材料分類及裝置膜材料分類及裝置 膜材料分為有機和無機兩大類。有機材料主要包括纖維素類、聚酰胺類、芳香雜環類、聚砜類、聚烯烴類、硅橡膠類、含氟高分子類等; 無機材料主要以金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃等為主。膜是分離過程的核心。 由于膜的種類和功能繁多, 分類方法有多種,比較通用的有4 種方法, 即按膜的性質分類、按膜的結構分類、按膜的用途分類以及按膜的作用機理分類。膜按照來源形態與結構分類如右圖1膜裝置膜裝置根據膜的形狀, 膜分離裝置基本上可分為如下幾類板式結構:管式結構:卷式結構:中空纖維結構：旋葉式動態膜裝置:4 4 膜技術在水處理中應用膜技術在水處理中應用 反滲

7、透膜和納濾膜可在外加壓力下脫出溶液中的無機鹽和大分子物質，在透過水分子的同時截留無機鹽、糖類、氨基酸及水中污染物，透過溶劑。反滲透膜具有更高的脫除率，使得反滲透膜和納濾膜在水處理方面得到廣泛應用。4.1 海水和苦咸水海水和苦咸水 通過反滲透脫鹽技術對海水和苦咸水脫鹽，可解決飲用水的需求。納濾膜可用于水質軟化、降低總溶解固體（TDS）濃度、去除色度和有機物。軟化水處理是納濾膜最大的應用市場。4.2 工業廢水 電鍍廢水：反滲透膜已大規模用于處理含鋅、鎳、鉻、銅等單一或混合重金屬廢水，從而實現資源的循環利用。 紡織印染廢水：印染行業產生的廢水色度高、水量大，含有生物毒性物質和重金屬元素， 若直接排放

8、會造成嚴重的環境污染。納濾法對紡織工廠廢水處理效果最有效。 化工廢水：化工廢水的隨意排放不僅是對環境的一大污染，還是對資源的浪費，可通過利用納濾和反滲透聯合技術處理廢水，使廢水回收率達到90%，膜分離積水本身不造成二次污染，經濟有效。 生活污水處理：目前，污水處理方法，按照生活污水中各種污染物含量、水用途、水質要求，采用不同的處理工藝流程。其處理系統組成包括：前處理技術、中心處理技術、后處理技術。前處理技術指一級處理（格柵和初沉池），中心處理技術可分為生物處理技術（活性污泥法和生物膜法）和膜分離技術。其中膜分離技術可通過反滲透技術對污水進行脫磷、脫氮、脫鹽，實現水的回收利用。5 5 膜分離技術

9、前景與展望膜分離技術前景與展望 膜分離技術具有分離效率高, 設備簡單, 操作方便, 無相變和省能等優點, 它在環保領域中的應用潛力很大, 發展前景十分廣闊. 但是, 總體上來講, 膜成本太高, 膜污染及壓實等問題縮短了膜的使用壽命, 這些問題阻礙了膜技術的進一步大規模應用。因此，膜分離技術想要實現質的飛躍，必須在這幾方面實現突破：l 膜材料：開發耐高溫、抗污染、耐酸堿等性質穩定、成本低廉的新型膜材料, 以降低造價。l 新的膜過程：開發能充分發揮膜性能的膜組件并向大型化發展;l 各種膜分離技術的組合使用、膜分離技術與傳統處理分離技術的有機結合，開創分離性能更高、操作更簡便的處理工藝系統。l 膜分離機理：弄清膜污染的機理, 找到解決膜污染的最佳途徑以延長膜的使用壽命;參考文獻參考文獻1 何旭敏，何國梅, 曾碧榕, 等.膜分離技術的應用J . 廈門大學學報(自然科學 版), 2001, 40 (2): 495- 502.2 刑啟華.膜分離技術的應用J . 化學教育, 2000, (6): 22- 243 許振良. 膜法水處理技術時北京: 化學工業出版社,2012 一704 張杰, 褚良銀, 陳文梅.膜分離技術在廢水處