膜(mo)分離技術(shu)在水處(chu)理(li)中(zhong)的(de)研(yan)究熱(re)點(dian)與(yu)進(jin)展(zhan)

在水處(chu)理(li)技術(shu)研究發(fa)展(zhan)過(guo)程(cheng)中，膜(mo)技術(shu)被稱為(wei)是(shi)21世紀(ji)的(de)水處(chu)理(li)技術(shu)。雖(sui)然(ran)發(fa)展(zhan)時間(jian)較短(duan)，但(dan)其發展(zhan)十(shi)分迅(xun)速(su)，目(mu)前已在水處(chu)理(li)領(ling)域(yu)得到(dao)了廣(guang)泛的推(tui)廣(guang)和應(ying)用，在水處(chu)理(li)領(ling)域(yu)所具有的(de)應用前景也非常可(ke)觀。作(zuo)為(wei)膜(mo)產業下(xia)遊(you)的壹(yi)個重(zhong)要應用領(ling)域(yu)，水處(chu)理(li)成(cheng)為(wei)膜(mo)材(cai)料發(fa)展(zhan)的(de)重要方向。微濾(lv)膜(mo)主要應用於(yu)汙水(shui)、廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)等(deng)領(ling)域(yu);超濾(lv)膜(mo)技術(shu)在汙水(shui)、廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)及(ji)回(hui)用和給(gei)水(shui)凈水領(ling)域(yu)應用廣(guang)泛;納濾(lv)膜(mo)技術(shu)主要應用於(yu)純凈水、軟(ruan)化(hua)水(shui)、無(wu)離子水、海水淡化(hua)等(deng)方(fang)面;而反(fan)滲(滲)透(tou)膜技術(shu)可(ke)應用在海水淡化(hua)等(deng)領(ling)域(yu)。概括來說，膜技術(shu)的水(shui)處(chu)理(li)應(ying)用主要包括在以下(xia)方面(mian)：汙水(shui)處(chu)理(li)及(ji)回(hui)用、給(gei)水(shui)凈化(hua)、海水淡化(hua)。

1膜分離技術(shu)特點(dian)

膜分離技術(shu)主要是(shi)指(zhi)在分子(zi)水平上(shang)不(bu)同粒(li)徑(jing)分子(zi)的混(hun)合(he)物在通過半(ban)透(tou)膜時，實現選(xuan)擇(ze)性分離的技術(shu)，是(shi)壹(yi)種(zhong)較(jiao)為(wei)有(you)效的汙水(shui)處(chu)理(li)方(fang)法。在實際應用的過程(cheng)中，具有以下(xia)特點(dian)：分離效果好(hao)。這種處(chu)理(li)方(fang)法可(ke)以在不產(chan)生其他物質(zhi)的情(qing)況下(xia)，將水中的(de)分子(zi)加以有效處(chu)理(li)，可(ke)以實現對納米級(ji)物質(zhi)的分離，如有機物、細菌、病毒(du)等等(deng)，都能夠(gou)被分離出(chu)來，具有較(jiao)強的(de)針(zhen)對性(xing)。第(di)二(er)，操作簡(jian)單。目(mu)前(qian)，大(da)部分膜(mo)分離設(she)備(bei)都配有(you)中控(kong)系(xi)統(tong)，能夠(gou)實現壹(yi)鍵(jian)操作，不需要額外(wai)操作，降低了技術(shu)處(chu)理(li)難(nan)度(du)，且壹(yi)般(ban)情(qing)況下(xia)都不需(xu)要進(jin)行(xing)維(wei)護(hu)，具有較(jiao)強的(de)可(ke)靠性。第(di)三，節約能量(liang)。以汙水(shui)中(zhong)分子(zi)的粒(li)度(du)來看(kan)，在膜分離過程(cheng)中並(bing)不會(hui)發生相變(bian)，能(neng)夠(gou)節(jie)約(yue)能(neng)量(liang)，因此(ci)這種處(chu)理(li)方(fang)式通常都是(shi)在常溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia)進(jin)行(xing)，能(neng)量(liang)損(sun)耗相對較(jiao)小。第(di)四(si)，成本(ben)相對較(jiao)低(di)。在處(chu)理(li)汙水(shui)的(de)過程(cheng)中，膜(mo)分離技術(shu)不需(xu)要添(tian)加任(ren)何(he)藥(yao)劑(ji)，只需(xu)要依靠過濾(lv)膜(mo)來完(wan)成(cheng)分類(lei)，能夠(gou)降(jiang)低(di)分離所需要消耗的成(cheng)本(ben)，避免(mian)產生二次汙染，具有較(jiao)高的應用價值(zhi)。

2膜分離技術(shu)在水處(chu)理(li)中(zhong)的(de)應(ying)用

2.1吸附(fu)預處(chu)理(li)

吸附(fu)預處(chu)理(li)是(shi)利用具有高分散(san)性(xing)或(huo)大(da)孔隙(xi)率(lv)且(qie)有(you)較(jiao)大(da)比(bi)表(biao)面(mian)積的吸(xi)附劑(ji)吸附(fu)水體(ti)中溶(rong)解性(xing)有(you)機(ji)物，再通過濾(lv)膜(mo)截留(liu)吸附劑(ji)顆粒(li)，從(cong)而(er)去(qu)除(chu)水中(zhong)有(you)機物，達(da)到(dao)緩解膜(mo)汙染作用的方法。吸(xi)附(fu)是(shi)降(jiang)低(di)濾(lv)膜(mo)有機(ji)汙染的主要措施之壹(yi)。目(mu)前(qian)，常用於(yu)膜汙染預處(chu)理(li)的(de)吸(xi)附(fu)材(cai)料有(you)粉(fen)末活性(xing)炭(tan)（powderedactivatedcarbon，PAC）、樹脂(zhi)、熱(re)化(hua)氧(yang)化(hua)鋁(lv)顆粒(li)（（heatedaluminumoxideparticles，HAOPs）、氧(yang)化(hua)鐵(tie)納米顆(ke)粒(li)、二(er)氧化(hua)矽顆(ke)粒(li)和聚碸膠(jiao)體(ti)等，其(qi)中PAC因其(qi)具有發(fa)達(da)的空(kong)隙(xi)結構，良(liang)好(hao)的(de)吸(xi)附(fu)性能，是(shi)吸(xi)附(fu)劑(ji)的典型(xing)代表之壹(yi)。PAC對難(nan)以用混(hun)凝(ning)和超(chao)濾(lv)操作去(qu)除(chu)的低(di)分子(zi)有機(ji)汙染物的去(qu)除(chu)率(lv)高，Chi等研究了腐殖(zhi)酸分子(zi)量（MW）對膜(mo)汙染的影(ying)響，結果表(biao)明低(di)分子(zi)量有(you)機物能被有效吸附清除(chu)，不會(hui)進(jin)入(ru)膜(mo)孔(kong)造(zao)成(cheng)膜(mo)汙染。PAC預處(chu)理(li)同樣被證實對消毒(du)副產(chan)物具有良(liang)好(hao)去(qu)除(chu)效果。此(ci)外(wai)，亞微米粉(fen)末活性(xing)炭(tan)（SSPAC）具有較(jiao)高的生物大(da)分子(zi)選擇(ze)性吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)，將其預塗(tu)於(yu)膜表(biao)面(mian)上(shang)幾乎(hu)可(ke)以*防(fang)止微生物胞外(wai)有機(ji)物造(zao)成(cheng)的(de)跨(kua)膜壓(ya)力(li)（TMP）升高。但是(shi)，由於(yu)膜的(de)疏(shu)水(shui)性及原水特性(xing)的(de)不(bu)同，也(ye)有(you)大(da)量實驗(yan)得出(chu)PAC會(hui)加重膜汙染，或對膜(mo)通量沒(mei)有(you)影(ying)響。總之(zhi)，PAC作為(wei)膜(mo)技術(shu)預處(chu)理(li)仍然(ran)值(zhi)得(de)深(shen)入(ru)研(yan)究。吸(xi)附(fu)劑(ji)雖(sui)能(neng)強(qiang)化(hua)有(you)機(ji)物的去(qu)除(chu)，減緩超濾(lv)膜(mo)的汙染速(su)率(lv)，但(dan)吸(xi)附(fu)預處(chu)理(li)需(xu)要設(she)置(zhi)單獨的(de)吸附(fu)處(chu)理(li)單元，存在占地面(mian)積大(da)、基建投(tou)資費用高等問題(ti)。

2.2反(fan)滲(shen)透(tou)

反(fan)滲(shen)透(tou)技術(shu)應用於(yu)生活汙水(shui)的(de)深度(du)處(chu)理(li)中(zhong)，能(neng)夠(gou)將水中含有的(de)有機物質(zhi)與(yu)鹽分進(jin)行(xing)分離去(qu)除(chu)，保證(zheng)水質(zhi)達(da)到(dao)用水標(biao)準(zhun)。在實際應用的過程(cheng)中，反(fan)滲(shen)透(tou)膜具有高選擇、高滲(shen)透(tou)性特(te)點(dian)，將選擇性(xing)膜(mo)在操作壓(ya)力(li)高於(yu)溶液(ye)滲(shen)透(tou)的壹(yi)種(zhong)膜(mo)處(chu)理(li)方(fang)法。雖(sui)然(ran)，這種方式本(ben)身具有較(jiao)好(hao)的(de)凈化(hua)水(shui)體(ti)的效(xiao)果，但(dan)是(shi)受(shou)到(dao)技術(shu)層面因素(su)的(de)影(ying)響，我國在反(fan)滲(shen)透(tou)技術(shu)的應(ying)用效果無(wu)法與(yu)西方發達(da)國家相比(bi)，在今後仍然(ran)需(xu)要進(jin)壹(yi)步(bu)完(wan)善(shan)，使得反(fan)滲(shen)透(tou)設(she)備(bei)應(ying)用更為(wei)高效。在美國(guo)加利福(fu)尼(ni)亞州(zhou)就設(she)置(zhi)了壹(yi)個汙水(shui)廠(chang)，並且(qie)擁有壹(yi)臺(tai)日(ri)處(chu)理(li)汙水(shui)量(liang)能夠(gou)達(da)到(dao)37.8m3的反(fan)滲(shen)透(tou)設(she)備(bei)，使(shi)得生活汙水(shui)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)較(jiao)好(hao)處(chu)理(li)，並(bing)將其重新(xin)應(ying)用於(yu)供水(shui)系(xi)統(tong)中。

2.3化(hua)工(gong)廢(fei)水(shui)

為(wei)防(fang)止化(hua)工(gong)廢(fei)水(shui)排(pai)放影(ying)響環(huan)境(jing)，需(xu)要在排(pai)放之(zhi)前(qian)對其(qi)處(chu)理(li)。使(shi)用納濾(lv)滲(shen)透(tou)、反(fan)滲(shen)透(tou)兩項(xiang)技術(shu)結合(he)，可(ke)有效處(chu)理(li)含有鉬(mu)酸(suan)氨(an)的(de)工(gong)業廢(fei)水(shui)，並(bing)且(qie)對於(yu)水中(zhong)鉬(mu)離子的回(hui)收(shou)率(lv)可(ke)超過96%，不但(dan)能夠(gou)可(ke)以有效將鉬(mu)離子回(hui)收(shou)，而(er)且可(ke)實現對廢(fei)水(shui)的(de)高效凈化(hua)。同時，膜分離這壹(yi)技術(shu)綠色無(wu)汙染，非常適合(he)應(ying)用在工(gong)業廢(fei)水(shui)的(de)處(chu)理(li)方(fang)面(mian)，配(pei)合(he)特(te)定預處(chu)理(li)方(fang)式，回(hui)收(shou)可(ke)再利用物質(zhi)，實現廢(fei)水(shui)凈化(hua)以及資源(yuan)回(hui)收(shou)等(deng)處(chu)理(li)目(mu)標(biao)。處(chu)理(li)飲(yin)用水環(huan)節(jie)，使用膜分離處(chu)理(li)技術(shu)效果良(liang)好(hao)。當(dang)前，人(ren)們生活水(shui)平逐(zhu)漸(jian)提(ti)升，因此(ci)，對於(yu)飲用水水質(zhi)要求較高，對比(bi)傳(chuan)統(tong)處(chu)理(li)工(gong)藝，膜(mo)分離的運用可(ke)將水中懸(xuan)浮(fu)物質(zhi)和細菌等有效(xiao)祛(qu)除(chu)，提(ti)升飲用水凈化(hua)效(xiao)果。處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)可(ke)使用超濾(lv)、微濾(lv)以及納濾(lv)等(deng)工(gong)藝，實現飲(yin)用水內微米等(deng)級(ji)的(de)顆(ke)粒(li)濾(lv)除(chu)。同時，還可(ke)將部分未(wei)達(da)到(dao)微米級(ji)別(bie)的顆(ke)粒(li)去(qu)除(chu)，並去(qu)除(chu)水中(zhong)溶(rong)解氣(qi)體(ti)、無(wu)機(ji)物等，提(ti)升飲用水品質(zhi)。

2.4微濾(lv)膜(mo)技術(shu)介紹及(ji)應(ying)用

較之(zhi)其他膜技術(shu)，微濾(lv)膜(mo)技術(shu)是(shi)被提(ti)出(chu)並(bing)應用，且應用壹(yi)種(zhong)膜(mo)技術(shu)，它(ta)主要應用於(yu)飲用水生產的(de)預處(chu)理(li)和初級(ji)處(chu)理(li)環(huan)節(jie)，可(ke)以有效清(qing)除原水中的(de)固體(ti)顆粒(li)、懸(xuan)浮物、細菌等其他(ta)物質(zhi)。在應用微濾(lv)膜(mo)技術(shu)對飲(yin)用水進(jin)行(xing)處(chu)理(li)時，為(wei)達(da)到(dao)良(liang)好(hao)的(de)處(chu)理(li)效(xiao)果，往(wang)往需要將微濾(lv)膜(mo)技術(shu)結合(he)其(qi)他膜(mo)技術(shu)和其(qi)他水(shui)處(chu)理(li)方(fang)法來共同對水(shui)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，如(ru)超(chao)濾(lv)膜(mo)、納濾(lv)膜(mo)、吸附(fu)劑(ji)、混(hun)凝(ning)劑(ji)等。在微濾(lv)膜(mo)技術(shu)基礎上，有研(yan)究人(ren)員嘗試采用不同混(hun)凝(ning)劑(ji)對飲(yin)用水中的腐(fu)殖(zhi)酸(suan)進(jin)行(xing)去(qu)除(chu)及不(bu)同混(hun)凝(ning)劑(ji)對膜(mo)汙染情況進(jin)行(xing)了研究，得(de)出(chu)了飲用水出(chu)水(shui)水質(zhi)下(xia)的混(hun)凝(ning)條(tiao)件與(yu)膜汙染程(cheng)度(du)條(tiao)件下(xia)的混(hun)凝(ning)劑(ji)類型(xing)與(yu)用量。還有研(yan)究人(ren)員以河水(shui)為(wei)試驗(yan)對象(xiang)，采用不同粒(li)徑(jing)活性(xing)炭(tan)對河水(shui)樣品(pin)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，試驗(yan)發現(xian)大(da)粒(li)徑(jing)的活性(xing)炭(tan)比(bi)小粒(li)徑(jing)的活性(xing)炭(tan)所造(zao)成(cheng)的(de)汙染要更嚴重。

2.5化(hua)學(xue)沈(chen)澱(dian)預處(chu)理(li)

化(hua)學(xue)沈(chen)澱(dian)法是(shi)壹(yi)種(zhong)通過投(tou)加化(hua)學(xue)藥(yao)劑(ji)，使水(shui)中可(ke)能造(zao)成(cheng)膜(mo)汙染的溶解態物質(zhi)轉化(hua)為(wei)難(nan)溶物質(zhi)而析(xi)出(chu)的(de)預處(chu)理(li)方(fang)法。Amaral等將化(hua)學(xue)沈(chen)澱(dian)法作(zuo)為(wei)微濾(lv)-納濾(lv)（MF-NF）預處(chu)理(li)工(gong)藝用於(yu)處(chu)理(li)穩(wen)定的(de)垃(la)圾(ji)滲(shen)濾(lv)液(ye)，該(gai)工(gong)藝被證明能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)去(qu)除(chu)廢(fei)液(ye)中(zhong)的有機(ji)物和無(wu)機(ji)物，且結果表(biao)明沈(chen)澱(dian)作(zuo)為(wei)微濾(lv)的(de)預處(chu)理(li)能(neng)保證(zheng)低膜(mo)汙染。Cao等人使(shi)用Ruth濾(lv)餅過濾(lv)理(li)論(lun)分析(xi)了Ca2+在藻酸(suan)鹽溶液(ye)中(zhong)形成懸(xuan)浮液(ye)的(de)過濾(lv)過(guo)程(cheng)中的(de)通量下(xia)降，結果表(biao)明Ca2+的(de)加入(ru)降(jiang)低(di)了膜汙染。另外(wai)，研究者利用混(hun)合(he)沈(chen)澱(dian)-納濾(lv)法對工(gong)業磷(lin)酸(suan)廢(fei)水(shui)進(jin)行(xing)磷(lin)的(de)回(hui)收(shou)和重(zhong)金屬(shu)的去(qu)除(chu)，得到(dao)了良(liang)好(hao)的(de)凈化(hua)和回(hui)收(shou)效(xiao)率(lv)。可(ke)以看(kan)出(chu)化(hua)學(xue)沈(chen)澱(dian)預處(chu)理(li)可(ke)以有效緩解膜(mo)汙染，且該(gai)方法具有投(tou)入成本(ben)低、操作簡(jian)便等(deng)優(you)點(dian)，但其(qi)仍存在處(chu)理(li)效(xiao)率(lv)不(bu)高、經過(guo)處(chu)理(li)之(zhi)後的溶(rong)液(ye)可(ke)能會對環(huan)境(jing)造(zao)成(cheng)二(er)次汙染等問題(ti)。

總之(zhi)，高效處(chu)理(li)廢(fei)水(shui)能(neng)夠(gou)控(kong)制(zhi)環(huan)境(jing)汙染，相關行(xing)業要對廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)膜分離工(gong)藝的(de)運用高度(du)重視，回(hui)收(shou)有(you)用物質(zhi)，將海水進(jin)行(xing)淡(dan)化(hua)，改(gai)善(shan)水質(zhi)，相關人(ren)員需(xu)要對此(ci)技術(shu)全(quan)面分析(xi)，結合(he)水(shui)處(chu)理(li)需(xu)求，合(he)理(li)選(xuan)擇(ze)分離技術(shu)，高效進(jin)行(xing)水(shui)處(chu)理(li)。