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當(dāng)前人們的社會活動與工業(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的廢水，對這些廢水進(jìn)行處理和回收，轉(zhuǎn)化為可飲用的生活用水是解決水資源問題的一個(gè)重要途徑。

反滲透膜過濾技術(shù)即為一種先進(jìn)的水處理技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用中不需要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，也不會產(chǎn)生多余的有害物質(zhì)，對環(huán)境友好，具有廣闊的應(yīng)用前景。

反滲透膜及其工作原理

反滲透膜是一種對物質(zhì)滲透具有選擇性的半透膜，這種膜可以允許混合液體中的溶劑按照特定的方向透過薄膜，而將溶質(zhì)阻止在薄膜的另一側(cè)。

被污染的水中通常含有多種雜質(zhì)或溶解鹽，若將其放在反滲透膜的一端，并對其施加壓力，可以促使該溶液中的水透過反滲透膜到達(dá)另一端，實(shí)現(xiàn)水處理，獲得高質(zhì)量的純水，達(dá)到凈化的目的。

目前常用的制膜材料有：

纖維素酯、二醋酸纖維素、三醋酸纖維素類；

聚苯并咪唑、聚苯并咪唑酮、聚酰亞胺類；

聚芳香酰胺類等；

膜材料的選取

反滲透膜的性能直接決定污水廢水的處理效果。因而在應(yīng)用反滲透技術(shù)對污水廢水進(jìn)行過濾時(shí)，首先需要考慮的問題就是膜材料的選擇。

反滲透膜按照所使用的材料可以分為無機(jī)與有機(jī)兩類高分子材料。但是鑒于無機(jī)高分子材料應(yīng)用成本較高，故目前常用的反滲透膜大多使用有機(jī)高分子材料制作而成，其主要材料為芳香聚酰胺類以及醋酸纖維素類。

實(shí)際廢水處理中選取膜材料時(shí)可以綜合考慮以下幾方面因素：

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廢水的組成成分、所處理廢水的溫度與pH值、反滲透膜的機(jī)械強(qiáng)度與化學(xué)特性等。

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目前常用的反滲透膜有以下幾種：

酸纖維膜。酸纖維膜是唯一一種對氯離子具有抗性的膜，其脫鹽率可超過95%。除此之外，其耐污染性也較強(qiáng)，但是不宜承受微生物的侵蝕，因而降解率較高，使用一段時(shí)間后其脫鹽效果會明顯下降。當(dāng)所過濾廢水的酸堿性超過一定范圍時(shí)，酸纖維膜還會產(chǎn)生分解現(xiàn)象。其最佳應(yīng)用pH值為pH 5到pH 6之間。

聚酰胺膜。聚酰胺膜的抗氯性很差，容易受到氯或其他氧化劑的侵蝕從而降低對廢水的過濾性能。但是這類膜對微生物的抗性較好，不易被水解，故其使用期限相對較長。其使用環(huán)境為污廢水酸堿度在pH 4到pH 11之間，水溫在40°C以內(nèi)。

復(fù)合膜。復(fù)合膜使用了多種有機(jī)高分子材料制作而成，故其性能較為均衡，具有多種屬性。具體來說，其可以在1.6 MPa左右的低壓環(huán)境下使用，能夠繼承酸纖維膜的耐氯性和聚酰胺膜的耐微生物性，雖然縱向?qū)Ρ榷?，性能有所降低，但是橫向比較來看，性能均衡，比單獨(dú)使用某種材料的反滲透膜的缺點(diǎn)有所彌補(bǔ)。其可以在pH值在2到12的范圍內(nèi)使用，應(yīng)用范圍廣泛，但是在長期使用中，其匹配pH值為5到9。

反滲透膜及其相關(guān)技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

一、廢水處理

廢水處理是反滲透膜的另一個(gè)核心應(yīng)用方向，通過反滲透技術(shù)可以有效處理電廠、印染廠產(chǎn)生的含重金屬或含油廢水，還可以對城市污水、垃圾滲濾液等進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)水資源的回收。

在火電發(fā)電過程中會使用到大量的循環(huán)冷卻水，這些水中通常會含有多種雜質(zhì)，水濁度較高，若直接排放會對環(huán)境造成污染。配合使用中空纖維超濾膜元件和聚酰胺復(fù)合反滲透膜可以將循環(huán)冷卻水處理為水濁度低于0.02 NTU，污染指數(shù)低于0.7的可再利用水。

印染廠產(chǎn)生的廢水中含有大量的鹽離子、色度離子等物質(zhì)。使用超濾和反滲透雙膜技術(shù)可以將廢水中的有機(jī)物、鹽離子等濾除，且其產(chǎn)水化學(xué)耗氧量不高于10 mg/L，水處理效果明顯。

傳統(tǒng)的對含有重金屬的廢水處理工藝中需要添加化學(xué)藥劑，處理操作要求較高。使用反滲透膜和多級反滲透技術(shù)對這些廢水進(jìn)行處理可以較好地去除廢水中含有的重金屬元素。

城市垃圾滲濾液中含有的成分較多較復(fù)雜。使用聚酰胺反滲透膜對其進(jìn)行處理可將垃圾滲濾液凈化到可排放的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對垃圾滲濾液的處理。

二、純水生產(chǎn)

純凈水在生活飲水以及工業(yè)生產(chǎn)和制藥中有著廣泛的應(yīng)用，這類應(yīng)用對水的要求較高，使用反滲透膜進(jìn)行水處理需要符合必要的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

由于超純水生產(chǎn)工藝相對較為成熟，故在超純水生產(chǎn)中可以使用相應(yīng)的滲透膜組件。反滲透系統(tǒng)可以控制水通量達(dá)到650 m3/h，產(chǎn)生導(dǎo)電率為0.3 μS/cm的超純水。水處理過程中出現(xiàn)的膜污染問題可以通過化學(xué)清洗的方法解決。目前較為常用的純水處理系統(tǒng)為反滲透-電去離子系統(tǒng)。

在工業(yè)用水生產(chǎn)方面，為滿足使用需求，國內(nèi)相關(guān)研究人員提出了使用超低壓卷式復(fù)合膜組件的方式搭建反滲透系統(tǒng)的方案。該方案中的滲透膜單膜產(chǎn)水量可達(dá)41.4立方米/天，而截留率不低于99.7%，完全可以滿足燒堿工業(yè)生產(chǎn)用水需求。

此外，氯堿工業(yè)生產(chǎn)中需要對生產(chǎn)過程中的水中的Ca2?、Mg2?等離子進(jìn)行濾除，因而可以使用PVD反滲透膜對其進(jìn)行脫除處理，同時(shí)保證對氯化鈉具有較低的截留率，實(shí)現(xiàn)氯堿工業(yè)生產(chǎn)的水處理提純。

在制藥生產(chǎn)中，使用超低壓聚酰胺復(fù)合滲透膜組件離子分離系統(tǒng)，應(yīng)用二級反滲透法對制藥生產(chǎn)過程中所需的純水進(jìn)行制取可以達(dá)到較好的制取效果。這種水處理方案在經(jīng)過二級反滲透后的回收率不低于80%，對于藥企所帶來的經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

結(jié)語

反滲透膜的水處理效果好，應(yīng)用簡單方便，對環(huán)境污染小，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的水處理方法。隨著反滲透膜技術(shù)研究的深入，反滲透膜組件可以獲得更低的能量損耗、抗污染能力以及耐高溫高壓等能力，可適用領(lǐng)域和范圍將得到進(jìn)一步拓展。