饮用水处理中膜技术的应用探讨

饮用水处理中膜技术的应用探讨

储继松

中原石油勘探局有限公司水务分公司 河南濮阳 457001

摘要：近年来，膜技术发展迅猛，特别在水处理领域，国内外越来越多的饮用水处理系统应用了膜技术，膜处理技术是提高水资源质量的重要科学手段，包括处理饮用水、工业废水等，膜处理技术的使用不但无污染，而且节约能源，最主要的是操作方便，其发展前景非常广泛，也是当代最具有影响力的高新技术之一，本篇文章主要就膜技术在饮用水处理上的应用与发展进行简要探讨。

关键词：膜技术 饮用水处理 应用发展

近几年随着人们生活水平的改善，对饮用水的安全卫生要求也越来越注重，需要寻找到一种能够提高处理水质的工艺方法获得优质的饮用水，随着膜技术在水处理领域的技术突破、膜工艺日渐成熟，价格逐年降低，膜技术就走进了人们的视野之中，在饮用水处理中的应用越来越广泛。

1膜处理技术的意义

膜技术的产生主要是源于现代生物学以及物理学，其主要作用是分离过滤溶液或者固体等。目前，我们还在研究的膜技术大部分是由分离性材料制成的，可以将饮用水中的杂质以及有害的物质充分的过滤出来，达到提纯效果。膜技术在对杂质进行沉降过滤的过程中不会应用到酸碱等原料，整个过滤过程中都具有高效和便捷的优点，同时运行管理与操作方面也是较为简单，在饮用水处理领域非常实用，其发展前景广泛。

2膜技术概况

2.1常用膜技术及特点

被用于饮用水处理的膜一般按膜孔大小分为微滤(MF)、纳滤(NF)、超滤(UF) 以及反渗透(RO)。微滤的主要动力就是压力，是一种通过滤膜的截留来进行基础的高精密过滤的膜技术；超滤是一种利用超滤膜中所含有的高精度截留性能来使物质分离的膜分离技术；纳滤的膜驱动力介于反渗透与超滤之间；反渗透就是通过半透膜使得溶液中的溶剂进入膜的低压侧，并且溶液中的其它成分就会被阻留在膜的高压侧。

2.2过滤机理

2.2.1 超滤(UF)

超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。

2.2.2纳滤(NF)

纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，如CA、CTA膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜等。纳滤（NF）用于将相对分子质量较小的物质，如无机盐或葡萄糖、蔗糖等小分子有机物从溶剂中分离出来。纳滤又称为低压反渗透，是膜分离技术的一种新兴领域，其分离性能介于反渗透和超滤之间，允许一些无机盐和某些溶剂透过膜，从而达到分离的效果。

2.2.3反渗透(RO)

反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级，在一定的压力下，H₂O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。反渗膜的工作原理是将纯水与含有溶质的溶液用一种只能通过水的半透膜隔开，此时，纯水侧的水就自发的透过半透膜，进入溶液一侧，溶液侧的水面升高，这种现象就是渗透。当液面升高至一定高度时，膜两侧压力达到平衡，溶液侧的液面不再升高，这时，膜两侧有一个压力差，称为渗透压。如果给溶液侧加上一个大于渗透压的压力，溶液中的水分子就会被挤压到纯水一侧，这个过程正好与渗透相反，我们称之为反渗透。反渗透的过程是在压力的作用下，溶液中的水分子进入纯水中，纯水量增加，而溶液本身被浓缩。

3膜技术在饮用水处理中的应用

3.1超滤技术应用

超滤技术的主要作用就是去除水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。一般用于反渗透的预处理工艺，但是超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制。因此，需通过试验进行研究，以确定最佳的工艺和运行条件，最大限度地减轻浓差极化的影响，使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。

3.2反渗透膜应用

在现今的膜技术发展中，应用最为广泛的当属反渗透膜，反渗透膜被广泛应用于各大饮用水的处理中。反渗透膜的基本原理同生物细胞膜的基本原理基本一致，除水分子可以透过RO膜外，水中的其它物质（矿物质、有机物、微生物等）几乎都被拒于膜外，能彻底除去过去纯水制造工艺中较难去除的TOC，SiO

₂、微粒子及细菌。同时，又彻底省掉离子交换再生酸碱消耗、免除酸碱排污污染及避免离子交换层中细菌、有机物的二次污染。经反渗透处理后的水，能去除99%以上的溶解性固体，99%以上的有机物及胶体，几乎100%的细菌。处理后的水能够被直接作为饮用水，如果还希望能够保证饮用水的营养，还可以采取矿化方法制作饮用水资源。

3.3膜技术的发展

膜技术除了基本饮用水的应用领域之外，还可以用于食品、化工以及生物制剂等多种领域。在我国近几年的发展过程中，自主研发的膜技术已经取得了丰硕成果，甚至已经逐渐达到了世界先进水平，我国膜技术已被大规模的应用到工业生产之中，所以膜技术的市场潜力是十分巨大的，并且应用前景也十分广阔。

4结语

在我国，膜技术在水处理方面的应用已经十分广泛，所以存在巨大的市场前景，虽然在目前的情况下，膜技术的发展还不够完善，但是我国将进一步对膜材料进行研究，从而更好更快的发展膜分离技术。膜技术的优点已经逐渐的展示到了饮用水处理的方方面面，所以膜技术已经成为未来水资源处理中的重点发展对象。

参考文献:

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