水的深度处理工艺综述

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1、水的深度处理工艺综述人类对膜的认识是从自然界中存在的膜开始的，到现在，各种人工合成膜已成为了我们生活中不可或缺的一部分。其种类繁多，作用也千差万别，但他们具有一个共同的特点-选择透过性。水的膜技术的应用开始于20世纪60年代，最早使用反渗透膜进行海水淡化。其后膜技术得到了迅速发展，并被众多领域应用。自用于反渗透脱盐后，又开发出纳滤、超滤和微滤技术，这些不同的膜都有其独特的性能，可满足不同的处理要求。1定义膜从广义上可以定义为两相之间的一个具有选择透过性的薄层屏障。膜分离是指在某种推动力作用下，利用膜的选择透过性能，

2、达到分类混合物（如溶液）中离子、分子以及某些微粒的过程。与传统过滤器的最大不同是，膜可以在离子或分子范围内进行分离，并且该过程是一种物理过程，不需发生相变化和添加助剂。在某种推动力的作用下，利用某种隔膜特定的透过性能，使溶质或溶剂分离的方法，称为膜分离。膜分离是用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作推动力，对双组份或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜分离可以用于液相和气相分离，可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系等。分离溶质时一般叫渗析，分离溶剂时一般叫渗透

3、。2分类与特点膜可以是固态的，也可以是液体甚至是气态的。膜可以是均相的或非均相的，对称的或非对称的，可以是带电的或中性的，而带电膜又可以是带正电或带负电的，或二者兼而有之。膜可以是具有渗透性的，也可以是具有半渗透性的，但不能是完全不透过性的。目前使用的分离膜绝大多数是固相膜。由于膜材料的种类非常丰富，制备条件也多种多样，一般来说膜的分类有以下几种：（1）按分离机理：反应膜、离子交换膜、渗透膜等；（2）按膜的形态：均质膜和非对称膜；均质膜：由一种膜材料制成、截面均匀一致的膜。均质膜有致密均质膜、微孔均质膜和离子交换膜

4、。各项性质相同致密膜或多孔膜，通量一般较小，主要用于电渗析和气体分离。非对称膜：非对称膜有相转化膜及复合膜两类。前者表皮层与支撑层为同一种材料，通过相转化过程形成非对称结构；后者表皮层与支撑层由不同材料组成，通过在支撑层上进行复合浇铸、界面聚合、等离子聚合等方法形成超薄表皮层。一般由两层组成，表层非常薄，从几十纳米到几十微米，起分离作用，可以是致密的，也可以是多孔的，下面一层较厚，约100um，起支撑作用，是多孔的。非对称膜是最广泛的一种分离膜。（3）按膜结构形式：平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等；（4）按膜的材

5、料性质分：主要有生物膜（天然的）和合成膜（有机膜和无机膜）。生物膜（原生质、细胞膜）是地球上不可缺少的天然膜，然而不仅在结构和功能方面，而且在传质机理方面，生物膜都与可用于工程技术目的的合成固体膜有很大的差别。合成膜又可分为气态膜、液态膜和固态膜，其中固态膜可以由有机质和无机的材料构成。目前，有机合成膜的应用比无机合成膜的应用要广泛的多。（5）按孔径不同分：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。3膜材料多种多样，无机、有机等3.1聚砜膜聚砜膜具有机械强度高、耐热性好、耐酸碱范围宽、耐细菌腐蚀等优点，是被广泛采用的膜材料

6、之一。但这种材料亲水性较差，特别是在制备截留分子量1000或以下的超滤膜时，透水速度太低，影响分离效率；聚砜的疏水性能及亲油性能使得聚砜膜用于含油污水处理时，会造成膜通量低和易污染等问题。3.2聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯是一种结晶型聚合物，相对密度为1.75∽1.78，玻璃化温度约39℃，结晶熔点为170℃，热分解温度在316℃以上，机械性能良好，具有良好的耐冲击性，耐磨性，耐气候性。3.3聚丙烯腈膜聚丙烯腈是一种聚合高分子材料，具有强度高、弹性好、耐化学腐蚀和化学稳定性好等优点，是良好的制膜材料。它来源广泛，价格便宜，

7、且具有良好的亲水性和耐污染性，耐霉菌性，可用于食品、医药、发酵工业、油水分离、乳化浓缩等方面。3.4聚醚砜膜聚醚砜膜具有很高的玻璃化温度（230℃），其适用理论温度可达98℃，且聚醚砜膜在50%的甲醇、70%的乙醇和异丙醇溶液中膜性能都不发生变化。废水处理中对膜材料的选择主要依据是：废水性质（如酸碱性等）；膜本身性质（如膜孔径、膜通量、抗污染性、亲水性等）4膜组件：为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力的作用下，完成混合液

8、中各组分的分离，这类装置称为膜组件或简称组件（Module）。工业上常用的膜组件形式主要有板框式、螺旋卷式、圆管式、毛细管式和中空纤维式五种。前两种使用平板膜，后三者均使用管式膜。一般来说，在设计和实际运行过程中要求膜组件具备以下条件：①对膜组可以提供足够的机械支撑，流道通畅，无流动死角或静水区，进水与透过液分开；②能耗较小，其流态设计应尽量减少浓差极化，提