膜分离技术及研究进展.doc

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1、膜分离技术及研究进展人们认识膜现象已有200多年的历史，第一张商品膜的出现至今已有40多年。膜技术由于高效、实用、可调、节能和工艺简便等，已广泛应用，产生极高的经济效益。在环境问题的圆满解决，更有效的资源利用和医疗保健等领域，膜技术有着光明的发展前景。现在已有许多膜分离技术获得大规模应用，如微滤、反渗透、超滤、纳滤、电渗析、渗透蒸发、液膜等，特别是反渗透膜，已经在许多发电厂、制药厂得到利用。还有不少如双极膜、膜蒸馏、膜萃取等新膜技术也有技术开发上的进展。 1、几种常见膜分离技术简介及应用现状和进展 1.1反渗透 　　反渗透

2、技术在50年代才开始研究，到60年代末制成具有工业价值的反渗透膜，1971年开始有工业性反渗透装置在电厂投入运行，现在反渗透法进行水处理工艺遍及美国、日本、法国、意大利等国家，我国于70年代末开始引进反渗透装置于发电厂的水处理。90年代反渗透膜的开发研制成为热点。现在反渗透技术已有大范围的应用。 1.1.1反渗透的基本原理 　　对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和相同的体积的浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时稀溶液的溶剂将

3、自发的向浓溶液的一侧流动，这一现象称为渗透。图1是渗透膜的示意图。当渗透过程达到平衡时，浓溶液侧的液面将会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，称为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液的一侧施加一个大于渗透压的压力，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一现象称为反渗透。见图2。 　　反渗透装置就是利用这一原理用高压泵将待处理水经过增压以后，借助半透膜的选择截留作用来去除水中的无机离子的，由于反渗透膜在高压情况下只允许

4、水分子通过，而不允许钾、钠、钙、锌等离子及病毒、细菌通过，所以它能获得高质量的纯水。 1.1.2典型的反渗透工艺流程 　　反渗透应用于不同的工艺有不同的工艺流程，一般情况下，它们都遵从于以下几个过程，即预处理、反渗透及后处理。见图3。 　　反渗透技术应用十分广泛，主要应用于海水淡化、纯水和超纯水制备、城市给水处理、城市污水处理及应用、工业电镀废水及纸浆和造纸工业废水处理、化工废水处理、冶金焦化废水处理、食品工业、医药工业等废水处理，我国有大港电厂、宝钢自备电厂、沧州电厂等九个发电厂应用反渗透技术来进行预脱盐处理。在不断的应

5、用过程中，反渗透的缺点和不足日益显露，主要表现在以下几点： ①进口设备由于原水水质的不同，缺乏技术论证及工艺修改，照抄照搬，不适合我国国情。所以反渗透进水一定要根据原水水质的不同进行预处理以满足设备对进水水质的要求。 ②有些技术能力差的企业，不懂得反渗透膜元件及其数量的合理选择，膜元件的合理排列等，造成部分膜元件在非常情况下运行。 ③产膜质量不过关。膜质量的好坏直接影响到盐及其它杂质的去除率。 ④运行管理不严。系统运行时，压力要处于膜可承受的压力范围，防止超强度、超负荷运行，使膜产生机械性损失，导致泄露发生。 　　针对以上

6、存在的问题，我国一些膜技术专家及科研人员一直努力于膜元件及应用工艺流程的优化研究。黄征青(1)对纯水工程中反渗透膜进行研究，提出了使用时一些常见问题及解决方法，并提出延长反渗透膜使用寿命的途径；陈效勤(2)也提出了国内反渗透水处理技术存在问题及改进措施；在RO膜的开发方面，闻瑞梅(3)对RO复合膜NTR-759与醋酸纤维膜CA进行比较，提出RO复合膜的应用前景。 　　与国外相比，我国反渗透工艺和工程技术已接近国外先进水平，但膜和组器技术同国际同类产品仍有较大的差距，复合膜虽已完成中试放大，但离工业生产仍有较大的差距。当前反

7、渗透膜市场，中空纤维型仍以国产CTA膜组件为主，而卷式型基本上由进口PA复合膜元件所占据。在工业上，引进PA复合膜和其他有关键部件，设计制造反渗透装置，取代了以往整机进口的局面，实践证明是成功的。 1.2微滤(MF) 　　微滤是一种精密过滤技术，它与反渗透、超滤均是通过压力而驱动的。所分离的组分直径为0.03～15μm；主要除去微粒、亚微粒和细粒物质。它多用于半导体工业超纯水的终端处理，反渗透的首端预处理。在啤酒与其他酒类的酿造中，用于除去微生物与异味杂质等。张艳等人(4)采用氢氧化镁吸附与无机陶瓷微粒膜相结合的方法对印染

8、废水进行了脱色处理，脱色率可达98%以上，并对膜污染和清洗进行了研究，取得了较好效果。 　　我国微粒膜的研究与国外水平相比，常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致，折叠式滤芯在许多场合代替了进口产品，但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面，仍落后于国外，这就抑制了微滤技术在较高浊度水质