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1、污水處理中的膜分離技術(shù)摘要:膜分離技術(shù)是一種典型的通過物質(zhì)在膜中滲透能力不同來達(dá)到分離混合 物中各種物質(zhì)的目的。膜分離技術(shù)主要是在環(huán)境工程處理中采用選擇性能較為特 殊的薄膜,利用外力作用對(duì)混合物分離、提純及濃縮等環(huán)節(jié)的一種新型分離技術(shù)。 將膜分離技術(shù)應(yīng)用在水處理行業(yè)過程中,可切實(shí)提升水處理出水水質(zhì),控制水處 理成本。關(guān)鍵詞:污水處理;膜分離技術(shù);技術(shù)應(yīng)用引言隨著科技的快速發(fā)展,水處理行業(yè)中的膜分離技術(shù)種類不斷增多,性能更加 完善。將膜分離技術(shù)應(yīng)用在水處理過程中,可切實(shí)提升出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),不會(huì)發(fā)生 其他化學(xué)反應(yīng),不會(huì)對(duì)水體造成二次污染。通常使用的膜分離技術(shù)是指在使用薄 膜對(duì)不同粒徑分子或者不同形態(tài)
2、的混合物進(jìn)行有選擇性的分離的技術(shù),工業(yè)上使 用較多的是具有特殊性能的半透膜又可以稱分離膜或者濾膜。膜分離技術(shù)的特點(diǎn)膜分離技術(shù)的分離效果遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的化學(xué)分離辦法,且分離的精細(xì)程度很高, 對(duì)環(huán)境的破壞小,是一種綠色環(huán)保的處理方法,在未來具有很廣闊的發(fā)展前景。 首先,利用膜分離技術(shù)得到的溶液不會(huì)發(fā)生相變,而僅僅是對(duì)溶液中的某個(gè)成分 進(jìn)行了分離和提純,將原本的混合溶液變?yōu)樗枰娜芤骸Dし蛛x過程的裝置很 簡(jiǎn)單,只需要有容器、動(dòng)力裝置和半透膜即可。通過動(dòng)力裝置帶動(dòng)溶液流經(jīng)半透 膜,這種凈化效率很高,對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來說能夠有效提高生產(chǎn)效率。另外,相較 于傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法進(jìn)行分離時(shí),反應(yīng)開始后就無法停止,直到
3、所添加的試劑消 耗完,膜分離技術(shù)是一種可以調(diào)控的處理過程,在反應(yīng)時(shí),停止對(duì)溶液的動(dòng)力引 導(dǎo)就能停止處理,十分便捷。膜分離技術(shù)的原理2.1物理性質(zhì)原理主要是在幾何形狀、質(zhì)量及體積等表現(xiàn)出的不同之處,膜與不同混合物相結(jié) 合表現(xiàn)出的物理性質(zhì)具有一定的特異性,主要用于對(duì)混合物的分離。2.2化學(xué)物質(zhì)應(yīng)用原理主要是在分離膜中混合物的通過速度,通常情況下速度可分為兩種,一是經(jīng) 由膜表面接觸混合物并通過一定方式進(jìn)入膜內(nèi)而被稱為溶解速度;二是進(jìn)入到膜 內(nèi)后,由膜表面逐漸擴(kuò)散到膜另外面的速度?;旌衔锛坝糜诜蛛x的材料膜化學(xué)性 質(zhì)對(duì)于溶解速度具有決定性作用,而擴(kuò)散速度不只是由混合物及用于分離的材料 膜化學(xué)性質(zhì)所決定,
4、與物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量之間存在較為密切的關(guān)系。膜分離技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)膜分離技術(shù)是目前一種新興的技術(shù)發(fā)展方向,能夠與許多傳統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)相結(jié) 合,發(fā)揮更大的價(jià)值。一方面,膜分離技術(shù)對(duì)環(huán)境要求很低,可以在常溫條件下 完成凈化與分離,反應(yīng)過程中也可以隨時(shí)加以控制,更有利于生產(chǎn)企業(yè)對(duì)成本和 生產(chǎn)的調(diào)控與配置。膜分離技術(shù)的設(shè)備成本較低,相較于傳統(tǒng)的化學(xué)凈化和處理 辦法,能夠達(dá)到節(jié)約成本、擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益的目的。另一方面,膜分離技術(shù)更加符 合可持續(xù)發(fā)展的要求,對(duì)水資源和工業(yè)原料進(jìn)行回收利用,反應(yīng)過程高效節(jié)能, 具有很廣闊的發(fā)展前景。利用膜分離技術(shù)還可以得到純水,在化工實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生 產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用。膜分離技術(shù)處理方法4
5、.1微濾法處理微濾法的膜分離技術(shù)主要是指借助溶液本身的重力作用作為引導(dǎo)動(dòng)力,將溶 液引導(dǎo)流經(jīng)薄膜處進(jìn)行處理的過程,一般在水壓在50Pa至100kPa內(nèi)的處理效果 都能夠達(dá)到要求。由于微濾法是一種壓力過濾法,微濾法所使用的薄膜會(huì)比其他 薄膜略厚一些,防止出現(xiàn)破損和劃傷的情況。微濾法的薄膜微孔直徑大約在 0.1mm至20m之間,即超過20m的物質(zhì)會(huì)被隔離在薄膜之外,對(duì)于溶液中的 懸浮物和不溶于水的物質(zhì)都能夠有效去除。因此,微濾法的處理過程被廣泛應(yīng)用 在了懸濁液的處理中。目前在實(shí)際生產(chǎn)過程中,微濾法所使用的薄膜材質(zhì)有聚酰 胺、聚丙烯和聚四氟乙烯等。薄膜的結(jié)構(gòu)是將材料燒制使其表面形成一些微孔, 再與生
6、物反應(yīng)器耦合后制作成可以直接使用的微濾器。4.2滲析法處理滲析法可以分為壓力滲析和電滲析兩種。壓力滲析是指在對(duì)廢水進(jìn)行處理時(shí), 借助水的擴(kuò)散性,使水中溶解的細(xì)小顆粒在擴(kuò)散的過程中吸附在薄膜外側(cè),使薄 膜兩側(cè)出現(xiàn)濃度差,借助濃度壓力對(duì)溶液起到動(dòng)力作用。由于壓力差的存在,濃 度高的一側(cè)溶劑,即水,會(huì)不斷透過薄膜向另一側(cè)滲透,而無法穿透薄膜的大分 子則會(huì)被阻擋在外,導(dǎo)致薄膜兩側(cè)的濃度差不斷提高。目前,滲析法主要被應(yīng)用 在工業(yè)廢水的處理中。電滲析法是給溶液通電,在電場(chǎng)的作用下,溶液中的帶電 粒子會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)與分離,而中性的粒子則不受影響。電滲析主要被應(yīng)用在化 工處理中,能夠?qū)崿F(xiàn)溶液的脫鹽,一些被分離
7、后的離子可以充分回收利用,對(duì)生 產(chǎn)企業(yè)控制成本十分有利。4.3滲透法處理滲透法所使用的薄膜微孔孔徑很小,一般小于0.002mm,可以實(shí)現(xiàn)溶劑與溶 質(zhì)的分離,得到的純水多用于工業(yè)生產(chǎn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和醫(yī)療等領(lǐng)域,具有十分廣闊 的發(fā)展前景。另外,滲透法可以將溶液中的貴金屬離子進(jìn)行過濾和回收,對(duì)于生 產(chǎn)企業(yè)而言,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)成本的控制,是一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的膜分離 技術(shù)。另外,對(duì)于一些苦咸水的脫鹽過程,滲透法也能夠發(fā)揮其價(jià)值??嘞趟?含有的成分十分復(fù)雜,且與地域性有較大關(guān)系,無法統(tǒng)一使用一種或一組薄膜進(jìn) 行處理,利用滲透膜,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水的直接提取。膜滲透法相較于蒸餾法,對(duì)能 源的消耗更低,凈化效果
8、更好。膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用5.1膜分離技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用隨著城鎮(zhèn)人口的不斷增多,生活污水產(chǎn)量逐年擴(kuò)大,為有效處理生活污水, 使其能夠更好實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用目標(biāo),可將膜分離技術(shù)應(yīng)用在生活污水處理工藝中。 在傳統(tǒng)生活污水處理裝置內(nèi)部增設(shè)侵入式膜裝置,使城市污水能夠達(dá)到更好的處 理與回收利用,同時(shí)降低處理工藝占地面積。5.2膜分離技術(shù)在工業(yè)水系統(tǒng)中的應(yīng)用一方面,膜分離技術(shù)在海水淡化過程中,通過反滲透膜、電滲析膜分離技術(shù) 的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)海水內(nèi)的鹽分能夠被分離。其中,反滲透膜分離技術(shù)主要是為了淡 化海水而研發(fā)出來,通過對(duì)海水進(jìn)行淡化分離處理,能夠更好解決沿海地區(qū)用水 緊張問題;另一方面,借助膜分
9、離技術(shù),制取飲用水?,F(xiàn)階段制取飲用水最常用 的膜分離技術(shù)為納濾膜與反滲透膜技術(shù)。通過將水體中對(duì)人體有害的物質(zhì)分離出 來,使水體能夠達(dá)到最高飲用標(biāo)準(zhǔn),保障大眾用水安全。5.3膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)過了多年發(fā)展歷史,應(yīng)用覆蓋面涉及 到石油、化工、紡織等各個(gè)行業(yè)。隨著對(duì)水資源循環(huán)利用、深度處理效果提出了 更高要求,為從根本上提升水資源利用率,緩解國(guó)內(nèi)用水緊張問題,將膜分離技 術(shù)高效應(yīng)用在廢水處理過程中也逐漸興起。在工業(yè)廢水處理行業(yè)中,通過在原有 處理裝置基礎(chǔ)上增設(shè)膜過濾裝置,使過濾后的水體懸浮固體含量等被控制在標(biāo)準(zhǔn) 范圍之內(nèi),已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用。在處理重金屬廢水期間,可利用乳狀液膜 處理方式,使重金屬廢水中的雜質(zhì)能夠被充分析出,從而保障此類廢水能夠得到 循環(huán)利用。在處理造紙廠廢水期間,相關(guān)研究人員通過將無流動(dòng)載體組成的液體 膜分析技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化,使其獲得更加顯著的廢水處理效果。同時(shí),將微濾膜 與納濾膜分離處理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,加入適當(dāng)?shù)男跄齽?,使造紙廠廢水水質(zhì)能 夠更好地達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)束語綜上所述,膜分離技術(shù)是一項(xiàng)新興科技,目前在污水處理和凈化中得到了更 加廣泛的應(yīng)用,有效降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本,為水生產(chǎn)企業(yè)帶了更大的經(jīng)濟(jì)效益, 為保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)孫鵬.膜技術(shù)在水處理行業(yè)中的應(yīng)用研究J.鹽科學(xué)
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