反渗透\超滤净水技术

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【摘要】本文主要分析了反渗透、超滤净水技术的相关问题，论述了反渗透、超滤净水技术运用的必要性以及原理，进而集中分析了反渗透、超滤净水技术的运用方法。

【关键词】反渗透；超滤；净水技术

中图分类号： P747 文献标识码： A

一、前言

随着科技的进步，越来越多的净水技术被开发出来，其中，反渗透、超滤净水技术就是当前比较先进和有效的技术，运用反渗透、超滤净水技术可以有效提升水质，因此值得研究。

二、运用超滤与反透渗技术的必要性

随着经济的发展与人口的快速增长，我国近年来水资源水质状况越来越不容乐观，淡水水量逐步减少，水中有机物含量与耗氧量偏高。对某些水源常规的水处理技术已不能满足出水水质要求，尤其是工业用水，对某些离子含量又有特殊要求，因此需要增加预处理及深度处理工艺。自从1948年法国学者AbbeNollet首次揭示膜分离现象，到1952年美国Ionics公司研制成功第一个膜渗析器，近三、四十年间，膜技术得到了突飞猛进的发展，已经发展成为一项高新技术，并广泛应用在食品、环保等领域，近年来又开始在海水淡化、给水深度处理中得到了应用。

三、超滤与反透渗的原理

1、超滤原理

超滤是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离颗粒。超滤膜的孔径大约在0.002-0.1微米范围内。溶解物质和比膜孔径小的物质能作为透过液透过滤膜，不能透过滤膜的物质被浓缩于排放液中。因此产水中含有水、溶解固体及小分子量物质，而胶体、悬浮颗粒、高分子量有机物、细菌、病毒和原生动物将被过滤去除。

原水在进入反渗透膜系统之前先进行预处理，水质达到要求后再经加压泵进入膜组件。预处理方案的选择主要依据是原水的水质情况进行选择，现在一般采用超滤作为反渗透的预处理。超滤作为反渗透预处理具有以下优点：

膜过滤精度远高于传统过滤，可全部去除大于0.1μm的胶体和颗粒物；

对悬浮颗粒、胶体、微生物、细菌、病毒的去除率近100%；

对有机物的去除率达10~30%；

受原水水质波动影响小，出水水质稳定；

运行压力低，节能效果显著；

设备占地空间小，仅为传统工艺的1/5~1/3，可全自动运行；

预处理化学药剂用量小，降低污染排放。

反渗透原理

反渗透亦称逆渗透（RO），是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

对于反渗透膜的脱盐机理，目前有几种不同看法。主要是“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”，此外还有“氢键理论”以及“溶解扩散理论”。现简述“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”。当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面接触时，则在膜的溶液界面上选择吸附一层水分子，在反渗透压力的作用下，通过膜的毛细管作用流出纯水，并连续地形成和流出这个界面纯水层。该机理阐明在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，在膜的表面选择吸附了一层水分子，盐类溶质则被排斥，化合价越高的离子被排斥的越远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜孔流出纯水，因而达到除盐的目的。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水溶液就泄漏过膜，其中的一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更次之。“筛分理论”认为：膜表面具有无数微孔，正是这些实际存在的不同孔径的孔眼象筛子一样截留住分子直径相应大于它们的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。至于对于有机物的去除，纯属筛分机理。反渗透膜能滤除各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌；也能滤除各种病毒，还能滤除热源。反渗透与超滤的分离理论尚在不断的发展和完善之中。

反渗透运行关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的。因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果。反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.6%。反渗透设备系统除盐率一般为95-99％，对二氧化硅的脱除率可高达99.5％。采用反渗透作为主要的脱盐装置，可以节省大量酸碱消耗，和运行成本。

四、在废水处理过程中如何运用超滤反渗透及其组合工艺

在上世纪60年代初期，高通量反渗透技术开水得到了初步的发展，这也为超滤技术的发展奠定了良好的基础，超滤技术首先被应用在废料回收与废水处理工作中，随着经济的发展，逐渐被应用在了含油废水的处理以及电泳涂漆等行业之中，取得了理想的经济效益与社会效益，在废水处理过程中，超滤反渗透及其组合工艺主要应用在以下几个方面：

1、处理城市中的生活废水

作为废水的两大主要来源之一，城市废水的有效处理已经被全社会所重视。早在1969年，美国的Smith就报道了利用活性污泥法和超滤相结合的方法对生活中的污水进行处理，并且取得了非常好的效果。我们都知道在堆放和掩埋垃圾的过程中会有污水渗出，这种污水被我们称为垃圾渗沥液。高浓度的有机物、氨氮、碱度和重金属是其主要的组成部分。如果垃圾渗沥液得不到恰当的处理，将会导致环境受到严重污染。像构筑防渗幕墙，厌氧、好氧或厌氧、好氧相结合的生化处理，光化学处理这些常规方法，不但能耗大而且基本达不到污水排放或二次利用的标准。而膜技术恰恰弥补了这一不足，它不但提高了经过处理后的水的水质，而且还降低了投资成本。在国外的垃圾渗沥液膜法处理中，超滤/反渗透组合工艺得到广泛应用，用这种方法处理后的废水，其回收率高达80%。在我国此类技术的应用起步较晚，经过膜集成技术处理后的垃圾渗沥液达到了符合国家一级排放标准的透过液的要求。由此我们可以看出，只有做到合理有效的处理城市污水，才能保证城市的环境不受污染，城市用水的安全性得到保障。

2、处理工业废水

（一）处理含油废水

含油废水指机械工业零件的、清洗后所排出的废水和石化行业的炼制及加工后所排出的废水，其存在形式为漂浮油、分散油、和乳化油。在这三种形式中，乳化油的分离难度最大。相对于常规的电解或化学法，超滤更适合乳化油的分离。首先，超滤所需的费用要比常规方法低；其次，超滤的处理程序要比常规方法简便，因为超滤不需要破乳就可以直接将油水分离。可以说这种方法对高浓度乳化油的处理和回收具有极其显著的功效。运用超滤或超滤反渗透组合工艺处理乳化油废水时，油粒子可以被完全阻隔。当被阻隔的油粒子达到一定量时就会形成漂浮油，这时就可以采用撇油装置进行清除。相关实验结果表明，运用超滤和超滤反渗透组合工艺处理后的废水均可达到排放标准。

（二）处理电泳涂漆废水

通过水中的分散胶状涂料粒子的电泳作用，是被涂工件的表面发生放电现象，从而沉积形成漆膜，这种方法就叫做电泳涂漆。涂件上的浮漆以及清洗过后的废水都是电泳涂漆废水产生的主要方式。水溶性树脂、颜料、填料、助溶剂、少量重金属离子是这类废水的主要组成部分。运用超滤和超滤反渗透组合工艺处理这类废水，在确保电泳涂漆正常运行的前提下，不但减少了油漆的损失，而且增加了废水的二次利用性。

（三）处理电镀废水

前处理酸碱洗涤废水和电镀工序漂洗废水是电镀废水的两个主要组成部分。电镀废水中含有较多的有毒污染物和大量有价值的金属，对电镀废水的处理不当，不仅会造成环境污染，还会造成资源浪费。早在20世纪70年代初，镀镍、镀铜、镀铬、镀锌等领域的废水处理就已经采用超滤反渗透组合工艺了，运用这种方法处理后的废水，水质优越且回收率较高。

（四）处理高浓度有机发酵废水

产品提取后的发酵废液和产品洗涤废水是发酵行业高浓度有机发酵废水的主要来源。传统的好氧、厌氧处理法很难使处理后的废水达到排放或二次使用的标准，在这一方面膜分离技术的效果就比较明显。相关实验表明，经过这种处理方式处理后的废水，水中各项有害指标均有明显下降，水质明显提高。

（五）处理纸浆和造纸废水

纸浆和造纸废水以其较大的排放量和对环境的严重污染得到了世界各国的关注。在造纸过程中，去皮、浆化、洗净、漂白和抄纸等工序都会产生大量的废水。想要有效的对废水进行处理和回用，我们就必须采用膜技术，运用这种技术，不但可以使废水中的有用成分得到浓缩和回收，而且对避免环境污染也有较大帮助。

（六）处理其他的工业废水

超滤反渗透及其组合工艺在其他废水的处理上也有广泛的应用，可以说这几项废水处理技术在世界上各个国家看来都是最有潜质的废水处理技术。虽然在价格、膜污染等方面还有一些不足之处，但笔者相信随着科技的不断完善和创新，超滤反渗透及其组合工艺一定会成为污水处理领域的主流。

反渗透技术广泛应用于水处理方面，并展现出其独特的优势。在水资源不断匮乏的今天，提高水资源利用率，降低水处理成本，关系到企业的发展，环境的保护以及社会利益的重大问题。为解决问题，水处理技术也在不断进步和成熟。20世纪60年代迅速崛起的膜分离技术，在产品结构调整、降低能耗及污染防治等方面具有明显的优势。反渗透技术净化效率高，设计操作简单，真正解决了目前水处理面临的很多难题。

五、结束语

综上所述，超滤反渗透

【参考文献】

[1]刘金盾.超滤反渗透及其组合工艺在废水处理中的应用进展[J].河南化工，2008.23.

[2]王薇.以超滤为预处理的反渗透技术在水处理中的应用[J].雪莲杯第10届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集，2010.56