膜技術(shù)及其在水產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

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1、膜技術(shù)及其在水產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用五洪波1李梅1張曉玉21山東建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系，山東，濟(jì)南，2500142陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院，陜西，西安710048[內(nèi)容摘要]介紹膜分離技術(shù)的發(fā)展概況、工作原理以及膜分離技術(shù)的分類和特點(diǎn)，重點(diǎn)論述膜分離技術(shù)在給水和污水處理方面在國(guó)外的應(yīng)用狀況，分析我國(guó)膜分離技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，提出膜技術(shù)在水處理行業(yè)中將會(huì)有巨大的市場(chǎng)和競(jìng)爭(zhēng)力。[關(guān)鍵詞]膜分離技術(shù)；水處理；深度處理1、膜技術(shù)的發(fā)展概況膜分離技術(shù)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)高技術(shù)學(xué)科，70年代后在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中得到大規(guī)模的應(yīng)用。近幾年來(lái)，膜技術(shù)發(fā)展很快，首先

2、是在水處理方面得到應(yīng)用，而后在冶金、石油、化工、食品、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域推廣應(yīng)用。1950年，W.Juda制成了具有使用價(jià)值的離子交換膜,促進(jìn)了合成膜技術(shù)的發(fā)展,從此擴(kuò)散滲析和電滲析技術(shù)相繼問(wèn)世：1953年美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Reud教授開(kāi)始進(jìn)行反滲透的研究；1960年Loeb和Sourirajan教授制成了第一張高脫鹽率的醋酸纖維素膜，為反滲透和超濾膜的分離技術(shù)奠定了基礎(chǔ)；1961年美國(guó)Hevens公司首先提出管式膜組件的制造方法；1964年通用原子公司研制出螺旋式反滲透組件；1965年美國(guó)加利尼亞大學(xué)制造出用于苦咸水淡化的管式反滲透裝置；1967年到19

3、70年美國(guó)Dupont公司研制出幾種膜材料的中空纖維膜組件，從此反滲透技術(shù)中美國(guó)得到迅猛的發(fā)展。隨后在世界各地相繼應(yīng)用，其間微濾和超濾、液膜也得到相應(yīng)的發(fā)展。我國(guó)1958年開(kāi)始進(jìn)行離子交換膜的研究，并對(duì)電滲析法淡化海水展開(kāi)了實(shí)驗(yàn)研究。1966年我國(guó)開(kāi)展了反滲透膜的研究，1975年進(jìn)行了超濾的研究，現(xiàn)在膜技術(shù)己在海水淡化、苦咸水淡化、純水制備、給水處理、廢水處理及一些化工過(guò)程得到應(yīng)用。1976年開(kāi)始相繼開(kāi)展了液膜技術(shù)的研究，目前膜技術(shù)在廢水處理和化工方面開(kāi)始向?qū)嵱没A段發(fā)展。2、膜分離技術(shù)的特點(diǎn)2.1膜技術(shù)的分類膜分離法是利用特殊的薄膜對(duì)液體中的某些成分

4、進(jìn)行選擇性透過(guò)方法的統(tǒng)稱,常用的膜分離技術(shù)有:反滲透(RO)、納濾（NF）、微孔過(guò)濾（MF）、超濾（UF）、滲析、電滲析、滲透蒸發(fā)、液膜等，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1.膜技術(shù)驅(qū)動(dòng)力分離原理膜構(gòu)造相12微濾壓力篩分大孔超濾壓力篩分中孔納濾壓力篩分（溶液擴(kuò)散、排斥）微孔反滲透壓力溶液的擴(kuò)散、排斥密集型滲透蒸發(fā)活度（分壓）溶液的擴(kuò)散密集型膜蒸餾活度（溫度）蒸發(fā)大孔滲析活度（溫度）擴(kuò)散中孔點(diǎn)滲析電位差離子交換離子交換器液體液體液體液體液體液體液體液體液體氣體液體液體液體液體液體液體2.2膜技術(shù)分離比較在水處理技術(shù)中常用的膜分離技術(shù)是以壓力為推動(dòng)力反滲透、納濾、超濾以及微

5、孔過(guò)濾。由于膜分離水中雜質(zhì)的主要原理是機(jī)械篩分，出水水質(zhì)僅僅依據(jù)膜孔徑的大小，與原水水質(zhì)以及運(yùn)行條件無(wú)關(guān)，膜分離技術(shù)的特點(diǎn)是能提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì)，分離效率高，操作簡(jiǎn)單，能耗低。反滲透膜運(yùn)行壓力高，有截留性，能將大多數(shù)無(wú)機(jī)離子從水中去除，脫鹽、濃縮效果好；納濾膜具有松散的表面結(jié)構(gòu)，對(duì)低濃度的鹽類有很高的去除效果，可在較低的壓力下實(shí)現(xiàn)較高的水通量，它對(duì)有機(jī)污染物、THMs、DBPs和天然有機(jī)物有非常好的去除效果，但由于去除大部分硬度，出水會(huì)對(duì)管網(wǎng)產(chǎn)生腐蝕；超濾膜雖無(wú)脫鹽性能，但能截留水中的細(xì)菌、病菌、膠體和大分子微粒，而水和低分子量溶質(zhì)則允許透過(guò)膜超濾膜的

6、平均孔徑介于反滲透膜與微孔過(guò)濾膜，超濾膜的平均孔徑介于反滲透膜與微孔過(guò)濾膜之間，超濾和微孔過(guò)濾運(yùn)行壓力低，它們之間只是孔徑不同，都可截留水中大部分懸浮物、膠體和細(xì)菌，其作用相當(dāng)于以除濁為目的的傳統(tǒng)處理工藝，不僅適合處理地下水、也適合處理地面水。反滲透、超濾、微孔過(guò)濾之間的差別見(jiàn)表2。表2反滲透、超濾、微孔過(guò)濾之間的比較項(xiàng)目反滲透超濾微孔過(guò)濾膜孔徑2~3nm以下5nm~0.1μm0.22~10μm操作壓力（MPa）2~7mm以下0.1~1.00.1~0.21nm以下分子量300~30000主要分離對(duì)象的無(wú)機(jī)離子的大分子以及細(xì)菌、細(xì)菌、粘土及小分子病毒、膠

7、體等微粒等顆粒2.3膜材料制造膜的材料、主要有有機(jī)聚合物、陶瓷以及其它材料。第一代有機(jī)合成膜是醋酸纖維膜，這類膜對(duì)pH值、溫度適應(yīng)范圍小，易被化學(xué)清洗劑腐蝕。第二代膜是以聚砜為代表的有機(jī)合成膜，這類膜對(duì)酸堿、溫度適應(yīng)性范圍大，抗腐蝕和氧化性能強(qiáng)。第三代膜是以陶瓷為代表的無(wú)機(jī)膜.與以上兩種相比,陶瓷膜具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性,耐酸性、抗微生物能力強(qiáng)以及耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。陶瓷膜只有管式組件，其最主要的優(yōu)點(diǎn)是能處理含有較大顆粒懸浮物的雜質(zhì)的原水而不堵塞通道，很適合凈水廠處理。膜組件有平板式、管式、卷式和中空纖維四種。卷式和中空纖維膜過(guò)濾面積大，管式的進(jìn)水通道容易堵塞

8、，目前膜分離凈水廠使用的都為中空纖維膜，少數(shù)使用無(wú)機(jī)膜。2.4其它膜處理技術(shù)滲析、電滲析技術(shù)常