北極星環保網訊:膜分離技術起源於20 世紀初，初步成型於20世紀60 年代。它利用一張具有選擇透過性的薄膜，在外力作用下，推動目標物質通過，從而對工業用水進行分離、提純。該技術具有高效分離、能耗低、無相變、設備簡單易操作等優點，廣泛應用於食品、藥品、冶金、化工、電力等諸多行業，被稱為「21 世紀的水處理技術」。
1 傳統膜分離技術
常規膜分離技術有微濾、超濾、納濾、反滲析，以及結合電化學技術的電滲析、連續電除鹽等。
1.1 微濾技術
微濾(MF) 又稱微孔過濾，根據篩分原理以壓力差作為推動力的膜分離過程。膜的孔徑範圍通常在0.1～20 μm，能從氣相或液相中截留大直徑的菌體、懸浮固體及其他汙染物。微濾膜一般由陶瓷、金屬等無機材料，或醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚碸、聚醯胺等有機材料製造。
1.2 超濾技術
超濾分離技術(UF) 也是由壓力驅動的膜分離過程，膜的孔徑在0.001 5～0.02 μm 之間，推動壓力在100～1000 kPa。通常截留相對分子質量在1 000～300 000，股超濾膜能對大分子有機物(蛋白質、細菌) 、膠體、懸浮固體等進行分離，廣泛應用於料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源，是替代活性炭過濾器和多介質過濾器的優良產品。
1.3 納濾技術
納濾(NF) 是介於超濾與反滲透之間的一種膜分離技術，其截留相對分子質量在100～1 000，孔徑為幾納米，故稱為納濾。納濾膜的截留特徵是以對標準NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表徵，對小分子有機物等與水、無機元素進行分離，實現脫鹽與濃縮的同時進行。
1.4 反滲透技術
反滲透膜(RO) 的截留對象是除水以外的所有離子、小分子，如可溶性的金屬鹽、有機物、細菌、膠體粒子、發熱物質等。以膜兩側靜壓為推動力實現對水的淨化提純，獲得高質量純水。廣泛應用於生產純淨水、軟化水、無離子水、產品濃縮、廢水處理等生產環節。
1.5 電滲析與連續電除鹽技術
電滲析分離技術(ED) 是一種利用電能的膜分離技術，在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇透過性，使某種離子通過膜轉移到另一側，從而實現溶液的濃縮、淡化、精製和提純。
將電滲析技術與離子交換技術有機結合而成的連續電除鹽(EDI) 技術是在電場的作用下進行水的電解，通過離子交換膜的離子選擇通過功能，結合陰陽樹脂的加速離子遷移能力，去除進水中大部分的離子，以使產水達到電導率低於0.2 μs /cm，符合鍋爐補給水的要求。既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點，又彌補了離子交換不能連續工作、需消耗酸鹼再生的不足。
2 新型膜分離技術
在傳統膜分離技術廣泛用於工業生產的同時，越來越多的新工藝對膜分離技術提出更高的要求:一方面要提高膜的工作性能，增加膜通量、減輕膜汙染、降低壓力驅動消耗等; 另一方面力求盡力降低成本，簡化膜的製造技術，延長單膜使用時間。由此誕生了滲透汽化膜、液膜和動態膜等新型膜分離技術。
2.1 滲透汽化膜技術
滲透汽化膜(PV) 是一種基於高分子材料的無孔緻密複合膜，根據「溶解—擴散」原理，在滲透汽化過程中，待分離組分在膜兩側蒸汽壓差的推動下，被膜選擇性吸附溶解，以不同的速度在膜內擴散，在膜下遊汽化、解吸，實現混合物分離。有機混合物原料液經加熱器加熱到一定溫度後，送入膜器與膜接觸，水分被膜選擇性透過，在膜的透過側被冷凝收集，物料中的水分被脫除，達到分離純化的目的。滲透汽化膜分離技術操作簡單、無汙染、能耗低、無添加劑、不受汽液平衡限制，適合於醇類和水的分離、酯類有機物脫水、醚類有機物中水分的脫除、混合溶劑中水分的脫除以及水中有機物的脫除等。
2.2 液膜技術
液膜(LV) 並不是傳統的固相膜，而是懸浮於液體中很薄的一層乳液顆粒。在高剪切力作用下將兩相互不相容的液體製成乳狀液，再分散於第三相中，介於乳狀液球中被包裹的內相與連接的外相之間的這一相就叫液膜。液膜技術經歷了帶支撐體液膜、乳化液膜和含流動載體乳化液膜三個階段。主要適用於分離物理、化學性質相似而不能用常規的蒸餾、萃取方法分離的烴類混合物，具有分離效率高、分離濃縮同步完成等特點。
2.3 動態膜技術
動態膜(DM) 是指通過預塗劑或活性汙泥在膜表面行程的新膜，也成次生膜(SM)。動態膜採用大孔徑的材料製作膜組件，如不鏽鋼絲、篩網等，起支撐作用。而實際分離作用的是其上的分離層。分離層由塗層材料或汙水中的微生物及其新陳代謝產物附著在支撐層上形成，所以膜的形成過程實質上就是膜的汙染過程，利用汙泥層起到截留分離作用。動態膜具有易製備、通量高、易清洗等優點。
3 膜分離技術的應用
離子交換仍然是國內電廠鍋爐補給水製備的主要方法。它的缺點是需要酸鹼再生，有酸鹼性廢液排放，增加排放成本。當反滲透技術出現後，將其應用於電力行業鍋爐補給水的預脫鹽(一級脫鹽) ，可顯著降低離子交換系統進水含鹽量，延長離子交換制水周期，減少酸鹼用量。因此，反滲透備純水的技術就受到廣泛重視，越來越多的電廠鍋爐補給水處理應用了反滲透技術。
在工業生產中，單一的膜分離技術往往無法滿足實際生產需要，多種分離方式聯合使用便應運而生。青島發電公司海水淡化處理系統採用「雙膜法」淨化海水，即超濾+ 反滲透。超濾分離截留海水中大部分懸浮固體和微生物，高質量、高產量的向反滲透設備提供低汙泥密度指數的海水產品，保證反滲透運行的安全、穩定、經濟。
「全膜法」水處理工藝是圍繞膜科技而提出的全新水處理工藝。它在雙膜法的基礎上加入連續電除鹽分離技術，將UF、RO、EDI 三種工藝有機結合在一起，分別作為預處理、預脫鹽和精脫鹽，達到高效去除汙染物和深度脫鹽的目的，把原水製備成滿足鍋爐補水需要的高純水。該方法技術先進、適用水質範圍廣、綠色無汙染。
山東萊州倉山金礦冶金車間採用液膜法處理金礦冶煉工業中產生的大量含氰工業廢水，該工藝能有效從鋅粉置換後的含氰液中將氰化鈉濃縮回收，同時確保排放廢液中游離氰根離子達到國家標準。
4 結束語
膜分離技術由於其設備簡單、節能環保、運行穩定等優點廣泛的用於工業水處理領域。隨著膜材料性能的不斷改進和工藝的不斷優化，膜分離技術在水處理方面將發揮出更有意義的作用。
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原標題:膜分離技術綜述
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