膜分离技术在水处理方面的应用情况如何?
膜分离技术的微孔过滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO）、纳滤(NF)、电渗析(ED)、膜蒸馏(MD)以及无机膜等在水处理方面的应用情况如下。
(1)微孔过滤 微孔过滤属于精密过滤,是滤除0.1~10μm微粒的过滤技术。在水处理的应用领域和状况见下表。
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领域 |
应用状况 |
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高纯水的制备 |
小型的无流动微滤器被广泛用于高纯水的分水系统。是目前微滤应用的第二大市场 |
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城市污水处理 |
费用可低于超滤。能除去病毒。目前经济性和技术上还存在一些问题 |
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饮用水的生产 |
若市场能顺利接受,其经济性优于砂滤。大规模应用将取代氯气消毒法 |
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工业废水的处理 |
含油废水处理等 |
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应用领域 |
应用状况 |
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高纯水的制备 |
已广泛用于电子工业集成电路生产过程中。主要采用中空纤维组件。膜渗透流率大,能耗低。 |
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城市污水处理 家庭污水处理 |
在旅馆、办公楼、住宅楼已被采用。在新建的500户以上大的住宅楼有可能实现小规膜 |
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阴沟污水处理 饮用水的生产 |
正处于与其他非膜技术的竞争之中。经济性和技术是主要障碍水得率比较低,如不解决好将面临纳滤的竞争和可能的限制 |
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工业废水的处理 |
造纸和含油废水处理等 |
(3)反渗透 最早应用的反渗透膜醋酸纤维素和芳香聚酰胺非对称膜是按照海水和苦咸水除盐要求开发的,对NaCl的截留率高达99.5%以上,操作压力高达10.5MPa,称之为高压RO,以后开发的一些高压RO复合膜使海水反渗透除盐的操作压力可降至6.5MP。1995年以后开发的低压RO膜可在1.4~2MPa下进行苦咸水除盐,对NaCl的截流率仍高达99%以上。
RO技术于20世纪80年代初在我国得到应用,首先用于电子工业超纯水及饮料业用水的制备,而后用于电厂用水处理，20世纪90年代起在饮用水处理方面获得普及。应用情况如下表。
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应用领域 |
应用状况 |
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海水和苦咸水淡化 |
这是RO技术应用规模最大,技术也相对比较成熟的领域到1995年12月,全世界RO淡化工厂产水量达7293079m3/d,占总淡化生产量的35%,占当年世界淡化市场88%。 |
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超纯水生产 纯净水生产 锅炉用水软化 |
反渗透装置是超纯水和纯净水生产中的主要设备。用膜法生产电子工业半导体生产用的超纯水有流程简单、水质优良等特点。 |
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废水处理； 工业废水处理； 市政废水处理 |
对废水排放来说,反渗透纳滤等膜技术是极佳的选择。但工业废水成分复杂,往往给反渗透膜和操作带来困难。下面列举几个废水处理的应用例子。从电镀漂洗水中回收重金属离子和清洗水已成功用于生产,国外处理镀镍废水的反渗透装置已有几百套,规模可达2300m3/d,有较好应用前景。从金属加工中所形成的含油废水中回收乳化油及水,可采用UF或RO进行深度处理,在许多国家都有工业应用,装置能力可达2500L/h,有一定应用前景。将NF,RO等膜技术与生物处理、絮凝、沉降等技术结合处理城市废水,可提高出水水质
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(4)纳滤 纳滤膜的传递性能介于RO与UF之间。是在反渗透膜的基础上发展起来,它的截留相对分子质量200~1000。对NaCl的截留率一般只有40%~90%,但对二价离子特别是阴离子截留率>99%,NF膜对一价、二价阴离子截留率上的差别,使NF膜在低价和高价离子的分离方面有独特功能,所以纳滤更适用于水的净化和软化以及某些工业废水、市政废水的处理。
(5)电渗析 电渗析在水处理方面应用比较广泛,状况如下表。
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领域 |
应用状况 |
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饮用及过程用水的制备 |
电渗析是最早、至今仍是最重要的应用领域,1988年饮用及过程用水的制备销售额5亿美元,占总额的1/3左右,估计以后年增长率为10%
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海水除盐 |
因耗电量大而未广泛使用,发展趋势为高温电渗析,需研制低电阻、热稳定性好(温度>80℃)的膜 |
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锅炉进水等工业过程用初级纯水的制备 |
为电渗析第二大应用领域,1988年销售额3亿美元，估计年增长率为15% |
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高纯水的制备 |
处于实验室规模。1988年销售额0.2亿美元,估计年增长率将很大。混合床离子交换树脂电渗析过程已实现工业化,被用于半导体工业用高纯水的制备,关键在于该过程的可靠性及膜电阻,增强隔板空间的导电性及减薄膜厚是未来研究方向 |
(6)膜蒸馏 在水处理中主要用于海水、昔咸水淡化。
(7)无机膜 无机膜多为有孔膜,孔径在0.004~100μm之间,起微滤和纳滤的作用,在水处理中用于低浑浊度饮用水的制备,如用无机膜生产0.1~0.2NTU低浑浊度饮用水。
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