污水處理膜分離技術
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發布日期：2023-08-07
膜分離是借助一種特殊制造的、具有選擇透過性的薄膜，通過在膜兩側施加一種或多種推動力，利用流體中各組分對膜的滲透速率的差異而使原料中的某組分選擇性地優先透過膜，從而達到混合物分離和產物提取、濃縮、純化等目的的單元作。膜分離過程一般不發生相變，與有相變的平衡分離方法相比能耗低，屬于速率分離過程。多數膜分離過程在常溫下進行，特別適用于熱敏性物質的分離。此外，它操作方便，設備結構緊湊，維護費用低。由于具有上述特點，近20年來，膜分離技術已經在各個領域得到了很大發展，成為一類新興的化工單元操作。膜分離的過程有多種，不同的分離過程所采用的膜及施加的推動力不同。 用膜分離時，使原料中的溶質透過膜的現象一般叫滲析；使溶劑透過膜的現象叫滲透。水處理中膜分離法通常是指采用特殊固膜的電滲析法、超濾、微濾、納濾及反滲透等技術，其共同優點是在常溫下可分離污染物，且不耗熱能，不發生相變化，設備簡單，易于操作。
溶質或溶劑透過膜的推動力是電動勢、濃度差或壓力差。微濾、超濾、納濾和反滲透都是以壓力差為推動力的膜分離過程。當在膜兩側施加一定的壓差時，混合液中的一部分溶劑及小于膜孔徑的組分透過膜，而微粒、大分子、鹽等被截留下來，從而達到分離的目的。這四種膜分離過程的主要區別在于被分離物質的大小和所采用膜的結構和性能不同。微濾的分離范圍為0.05~10μ m ，壓力差0.015~0.2MPa；超濾的分離范圍0.001~0.05μ m ，壓力差為0.1~1mpa；反滲透常用于截留溶液中的鹽或其他小分子物質，壓力差與溶液中的溶質濃度有關，一般在2~10MPa；納濾介于反滲透和超濾之間，脫鹽率及操作壓力通常比反滲透低，一般用于分離溶液中分子量為幾百至幾千的物質。
電滲析是指在電場力作用下，溶液中的反離子發生定向遷移并通過膜，以去除溶液中離子的一種膜分離過程，所采用的膜為荷電的離子交換膜。目前電滲析已經大規模用于苦咸水脫鹽、純凈水制備等，也可以用于有機酸的分離與純化。膜電解與電滲析的傳遞機理相同，但膜電解存在電極反應，主要用于食鹽電解生產氫氧化鈉及氯氣等。滲透氣化與蒸氣滲透的基本原理是利用被分離混合物中某組分有優先選擇性透過膜的特點，使進料側的優先組分透過膜，并在膜下游側氣化去除。滲透氣化和蒸氣滲透過程的區別僅在于進料的相態不同，前者為液相進料，后者為氣相進料。這兩種膜分離技術還在開發之中。
膜分離過程的特點
與傳統的分離技術相比，膜分離技術具有以下特點：
在膜分離過程中，不發生相變，能量轉化效率高；
一般不需要投加其他物質，不改變分離物質的性質，并節省原材料和化學藥品；
膜分離過程中，分離和濃縮同時進行，可回收有價值的物質；
④可在一般溫度下操作，不會破壞對熱敏感和對熱不穩定的物質，并且不消耗熱能；
⑤膜分離法適應性強，操作及維護方便，易于實現自動化控制，運行穩定。因此，膜分離技術除大規模用于海水淡化、苦咸水淡化、純水生產外，在城市生活飲用水凈化、城市污水處理與利用以及各種工業廢水處理與回收利用等領域也逐漸得到了推廣和應用。
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