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第36卷第10期
化工技术与开发
Vol 36 No10
2007年10月
Technology Development of Chemical Industry
Oct.2007
膜分离技术在环保中的应用
李爱阳1,蔡玲12
(1.湖南工学院化工系,湖南衡阳421008;2.中南大学化学化工学院,湖南长沙421008
摘要:膜分离技术作为一种能耗低、设备简单、操作方便和分离性能好的分离技术,正日益受到广泛的关注。
本文简单介绍了微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术的基本原理,并介绍了膜技术在含油废水、重金属废水、造
纸废水、食品工业废水和电泳涂漆废水处理中的应用研究进展状况。
关键词:膜分离;微滤;超滤;纳滤;反渗透;环保
中图分类号:TQ028.7
文献标识码;A
文章编号:1671-9905(2007)10-0038-03
随着社会经济和工业化的迅速发展,世界各国较大,传质过程主要是孔径筛分形式。而大部分纳
都面临着日益恶化的环境问题。近年来,新的法律滤膜为荷电膜,即纳滤膜的行为与其荷电性能以及
法规对污染程度的限定更为严格,因此众多的环境溶液的荷电状态和相互作用都有关。纳滤膜本身带
工作者正在竭力寻找更为有效的处理方法。
有电荷,通过静电相互作用,阻碍多价离子的渗透,
膜分离技术是近年来在全球迅速崛起的一项新所以能在很低压力下具有较高脱盐率。
技术,近半个世纪以来,膜分离技术得到了迅速的发1.4反渗透
展。膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法,与
反渗透膜的透过机理,一般认为是选择性吸附-
传统的分离操作相比,具有能耗低、分离效果高、无毛细管机理,即认为反滲透膜是一种多孔性膜,具有
二次污染、工艺简单的特点,因此在石油化工、食品良好的化学性质,当溶液与这种膜接触时,由于界面
エ业、造纸工业等领域得到广泛应用-习。
现象和吸附作用,对于优先吸附在界面上的水以水
1膜分离法的基本原理
流的形式通过膜的毛细管并被连续地排除。所以反
渗透过程是界面现象和压力下流体通过毛细管的综
1.1微滤
合结果。
微滤又称精过滤,其基本原理属于筛网状过滤
所分离的料液组分直径为0.03~15um,在压差作2膜分离的发展历史
用下,小于膜孔的粒子通过滤膜,大于滤孔的粒子被
18世纪末,法国的 Abble Nelkt发现水能很自
截留到膜上,从而实现不同组分的分离。微滤膜具然地扩散到装有酒精溶液的猪腰膀胱内,首次揭示
有较高的渗透率,能应用于超滤难以满足的大处理了膜分离现象。但直到19世纪中叶才发现了透析
量的情况。
( Dialysis)现象。最初,生理学家使用的膜主要是动
1.2超滤
物膜,1864年,M· Traube成功制成人类历史上第一
超滤主要为筛分机理,溶液凭借外界压力的作张人造膜一亚铁氯化铜膜。后来,用这种膜以蔗糖
用,以一定流速在具有一定孔径的超滤膜面上流动,和其它溶液进行试验,把滲透压和温度及溶液浓度
溶液中的无机离子、低分子物质透过膜表面,溶液中联系起来。其后,Van'tHof以此结论为出发点,建
的高分子物质、胶体微粒、热原质及细菌等被截留下立了完整的稀溶液理论。自1950年W?Juda等试
来,从而达到分离和浓缩的目的。
制成功第一张具有使用价值的离子交换膜以来,到
1.3纳滤
1960年, Lobe-sourirajan才发明制造出具有高脱盐
纳滤与超滤类似,也属于压力驱动型膜过程,但率和高透水量的非对称醋酸纤维素反渗透膜。它与
传质机理却与之不同。一般认为,超滤膜由于孔径以前的均质醋酸纤维素反渗透膜具有同样高的脱盐
基金项目:衡阳市工业科研开发计划项目(06KG59),湖南工学院科研项目(HGY0530)
作者简介:李爱阳(1969-),女,湖南宁乡人,副教授,硕土,主要从事环境治理与资源综合应用的研究,E-mail:layllp@126.com
收稿日期:2007-0411
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第10期
李爱阳等:膜分离技术在环保中的应用
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率,但水的透量增加了10倍。这种膜的研制成功,和铅,质量浓度均为10mgL-)的脱除进行了胶
c
大大推进了膜分离的发展,掀起了膜研究的高東强化超滤研究。在胶東强化超滤过程中,测定了江

流速、操作压力、表面活性剂与浓度对超滤膜分离重苏
膜分离法在环境保护中的应用
金属离子性能的影响,结果表明,镉和铅的截留率可长
达9.0%以上,渗透通量可达1.83×10-10m3(m2

行业工的和请和石化行的练精行究当质量浓度为30L+时,责过
及加工等会产生含油废水,其油一般以漂浮油、分散液中铜质量浓度小于4mgL,去除率接近99%。裕
油和乳化油3种形式存在,其中乳化油的分离难度奥地利Graxエ业大学的Mm等人円采用乳状液中
大,用电解或化学法费用较高,而采用膜分离法处理膜分离技术,对去除粘胶废水中的2m2+、C2+、「
则不需要破乳,直接可将油水分离。膜处理法是
CR+、P2+、P+、N2十等重金属离子做了大量试メ

种新的高效油田处理工艺,具有能耗低、不产生二次验,表明除NP十外,其它金属离子的去除率均高于「品
污染、简单易行的优点。胜利油田利用PP中空纤99%。以Zn的去除与回收为例,与溶液萃取、化学し牌
维微滤膜处理含油废水,原水悬浮固体质量浓度小沉淀、离子交换等方法相比较,膜分离法最经济。
于3mg?L-1,经该微滤元件过滤后悬浮固体质量浓3.3造纸废水的处理


于1mに,符合低通、特低善油国的注水标可以楼代传统的吸收和电化学方法高效地去除深色吊
准。唐燕辉等?利用自行设计组装的膜处理装木质素和来自木浆漂白过程产生的氯化木质素。刘秤
置,考察了多种制方式,实验表明用加压制膜法制淑英等采用膜分离技术处理碱法草浆液,先通「
使Cm以m6cLと至8seLに,含取对进行处理,读孔位在04-0.m子
质货被度以m0L経23L除时,经放世后的进大减少,出水明,能后汽
率分别达到5,%5%和995%分离后排水已达到经超滤膜,超逃膜孔径在0,01-0,07m之车
国家规定的排放标准。船舶机舱废水的水量虽然不间,可有效地拦截相当量的可溶性有机物、通过以衡
大,但含油量高达10%~20%,对这种废水首先采上处理,黑液中OODe和色度去除率可达96.8%~「
用重力分离法,去除绝大部分浮油,使废水含油量降9.3%,碱回收率可达78.2%。F.2hang]进行了
各种
为100mg?L-1,然后进人超滤器除油,使最终出水草浆CE漂白废水的超滤处理研究,选用透过相对
含油量在10mg?L-1以下,超滤器的操作压カ≤分子质量分别为3000100003000000的4种

025,水本通量为6に(ロ-)ーコ,役备处理能、平板膜进行对比研究,结果表明,3080用
力为0.2~1.0m3(h?台)-。张裕媛等用相转的PS膜具有较显著的分离效果和膜通量。分别以

化法制备聚矾-A2O微粒填充到聚砜中,并用该复30003000的PS膜为ー、二级联合处理CEH漂白
合膜对华北油田北大站外排水沙滤后水样进行了超废水,膜通量为16.6L-(mR-)-1,BOD去除率为网电
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