反渗透膜分离技术发展及污水处理中应用.docx

反渗透膜分离技术发展及污水处理中应用 近来，物理化学处理技术、光照射技术及膜过滤技术已形成三大水处理技术。这些技术中引人注目是膜分离法污水处理技术[1]。膜分离是膜对混合物中各组分选择渗透作用差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合物气体或液体进行分离、分级、提纯和富集方法。而反渗透膜分离技术作为当今世界水处理先进技术，具有清洁、高效、无污染等优点，已海水淡化、城市给水处理、纯水和超纯水制备、城市污水处理及利用、工业废水处理、放射性废水处理等方面到广泛应用。膜分离技术作为新分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换树脂等)相比较，过程中大多无相变化，可以常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小等特点。膜分离技术应用到污水处理领域，形成了新污水处理方法，它包含微滤(MF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED)、纳滤(NF)、和反渗透(RO)等，本文仅对反渗透(RO)膜法对城市污水处理技术进行探讨。1 反渗透膜发展概况膜广泛存自然界中，特别是生物体内。人类膜现象研究源于1748年，人类对它认识和研究则较晚。1748年，Abbe Nollet观察到水可以覆盖装有酒精溶液瓶口猪膀肌进入瓶中时，发现了渗透现象。认识到膜功能并用于为人类服务，却经历了200多年漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来事。其发展历史大致为；30年代微孔过滤；40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化[2]。国外，其发展概况为：1953年美国Reid 提出从海水和苦盐水中获廉价淡水反渗透研究方案，1960年美国Sourirajan 和Leob 教授研制出新不对称膜，从此RO作为经济淡化技术进入了实用和装置研究阶段。20世纪70年代初期开始用RO法处理电镀污水，首先用于镀镍污水回收处理，此后又应用于处理镀铬、镀铜、镀锌等漂洗水以及混合电镀污水。1965年英国首先发表了用半透膜处理电泳涂料污水专利。此后美国P.P.G公司提出用UF和RO组合技术处理电泳涂料污水，实现了工业化。1972－1975年J J .Porter 等人用动态膜进行染色污水处理和再利用实验。1983年L.Tinghuis等人发表了用RO法处理染料溶液研究结果。1969年美国J . C. V Smith 首先报道了处理城市污水方法。30年来，反渗透(RO)技术先后含油、脱脂废水、纤维工业废水、造纸工业废水、放射性废水等工业水处理、苦咸水淡化、纯水和高纯水制备、医药工业和特殊化工过程和高层建筑废水等各类污水处理中到了广泛应用。尤其是近几年，一些新型膜法污水处理技术逐一问世，如膜蒸馏、液膜、膜生化反应器、控制释放膜、膜分相、膜萃取等[3]。我国，膜技术发展是从1958年离子交换膜研究开始。1958年开始进行离子交换膜研究，并对电渗析法淡化海水展开了试验研究；1965年开始对反渗透膜进行探索，1966年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投产，为电渗析工业应用奠定了基础。1967年海水淡化会战对我国膜科学技术进步起了积极推动作用。1970年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及组件进行研究开发，1980年代进入推广应用阶段。1980年代中期我国气体分离膜研究取长足进步，1985年中国科学院大连化物所，首次研制成功中空纤维N2/H2分离器，主要性能指标接近国外同类产品指标，现己投入批量生产，每套成本仅为进口装置1/3。进入90年代以来，复合膜制备取了较大进展[2]。2 反渗透膜分离技术基本理论反渗透膜分离法基本特点是其推动力为压力差（1－10MPa），传质机理一般认为是溶剂扩散传递，透过膜物质是水溶剂，截留物为溶质、盐（悬浮物、大分子、离子），膜类型为非对称膜或复合膜。反渗透选择透过性与组分膜溶解、吸附和扩散有关，除与膜孔大小结构有关外，还与膜化学、物理性质有密切关系，即与组分和膜之间相互作用密切相关[4]。2.1 反渗透原理渗透现象早1748年已由Abbe Nollet首次到证明，直到20世纪50年代，科学家们才开始利用反渗透或超滤作为溶液中溶质和溶剂有效分离方法，并使其成为一种实验室技术。渗透是指一种溶剂（即水）一种半透膜进入一种溶液或是从一种稀溶液向一种比较浓溶液自然渗透。浓溶液加上适当压力，即可使渗透停止，此时压力称为该溶液渗透压。若浓溶液加上比自然渗透压更高压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中溶剂（水）压到半透膜另稀溶液中，这是和自然界正常渗透过程相反，此时就称为反渗透。这就说明，当对盐水一侧施加压力超过水渗透压时，可以利用半透膜装置从盐水中获取淡水。，反渗透过程必须具备两个条件：一是必须有一种高选择性和高渗透性（一般指透水性）选择性半透膜，二是操作压力必须高于溶液渗透压。2.2 反渗