楊曉輝

【摘 要】目前世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)也隨之發(fā)展，在看到經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和生活富裕的同時(shí)，環(huán)境污染問題更加嚴(yán)重。近幾年來(lái)，人們才逐漸開始意識(shí)到我們的生存環(huán)境已經(jīng)受到了嚴(yán)重的危害，令人欣慰的是新興的環(huán)境工程主要工作就是防治環(huán)境污染問題和提高環(huán)境質(zhì)量。在環(huán)境工程中，主要有水體污染控制、大氣污染控制、廢物處理等。對(duì)于其中水體污染問題的治理，反滲透技術(shù)起到了重要作用。本文將介紹反滲透技術(shù)的內(nèi)容，著重介紹反滲透技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用，即在污水治理中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】反滲透 環(huán)境工程 應(yīng)用 技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境問題日漸嚴(yán)重。處處可見的污水任意排放，高高的煙囪上冒著黑黑的濃煙，淡水湖和河面富氧化等環(huán)境被污染后的現(xiàn)象。嚴(yán)重的環(huán)境破壞，導(dǎo)致淡水資源逐漸減少，礦產(chǎn)資源日益匱乏，一些動(dòng)物瀕臨滅絕等等，霧霾天氣的增多，沙塵暴天氣的增加，讓人們意識(shí)到了保護(hù)環(huán)境的重要性。水是人們生命之源，對(duì)于污水的處理，目前采用最多，也是最先進(jìn)和最節(jié)能的方式就是反滲透技術(shù)，利用反滲透技術(shù)可以有效的把污水中的物質(zhì)和水分離開來(lái)。

1 反滲透技術(shù)概述

1.1 反滲透技術(shù)的概述

反滲透技術(shù)，也就是膜分離技術(shù)，是目前最節(jié)能、最先進(jìn)、最有效的技術(shù)。反滲透技術(shù)的原理是在溶液滲透壓的作用下，根據(jù)物質(zhì)與水的性質(zhì)不同，只有水能透過半透膜，這樣就可以把水和其他物質(zhì)分離開來(lái)。之所以能有效地去除水中的膠體、微生物、溶解鹽類和有機(jī)物等，主要是因?yàn)榉礉B透膜的膜孔直徑為10A左右，非常小。反滲透技術(shù)通常用于海水、苦咸水的淡水處理；水的軟化處理；廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等方面。反滲透裝置，主要是分離溶液中的離子范圍，它無(wú)需加熱，更沒有相變過程，因此比傳統(tǒng)的方法能耗低。反滲透裝置占地空間小，操作簡(jiǎn)單，使用范圍比較廣。用反滲透裝置，不會(huì)造成二次污染。反滲透裝置如圖1。

反滲透技術(shù)是目前環(huán)境工程應(yīng)用中最廣泛的一種脫鹽技術(shù)。反滲透除鹽的原理，就是在含鹽的水中，施加比自然滲透壓力更大的壓力，使?jié)B透向相反方向進(jìn)行，把含鹽水中的水分子壓到膜的另一邊，變成高純水，從而達(dá)到除去水中鹽分的目的。反滲透的分離對(duì)象主要是溶液中的屬于離子范圍和分子量為幾百的有機(jī)物，電滲析（ED）反滲透（RO）、微孔膜過濾（MF）和超過濾（UF）技術(shù)都屬于反滲透技術(shù)。

1.2 反滲透技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

反滲透技術(shù)作為用途最廣泛的脫鹽處理技術(shù)，所具有的優(yōu)點(diǎn)主要有以下四點(diǎn)。

（1）不需加熱、沒有相變。在實(shí)際的操作過程中，不需要對(duì)水質(zhì)以及使用儀器進(jìn)行加熱處理，這就簡(jiǎn)化了操作步驟，增強(qiáng)了實(shí)際操作的使用價(jià)值。（2）能耗少。反滲透技術(shù)主要是根據(jù)滲透壓的作用對(duì)有機(jī)物和水進(jìn)行分離的，只要施加或降低壓力就可以有效地把水分離出來(lái)，操作過程中的能耗自然而然就會(huì)比其他技術(shù)少很多。（3）設(shè)備體積小、操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。反滲透技術(shù)使用的裝置設(shè)備比較小，不占太大的面積，使用起來(lái)更加方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。（4）對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。這還是歸結(jié)于反滲透技術(shù)的原理，這是一種物理反應(yīng)，所以不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，符合環(huán)境工程的目標(biāo)和任務(wù)。

2 反滲透技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

現(xiàn)在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生并排放大量的污水，這樣不僅會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。而通過現(xiàn)在的廢水處理技術(shù)，我們可以采用反滲透廢水處理技術(shù)，對(duì)這些污水進(jìn)行處理。反滲透廢水處理設(shè)備緊湊，操作起來(lái)十分的簡(jiǎn)單，也符合現(xiàn)在清潔生產(chǎn)的原則，由此我們可以看出，反滲透廢水處理技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊。

反滲透廢水處理技術(shù)的工作原理：反滲透廢水處理是采用滲透作用的逆過程，它一般是指借助外界壓力的作用，使溶液中的那些溶劑，透過半透膜而阻留某種或某些溶質(zhì)的過程。我們要想實(shí)現(xiàn)反滲透，必須要具備兩個(gè)條件：一是必須有一種高選擇性、高透水性的半透膜，二是在反滲透廢水處理中，其操作壓力必須要大于溶液的滲透壓。反滲透技術(shù)的原理圖2。

反滲透廢水的處理方法有很多，反滲透廢水的處理工藝被應(yīng)用于很多種不同重金屬污染多引起的廢水中。反滲透作為脫鹽系統(tǒng)的核心，已廣泛應(yīng)用于各種廢水回收利用。采用反滲透脫鹽較經(jīng)濟(jì)，原水含鹽量越高，反滲透經(jīng)濟(jì)性越明顯，尤其是當(dāng)含鹽量超過300mg/L，反滲透脫鹽比離子交換更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2.1 重金屬?gòu)U水處理

Ozaki等采用ES20超低壓反滲透膜分離稀溶液中的銅離子、鎳離子等金屬離子，結(jié)果表明分離率隨進(jìn)料壓力的增大而增加，當(dāng)壓差從100kPa升到500kPa，銅離子的分離率從97.3%增大到99.6%，鎳離子的截留率從97.2%增大到99.5%。離子價(jià)態(tài)也能影響分離率，當(dāng)壓力為500kPa時(shí)，鉻離子的分離率為99.9%，比銅離子和鎳離子的分離率要高。

1985年日本將反滲透膜應(yīng)用到電鍍工業(yè)水回收。他們建立了3套反滲透系統(tǒng)。系統(tǒng)A處理量為2.5m3/h，水回收率為80%；系統(tǒng)B和系統(tǒng)C的處理量均為10m3/h，水回收率為80%?，F(xiàn)在日本的絕大部分電鍍廠已采用膜分離技術(shù)。中國(guó)的咸陽(yáng)彩虹集團(tuán)采用反滲透濃縮法處理電鍍鎳和鎢生產(chǎn)線的清洗廢水，發(fā)現(xiàn)反滲透膜分離工藝對(duì)鎳和COD具有很高的去除率，分別為93.49%和93.4%。

Jae-Wook Lee等用反滲透技術(shù)處理高電導(dǎo)率的韓國(guó)某一鋼鐵公司的二次處理廢水，成功地除去其中的單價(jià)和二價(jià)離子。據(jù)報(bào)道反滲透可使廢液中的銅、鉛、汞、鎳、銻、鈹、砷、鉻、銀、硒、鉈、鋅等離子分離率達(dá)90%～99%。

2.2 印染廢水

染色廢水、紡織和印染，水量大，色度高，成分復(fù)雜，這樣的印染廢水中含有染色劑、助劑、漿料、酸堿、無(wú)機(jī)鹽及纖維雜質(zhì)等，染料中含有硝基和氨類化合物及銅、鋅等重金屬元素，都是生物毒素，直接排放到環(huán)境中會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。反滲透技術(shù)適合于分離出印染廢水中的大分子和離子。反滲透技術(shù)設(shè)備已經(jīng)用于處理易棉紡、棉紡的混和及合成纖維的染色廢水。預(yù)處理還要處理鋁凝聚和調(diào)節(jié)pH值至5.0～6.0，然后用錯(cuò)流微濾設(shè)備分離，第一級(jí)的分離膜是苦咸水膜，其具有大于96%分離率，顏色分離率為90%，總碳的分離率為87%，第二級(jí)分離率大于98%，顏色的分離率為94%。這樣分離出來(lái)的水可以與自來(lái)水進(jìn)行比較。

2.3 化纖廢水

在黏膠纖維工業(yè)中，工藝用水不僅影響終端產(chǎn)品質(zhì)量，而且還嚴(yán)重污染環(huán)境。根據(jù)國(guó)家有關(guān)行業(yè)政策和可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃，像黏膠纖維這樣高用水的行業(yè)，必須要采用節(jié)約節(jié)能方式，減少?gòu)U水的排放。采用反滲透技術(shù)對(duì)化纖廢水進(jìn)行深度處理，可達(dá)到良好的處理效果。反滲透技不但可以提高工業(yè)用水的質(zhì)量，而且大大增加了水的重復(fù)利用率，使得企業(yè)獲取了更大的經(jīng)濟(jì)利益。

3 反滲透技術(shù)的最新進(jìn)展

超低壓膜具有節(jié)省電耗和降低相關(guān)機(jī)械部件的壓力等級(jí)引起材料費(fèi)下降等優(yōu)點(diǎn)，自1999年以來(lái)，超低壓膜的應(yīng)用比重日益增大，這在以使用4英寸滲透膜的小型裝置在實(shí)際應(yīng)用中所占比重比較大，一些大型裝置中使用超低壓膜也日益增加。反滲透應(yīng)用中的最大危害就是使用的低污染膜。要從根本上解決環(huán)境污染，就要研究更加環(huán)保的低污染膜。不過，現(xiàn)在已經(jīng)有幾種低污染膜被研究出來(lái)。反滲透技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不僅僅只是在處理污水方面，可以把它推廣到更加廣的領(lǐng)域，利用該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)處理更多的環(huán)境問題。反滲透作為比較重要的環(huán)境工程的重要技術(shù)之一，理應(yīng)不斷將其推廣使用，將污染降到最低。

4 結(jié)語(yǔ)

反滲透技術(shù)被廣泛應(yīng)用與環(huán)境工程中的污水處理中。反滲透主要是一項(xiàng)脫鹽技術(shù)，所以被廣泛用在對(duì)污水的分離中，不但可以分離重金屬?gòu)U水，還可以對(duì)煉油污水等污水進(jìn)行分離，這樣既可以回收金屬，避免資源的浪費(fèi)，還可以保護(hù)淡水資源，改善環(huán)境水污染問題。反滲透技術(shù)簡(jiǎn)單、容易操作、無(wú)污染，發(fā)展前景比較有優(yōu)勢(shì)，所以在今后的環(huán)境工程中，要加大反滲透技術(shù)的應(yīng)用。

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