劉亞芹　梁斌

摘 要：傳統(tǒng)的廢水處理方法都采用物理方法或化學(xué)方法，凈化效果并不明顯，而且成本高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的控制，這促使有機(jī)超濾膜廢水處理方法應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為一種重要的廢水處理方式。主要闡述了有機(jī)超濾膜的制備方法和運(yùn)用有機(jī)超濾膜處理廢水的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)超濾膜；廢水處理；超濾膜材料；防治技術(shù)

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.138

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展促使膜分離技術(shù)不斷創(chuàng)新，并廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在廢水處理中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為了更好地發(fā)揮分離膜的功能，提升廢水處理的效果，研究人員開(kāi)始使用新型的有機(jī)材料來(lái)改進(jìn)膜的組成，使膜分離技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。有機(jī)超濾膜的創(chuàng)新應(yīng)用是膜分離技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，改變了廢水處理的困難境地。

1 有機(jī)超濾膜的種類和制備

1.1 聚偏氟乙烯超濾膜

聚偏氟乙烯是一種結(jié)晶聚合物，結(jié)晶熔點(diǎn)為170 ℃，機(jī)械性能良好，化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性都比較強(qiáng)，是一種常見(jiàn)的制模材料。聚偏氟乙烯在常溫的條件下不易被酸堿腐蝕，即使是在高達(dá)100 ℃的溫度環(huán)境下，其化學(xué)性能也不易改變，在脂肪烴、芳香烴等有機(jī)溶劑中也不易溶解，對(duì)各種射線輻射都具有良好的抵抗能力，因此，在膜分離技術(shù)中逐漸受到人們的重視。雖然聚偏氟乙烯具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是其親水性比較差，因此，制出來(lái)的分離膜在廢水處理中也容易受到污染，使產(chǎn)水量降低。為了改善聚偏氟乙烯的親水性能，研究人員將無(wú)機(jī)納米混合到聚偏氟乙烯中，通過(guò)無(wú)機(jī)納米顆粒的親水基團(tuán)來(lái)提高聚偏氟乙烯分離膜的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而提高分離膜的抗污染性和親水性。

1.2 聚醚砜超濾膜

聚醚砜材料可以制備成多種類型的膜，其耐熱、抗壓、抗氧化性能都比較好。聚醚砜材料的種種優(yōu)點(diǎn)使其成為制備復(fù)合膜的理想材料，近幾年來(lái)對(duì)該材料的研究深度也逐漸增加。在聚醚砜超濾膜中加入耐高溫的雜萘聯(lián)苯可以有效增強(qiáng)分離膜的抗溶解性和耐腐蝕性，并且能夠承受的最高溫度也上升到300 ℃，從而使超濾膜能夠適應(yīng)多種環(huán)境下的廢水處理工作。

1.3 聚乙烯醇超濾膜

聚乙烯醇材料內(nèi)部嚴(yán)格的線性結(jié)構(gòu)使其分子之間的氫鍵結(jié)合非常穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的羥基親水性能良好，可以降低成膜難度，因此常被用于親水膜的制作。由于聚乙烯醇超濾膜極易在水中溶解，因此，需要通過(guò)熱處理等加工工藝來(lái)改變其親水性能。在聚乙烯醇中加入納米二氧化硅不僅可以保留聚乙烯醇的親水性，還可以增加分離膜的抗污能力，納米二氧化硅聚乙烯醇的水通量和抗污染能力比一般的聚乙烯醇超濾膜都要高很多。

1.4 醋酸纖維素超濾膜

醋酸纖維素材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，因此，被廣泛用作超濾膜的制備材料。聚乙烯醇和醋酸纖維素結(jié)合可制備共混超濾膜，不僅具有極高的親水性和抗污性，而且滲透速率更高，除油率高達(dá)90%以上。

以上幾種就是常用的超濾膜材料，除此之外，有機(jī)高分子制模材料還包括聚酰胺類和纖維類等有機(jī)材料。有機(jī)材料具有天然的性能優(yōu)勢(shì)，但是一些使用性質(zhì)上的弊端還需要通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)提高其物理性能，使其應(yīng)用范圍更廣。

2 有機(jī)超濾膜處理廢水的工作原理

利用有機(jī)超濾膜進(jìn)行廢水處理是借助膜兩側(cè)的壓力差所形成的推動(dòng)力來(lái)分離溶液的。在靜壓差的環(huán)境下，溶液中的小分子從高壓側(cè)穿過(guò)膜到達(dá)另一側(cè)，溶液中的大分子由于粒徑大而被阻隔在高壓側(cè)，從而達(dá)到粒子分離的目的。運(yùn)用超濾膜分離技術(shù)也能夠篩選出懸浮物，提升廢水處理效果。超濾膜的選取對(duì)超濾工藝的處理效果具有至關(guān)重要的作用，因此，對(duì)選取的超濾膜材料的化學(xué)性能和物理性能都具有非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，首先使用的就是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗酸堿、抗高溫能力強(qiáng)且可以反復(fù)使用的有機(jī)超濾膜。

有機(jī)超濾膜處理廢水的工作流程是先將廢水進(jìn)行沉淀，經(jīng)過(guò)pH酸堿度調(diào)節(jié)和膜處理，再經(jīng)過(guò)微生物反應(yīng)池的處理，最后進(jìn)入沉淀池降解分離，對(duì)排出的廢水進(jìn)行回收或者再利用。超濾膜工藝結(jié)合微生物處理的方式，可以有效去除廢水中的細(xì)菌，簡(jiǎn)化殺菌流程，降低成本，并保證經(jīng)過(guò)處理的水符合凈化標(biāo)準(zhǔn)。

3 有機(jī)超濾膜在處理廢水中的要點(diǎn)分析

3.1 重金屬?gòu)U水的處理

重金屬加工和電鍍行業(yè)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些重金屬?gòu)U水，如果對(duì)排放的廢水不加以及時(shí)凈化回收，將嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，影響污染水域動(dòng)植物的生長(zhǎng)。傳統(tǒng)的廢水處理方法不能一次性地過(guò)濾掉有害金屬，但利用超濾膜可以快速實(shí)現(xiàn)重金屬的回收，尤其是在處理含鋅廢水時(shí)，在進(jìn)料中添加一些活性劑，使分離膜表面產(chǎn)生膠體，增加超濾膜的表面活性，就可以達(dá)到吸附鋅的目的。

3.2 制革廢水的處理

制革廢水的處理向來(lái)都是廢水處理的難點(diǎn)。制革廢水中含有高濃度的鹽分和大量的有機(jī)物，因此需要加強(qiáng)回收利用。利用超濾膜濾網(wǎng)對(duì)制革廢水進(jìn)行預(yù)處理，可以大大降低硫酸鹽、石灰?guī)r等物質(zhì)的流失量，預(yù)處理之后的水90%以上都可以再利用。對(duì)處理環(huán)境設(shè)置適宜的操作壓力、pH值和溫度，可以有效提高鹽的析出效率。

3.3 造紙廢水的處理

造紙廢水不僅量大，而且也沒(méi)有一個(gè)比較適合的處理方法，超濾膜凈水技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，使造紙廢水的回收利用率顯著提高，并且能夠降低能耗、簡(jiǎn)化處理流程和凈化工藝，解決了廢水處理的一大難題。

3.4 含油廢水的處理

含油廢水來(lái)源廣泛，機(jī)械制造業(yè)的工件維修和清洗都會(huì)產(chǎn)生大量的含油廢水。含油廢水一般是以乳化油和漂浮油的形式存在，因此增加了廢水的分離難度，其中，分離難度最大的就是乳化油。由于傳統(tǒng)的電解分離成本比較高，因此常用超濾技術(shù)來(lái)分離油水。

4 超濾膜污染及防治技術(shù)

超濾膜經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的截留分子，很容易導(dǎo)致膜孔堵塞污染，分離性能也會(huì)隨之降低，因此，需要及時(shí)防治超濾膜的污染問(wèn)題。在膜的清洗方式中，最便捷的就是化學(xué)清洗?；瘜W(xué)清洗劑由于費(fèi)用較低，因此成為了清洗超濾膜的首選方法。常見(jiàn)的化學(xué)清洗劑有鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液、異戊醇溶液等，將化學(xué)清洗劑和表面活性劑結(jié)合使用，共同處理超濾膜，可使膜通量迅速恢復(fù)，提高超濾膜的透水量。針對(duì)大分子的過(guò)濾錯(cuò)流，一般采用超聲處理法，將超聲電功率控制和錯(cuò)流速度控制在一定范圍內(nèi)，以有效阻止膜污染的發(fā)展，穩(wěn)定膜的過(guò)濾阻力。除了以上兩種方法外，對(duì)于投入使用沒(méi)多長(zhǎng)時(shí)間的新膜，可以對(duì)膜內(nèi)腔采用電鏡觀察的方法來(lái)分析膜的污染程度，并結(jié)合膜孔堵塞機(jī)理，找出造成膜孔生物堵塞的主要原因，并采取相應(yīng)的措施來(lái)防止膜污染的進(jìn)一步擴(kuò)大。

5 結(jié)束語(yǔ)

有機(jī)超濾膜在廢水處理上與傳統(tǒng)的凈水方式相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以有效提高凈水效率，實(shí)現(xiàn)水資源的回收利用，因此，有機(jī)超濾技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。為了適應(yīng)更加復(fù)雜的廢水處理情況，需要不斷研究新型的超濾膜材料，提高凈水效率，提升我國(guó)廢水處理的綜合能力。

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〔編輯：王霞〕