林少俊

[摘 要]當前，造紙過程中產(chǎn)生的廢水是我國水污染的主要來源之一，加強對制漿造紙的廢水處理對水資源保護有著重要的實際意義。在各種廢水處理技術中，膜分離技術是較為常見的一種方法，這種技術在造紙廢水處理方面有著廣泛的應用。本文主要介紹了膜分離技術的基本原理，并探討了膜分離技術在造紙廢水處理方面的應用。

[關鍵詞]制漿造紙、廢水處理、膜分離技術

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）24-0224-01

1.前言

水污染是我國當前面臨的主要環(huán)境問題之一，而造紙廠產(chǎn)生的廢水是導致水污染的重要原因之一。多年來，對造紙廠廢水的處理一直是各界重點關注的問題，廢水處理技術也在不斷的改進，并在廢水處理方面發(fā)揮了很大的作用。其中，膜分離技術是一種新的廢水處理方法。這種技術又被稱為膜濾技術，早在上個世紀初期就已經(jīng)開始得到了應用。膜分離技術具有高效節(jié)能的優(yōu)點，對廢水處理有著很好的效果，因而其應用前景非常廣闊。

2.膜分離技術的基本原理

膜分離技術主要是利用具有一定特殊性能的薄膜，實現(xiàn)對水中物質(zhì)選擇性分離和過濾。對于一般的膜分離技術裝置，其主要由滲透裝置組成。滲透裝置中，可以在膜兩側(cè)施加不同的壓力，膜兩側(cè)的壓力差超過一定的臨界值之后，溶劑就會發(fā)生倒流。這種情況下，濃度高的一側(cè)的溶液可以進行濃縮。濃縮液可以繼續(xù)循環(huán)使用，這樣，通過反復的濃縮過程，可以使得濃縮液中的有害物質(zhì)濃度不斷降低，當其濃度降低到一定標準后就可以出水，實現(xiàn)對廢水的處理。在膜分離技術中，需要用到膜材料，而膜材料的孔徑則是決定其分離效果的關鍵。一般，按照膜孔徑的大小，膜分離技術可以分為微濾、超濾、納濾、反滲透等類型。

圖1 膜分離技術工作原理示意圖

微濾使用的膜材料孔徑在100到1000納米之間。這種膜分離技術只能截留一些懸浮物質(zhì)，而其他溶質(zhì)分子都可以透過膜材料。微濾的滲透效率較高，一些超濾不同滿足的大處理量的情況，都可以使用微濾處理。超濾使用的膜材料的孔徑在10到100納米之間，其膜材料的特點是截留懸浮物和一些大的溶質(zhì)分子，而只能允許小溶質(zhì)分子透過。通過超濾，溶液中的高分子、細菌、熱原質(zhì)和膠體顆粒等都可以從溶液中分離出來。納濾使用的膜材料的孔徑在1到10納米之間，這種膜分離技術可以將溶液中相對分子質(zhì)量在100到1000的有機物以及二價離子分離出來。反滲透使用的膜材料的孔徑在1納米以下，其可以除去相對分子質(zhì)量在25到100之間的有機物以及一價離子。由于孔徑很小，反滲透可以將溶劑以外的所有成分都分離出來。因此，反滲透常用與水的純化和脫鹽過程。

3.膜分離技術的優(yōu)點

膜分離技術之所以在水處理方面有著廣泛的應用，主要是因為其具有以下優(yōu)點：

一是分離效率高。由于在膜分離技術中，可以根據(jù)要求來選擇合適的膜材料，且不同孔徑的膜材料可以分離出不同大小的物質(zhì)，尤其是孔徑越小，膜處理對水凈化的效果會更好。因此，膜分離技術有著較高的分離效率，可以將水中的一些大相對分子質(zhì)量的物質(zhì)和離子除掉。

二是成本低。膜分離技術的關鍵在于滲透裝置，而技術的核心在于膜材料。因此，只要選擇合適的膜材料，就可以按照要求對廢水進行處理，且這種技術可以實現(xiàn)大面積使用，是具有實際用途的廢水處理技術。該技術的處理過程簡單，操作方便，具有成本低的優(yōu)點。

三是能耗低、不會造成二次污染。膜分離技術的處理過程并不需要消耗太多的能量，并且，其處理過程只是濃縮液的循環(huán)分離過程，也不會造成二次污染問題。

4.膜分離技術在制漿造紙廢水處理中的應用

4.1 制漿廢液的濃縮及廢液成分的分離

在膜分離技術中，超濾過程往往要求在較低溫度環(huán)境下進行，這樣，就可也以避免相變的發(fā)生，且操作不需要加熱，因而其運行成本低。超濾法可以實現(xiàn)對制漿廢液的濃縮，并能實現(xiàn)廢液成分的分離。

有學者利用濃差極化理論，構建了草漿黑液的潮流傳質(zhì)方程，給出了超濾濃縮的上限濃度。所謂濃差計劃，是膜材料具有選擇性的功能，其在分離過程中，可以將一定的溶質(zhì)分離出來，這些被分離出來的溶質(zhì)截留在壓力大的一側(cè)。這樣，經(jīng)過處理后，就會形成濃度差，這就是所謂的濃差極化。濃差極化會導致滲透壓的升高，從而降低了膜的分離性能。在實際過程中，可以通過改善表面流動來減弱這種影響。而膜分離技術的本身，就是實現(xiàn)廢液的濃縮過程，通過不斷的膜分離，可以進一步對廢液進行濃縮，且這個過程操作簡單，高效經(jīng)濟。為了改進這種廢液的濃縮效果，延長膜的使用時間，就需要合理控制滲透壓，減小濃差極化的影響。

膜分離技術還可以實現(xiàn)對廢液成分的分離和純化。芬蘭的一家造紙廠就利用膜分離技術實現(xiàn)對廢水的處理，提出木素磺酸鹽。挪威一家公司則利用膜分離技術對廢液進行濃縮，其廢液中的TDS濃度可以提高10個百分點。

4.2 漂白廢水的處理

當前，漂白往往都需要用到含氯漂白劑，而這種成分毒性大，會對環(huán)境造成很大的影響。漂白廢水中存在的有機氯化物對廢水處理提出了更高的要求。對于造紙行業(yè)而言，漂白是一項重要的工作環(huán)節(jié)，是保證紙張質(zhì)量的關鍵。因此，造紙行業(yè)也需要對漂白廢水進行處理。近年來，國內(nèi)很多造紙廠和學者都開始研究新的漂白廢水處理方法。其中，超濾技術是處理E段廢水的有效方法。這是因為，E段廢水中含有較多的相對分子量大的物質(zhì)，采用超濾技術，可以將這些大分子物質(zhì)有效分離開來。而對于C段廢水，由于其中含有較多的小分子物質(zhì)，這種情況下，超濾膜很難起到有效分離。對于H段廢水，超濾技術起到的作用很差。有數(shù)據(jù)表明，使用超濾技術，可以將E段廢水中的BOD5的濃度降低六七成，色度也可以降低六成左右。

4.3 涂布廢水的處理

涂布技術是造紙行業(yè)中經(jīng)常使用到的方法，主要用來改善紙張的性能。而在另一方面，在涂布處理過程中，也往往會產(chǎn)生涂布廢水。對于涂布廢水而言，雖然其毒性不是很大，但是，由于其中含有顏料和乳膠等成分，就會使得受體染色。此外，涂布廢水含有的一些化學品還具有一定的經(jīng)濟價值。所以，對于涂布廢水處理也是一項必要的工作，既可以避免受體染色，也能回收一些有價值的化學品。目前，許多家造紙廠都采用膜分離技術來實現(xiàn)對涂布廢水的處理。一些超濾設備就能起到稀釋涂布廢水的作用。涂布廢水經(jīng)過超濾后，其被截留下來的溶液可以繼續(xù)作為涂料，且其濃度可以提高四成左右。透過液則可以作為清水使用。因此，通過膜分離技術，可以實現(xiàn)對涂布廢水的有效處理，保留有用成分，減小損失。

4.4 造紙白水的處理

對于造紙行業(yè)來說，造紙白水中往往含有很多的膠料、纖維等物質(zhì)。并且，隨著封閉循環(huán)程度的提高，造紙白水中往往就會過度蓄積一些小分子膠體物質(zhì)、無機鹽和離子等，這些成分的存在就會影響到造紙機器的正常運行，也會對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以，對造紙白水進行處理，除去其中的離子和膠體等物質(zhì)，對保證造紙質(zhì)量很有必要。而對于造紙白水而言，其中的懸浮物較多，因此，在實際處理過程中，都會先用格柵和斜網(wǎng)等經(jīng)過初步處理過濾，之后，再利用微濾技術進行預處理，將造紙白水中的懸浮物和膠體物質(zhì)除掉。最后，再使用超濾技術，對造紙白水進一步處理，這樣就可以為其全封閉循環(huán)的正常進行創(chuàng)造出更好的條件。

5.結論

膜分離技術具有很多的優(yōu)點，因而在廢水處理方面有著很廣泛的應用。對于制漿造紙而言，其可以產(chǎn)生一些有害的廢水，為了減小對環(huán)境的影響，就需要通過膜分離技術將水中的有害物質(zhì)除掉。而對于涂布廢水等而言，膜分離技術可以將一些仍具有使用價值的有機化學品截留下來，以便重復使用，這樣，可以大大減小造紙的成本。隨著技術的改進，未來，膜分離技術也將會多種技術相結合，在造紙廢水處理方面將發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

[1] 馬振杰.水處理過程中膜分離技術的應用實踐探究[J].質(zhì)量探索，2016（05）：43-44.