安寶內(nèi)(日照市工業(yè)和信息化局，山東 日照 276800)

0 引言

近年來，膜分離技術(shù)憑借其優(yōu)越的分離性能在分離界引起了極大的關(guān)注，目前，應(yīng)用高分子滲透汽化膜分離技術(shù)進(jìn)行分離已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。其中，分子鏈中含有大量側(cè)羥基的PVA 是親水性高分子滲透汽化膜材料的典型代表，因其具有高親水性、良好的耐熱和耐化學(xué)性、抗有機(jī)物污染、良好的成膜性以及價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為最常見、最早用于滲透汽化脫水膜分離層的材料。然而，高分子膜作為分離膜的應(yīng)用前景取決于其生產(chǎn)能力和得到產(chǎn)物的純度，這意味著傳遞較快組分的滲透性和選擇性都應(yīng)該盡可能的大。

1 高分子滲透汽化膜分離技術(shù)概述

1.1 滲透汽化膜分離技術(shù)的基本原理

滲透汽化膜分離技術(shù)是一種以膜為主要分離介質(zhì)的高效分離方法，其基本原理是：在兩個不同濃度的溶液之間加上一層半透膜，當(dāng)兩種液體分子在半透膜中擴(kuò)散時，粒子大小和化學(xué)性質(zhì)不同的溶質(zhì)分子將因其擴(kuò)散速率不同而形成不同的濃度分布，從而實(shí)現(xiàn)分離[1]。其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要包括海水淡化、廢水處理、食品加工、制藥工業(yè)等，其中，海水淡化是目前高分子滲透汽化膜應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一，由于傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)需要消耗大量的能源，因此滲透汽化膜分離成為了一種較為理想的海水淡化方法。

總體來說，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)是一項潛力巨大的分離技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信高分子滲透汽化膜的分離效率、分離效果等方面的性能會越來越好，未來它將會得到更加廣泛的應(yīng)用。

1.2 高分子滲透汽化膜的應(yīng)用現(xiàn)狀

高分子滲透汽化膜分離技術(shù)是目前應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛的分離技術(shù)之一，相對于傳統(tǒng)的分離技術(shù)，滲透汽化膜分離技術(shù)具有能耗低、節(jié)能環(huán)保、分離效率高等特點(diǎn)，在化工、環(huán)保、能源等領(lǐng)域受到了廣泛應(yīng)用。

高分子滲透汽化膜分離技術(shù)目前在化工行業(yè)中的應(yīng)用主要聚焦于有機(jī)溶劑、酸氣和廢水處理等方面。在有機(jī)溶劑回收方面，高分子滲透汽化膜的應(yīng)用已經(jīng)成為有機(jī)催化劑、有機(jī)顏料等行業(yè)的主流技術(shù)[2]。在廢水處理方面，高分子滲透汽化膜也被廣泛應(yīng)用于高濃度廢水的處理中，具有良好的回收效果。高分子滲透汽化膜分離技術(shù)在食品、制藥、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用。在食品領(lǐng)域，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用于果汁、牛奶、葡萄酒等飲品的濃縮和脫水，不僅提高了產(chǎn)品的品質(zhì)，還降低了生產(chǎn)成本。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)不僅可以有效分離和提取生物活性物質(zhì)，還可以用于藥物的濃縮、純化和回收等方面。此外，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)也逐漸在海水淡化、石油化工、能源等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

2 高分子滲透汽化膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

2.1 高分子滲透汽化膜在海水淡化中的應(yīng)用

海水淡化是高分子滲透汽化膜應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。眾所周知，海水中鹽分含量較高，不能直接供人類飲用和工業(yè)用水，而海水淡化可以降低海水中的鹽分含量，使得其適用于人類所需的各種用途。目前海水淡化技術(shù)有多種，而高分子滲透汽化膜在其中占有重要的地位。高分子滲透汽化膜是利用高分子材料膜的分離技術(shù)，通過滲透和汽化的作用實(shí)現(xiàn)對海水中鹽分和雜質(zhì)的分離[3]。

高分子滲透汽化膜在海水淡化中的應(yīng)用主要包括兩種技術(shù)：一種是直接滲透汽化技術(shù)，另一種是間接滲透汽化技術(shù)。直接滲透汽化技術(shù)中，高分子滲透汽化膜用于海水的蒸發(fā)和冷凝，能夠?qū)崿F(xiàn)對水中鹽分的分離。而間接滲透汽化技術(shù)中，高分子滲透汽化膜被用作前置過濾，主要是過濾海水中的雜質(zhì)和有機(jī)物，減輕后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)。這兩種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中選擇的范圍和條件有所不同。它的主要優(yōu)勢是操作簡單、穩(wěn)定性好、對水質(zhì)抗干擾性強(qiáng)、能夠承受大量的水流，而且不會對水質(zhì)造成任何污染，因此，高分子滲透汽化膜在海水淡化中有非常廣泛的應(yīng)用。

2.2 高分子滲透汽化膜在廢水處理中的應(yīng)用

高分子滲透汽化膜分離技術(shù)作為一種新型膜分離技術(shù)，在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中，廢水處理領(lǐng)域是一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域。采用高分子滲透汽化膜進(jìn)行廢水處理，可以有效地去除廢水中的有機(jī)物、重金屬等污染物，并且可以回收水資源，達(dá)到廢水凈化和資源化利用的目的。在廢水處理中，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)的優(yōu)勢在于處理能力強(qiáng)、分離效果好、操作簡便等方面。

在實(shí)際廢水處理項目中，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，并且成為了應(yīng)用膜分離技術(shù)的主要手段[4]。以某廢水處理廠為例，采用高分子滲透汽化膜進(jìn)行廢水處理，其COD、SS、NH3-N、TP 等處理效果均可以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，且處理后的水質(zhì)達(dá)到了生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、市政等用水的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放、資源化利用的目的。

高分子滲透汽化膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用還面臨著一些問題和挑戰(zhàn)，如膜污染、膜壽命和成本等方面，解決這些問題是今后廢水處理中高分子滲透汽化膜分離技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。因此，在今后的應(yīng)用過程中，需要采取一些有效措施，如改進(jìn)膜材料、優(yōu)化工藝等，以提高高分子滲透汽化膜分離技術(shù)的處理效率和成本控制能力。

總之，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用具有重要意義，并且具有廣闊的應(yīng)用前景。在今后的廢水治理工作中，應(yīng)加強(qiáng)高分子滲透汽化膜分離技術(shù)的研究和應(yīng)用，以提高水資源利用效率，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

2.3 高分子滲透汽化膜在水資源回收利用中的應(yīng)用

在水資源日益短缺的今天，尋找可持續(xù)的水資源回收利用技術(shù)顯得尤為重要。高分子滲透汽化膜分離技術(shù)作為一種高效節(jié)能的膜分離技術(shù)，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且在水資源回收利用領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

高分子滲透汽化膜可以有效地去除水中的重金屬、病毒、細(xì)菌等有害物質(zhì)，在工業(yè)廢水處理和生活污水處理中，高分子滲透汽化膜可以將水中的難降解有機(jī)物、微生物等分離出來，從而有效地降低廢水對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)水的智能回收利用。在廢水處理和海水淡化過程中，高分子滲透汽化膜對溶解鹽離子的分離效果極其顯著，與傳統(tǒng)的蒸發(fā)結(jié)晶法等回收技術(shù)相比，高分子滲透汽化膜回收技術(shù)充分考慮到了水資源的可持續(xù)利用[5]。例如，福建廈門自來水廠運(yùn)用高分子滲透汽化膜分離技術(shù)，將東海熟海水轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)飲用水并成功推廣，截至目前，該項目已經(jīng)為廣大廈門市民提供了大量的安全飲用水。

2.4 高分子滲透汽化膜在飲用水凈化中的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，高分子滲透汽化膜在飲用水凈化方面的應(yīng)用越來越廣泛。使用高分子滲透汽化膜進(jìn)行水凈化可以有效地去除水中的懸浮固體、有機(jī)物、重金屬等雜質(zhì)，從而提高水質(zhì)。例如，在某些地區(qū)由于自然條件惡劣，水資源稀缺，飲用水凈化成為當(dāng)?shù)卣囊豁椫匾ぷ?，這時，使用高分子滲透汽化膜進(jìn)行水凈化，可以有效地提高水質(zhì)，為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┌踩娘嬘盟?，而且高分子滲透汽化膜的儲存成本較低，同時具有壓力穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)，使得高分子滲透汽化膜在飲用水凈化中的應(yīng)用更加可靠、經(jīng)濟(jì)。綜上所述，高分子滲透汽化膜在飲用水凈化中的應(yīng)用有著廣闊的前景，隨著科技的不斷進(jìn)步，相信高分子滲透汽化膜在水凈化領(lǐng)域中的應(yīng)用將會越來越成熟、高效。

3 高分子滲透汽化膜分離技術(shù)的優(yōu)化與提高

3.1 高分子滲透汽化膜性能的優(yōu)化

隨著高分子滲透汽化膜分離技術(shù)的研究不斷深入，人們意識到提高膜的分離性能對其應(yīng)用的重要性。在高分子滲透汽化膜性能的優(yōu)化方面，最常用的策略是改善膜分子篩選擇性、減少低阻力通道的形成、提高膜的機(jī)械性能等。

在改善膜分子篩選特性方面，研究者對高分子合成方法、聚合物共混以及眾多的交聯(lián)技術(shù)進(jìn)行了探索。其中一類交聯(lián)技術(shù)是在高分子滲透汽化膜中加入交聯(lián)試劑，使其在一定條件下發(fā)生交聯(lián)，以此改善膜的分子篩選性能；另一類交聯(lián)技術(shù)則是通過改變聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，例如添加氮、碳等元素，以此改變聚合物的分子篩選性能。除此之外，高溫處理、有序結(jié)晶等多種方法也可以改善膜的分子篩選性能。

除了優(yōu)化分子篩選特性，減少低阻力通道的形成也是提高高分子滲透汽化膜分離性能的關(guān)鍵。低阻力通道通常由于孔隙過大、壓縮性不好等原因形成，針對這一問題，研究者們嘗試引入納米顆粒、多孔材料、有序結(jié)構(gòu)以及改善制備條件等多種方法來減少低阻力通道的形成。

另外，提高高分子滲透汽化膜的機(jī)械性能也是保證膜應(yīng)用性能的關(guān)鍵因素。因此，研究者們對高分子滲透汽化膜的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了大量的研究，提出了許多新的理論和方法，從而使膜在高壓、高溫、高濕等惡劣環(huán)境下仍能表現(xiàn)出較好的機(jī)械特性[6]。

總的來說，高分子滲透汽化膜性能的優(yōu)化是提高其應(yīng)用效率和性能穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，在未來的研究中，需要繼續(xù)探究新的優(yōu)化策略和方法，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，以滿足不斷增長的分離需求。

3.2 高分子滲透汽化膜的失效機(jī)理及其解決方案

高分子滲透汽化膜分離技術(shù)作為一種重要的分離技術(shù)，在化工、能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，由于操作條件等多種因素的影響，高分子滲透汽化膜往往會出現(xiàn)失效現(xiàn)象，導(dǎo)致其分離性能下降，甚至失去應(yīng)用價值。高分子滲透汽化膜的失效機(jī)理與高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，研究表明，高分子滲透汽化膜的失效主要表現(xiàn)為膜表面的污染、機(jī)械損傷以及高溫、高壓環(huán)境下的老化。污染會影響膜的通透性能，機(jī)械損傷會導(dǎo)致膜的損壞，而高溫、高壓環(huán)境下的老化則會降低膜的化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度[7]。

因此，針對以上失效機(jī)理，研究人員采取了多種解決方案。其中，對于膜表面的污染問題，一種常用的措施是采用催化劑來降解污染物，此外，使用化學(xué)方法進(jìn)行表面修飾也可以提高膜的抗污染性能。對于機(jī)械損傷問題，則可以采取加強(qiáng)材料的手段，例如采用添加纖維素等方法增加膜的機(jī)械強(qiáng)度。對于高溫、高壓環(huán)境下的老化問題，則需采用抗氧化、降解穩(wěn)定材料等手段來提高高溫環(huán)境下膜的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮到膜的選擇、操作條件等因素，因此，研究人員還在探索新的材料和工藝，以提高高分子滲透汽化膜的分離效率、穩(wěn)定性和壽命。

綜上所述，高分子滲透汽化膜的失效機(jī)理較為復(fù)雜，需從多個角度進(jìn)行綜合考慮和解決，通過對高分子滲透汽化膜的性能優(yōu)化和失效機(jī)理探究，可以為其進(jìn)一步的提高和應(yīng)用提供有力的理論和技術(shù)支持。

3.3 高分子滲透汽化膜分離技術(shù)的提高與發(fā)展

高分子滲透汽化膜分離技術(shù)在分離與提純領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，例如海水淡化、有機(jī)物質(zhì)去除等。然而，隨著需求的增加，技術(shù)的提高和發(fā)展變得尤為重要。

首先，需要提高高分子滲透汽化膜的分離效率，以滿足不斷增長的需求。目前，提高分離效率的方法有增加膜面積、減小高分子滲透汽化膜的厚度、優(yōu)化操作條件等。其次，需要提高高分子滲透汽化膜的穩(wěn)定性和壽命，以降低運(yùn)行成本。高分子滲透汽化膜的失效機(jī)理主要是膜污染和膜破壞，因此需要采取一些措施來避免或延緩這些問題的發(fā)生，如定期清洗膜面、優(yōu)化工藝參數(shù)、改善進(jìn)料水質(zhì)等。最后，需要發(fā)展新型高分子滲透汽化膜以應(yīng)對更廣泛的需求。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新型高分子材料、新的膜制備技術(shù)以及新的膜組合方式將不斷涌現(xiàn)，并在應(yīng)用領(lǐng)域得到逐步驗(yàn)證。

4 結(jié)語

總之，高分子滲透汽化膜分離技術(shù)具有高效、低成本、易操作等優(yōu)勢，但同時也存在一定不足。在今后的研究與應(yīng)用中，需要繼續(xù)探索其使用范圍、優(yōu)化操作流程來提高其性能，以實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的分離效果。