超滤膜在水处理中的应用现状

超滤膜在水处理中的应用现状

本文介绍了超滤膜的基本性能、制作原料、制作方法以及超滤膜在饮用水、城市污水、工业废水等水处理领域的应用现状，同时分析了超滤膜的发展趋势和研究方向。

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0前言

自从超滤现象在130多年前被发现，超滤一直作为一项实验工具而未得到发展，直至20世纪六十年代Loeb-Sourirajan试制成功不对称反渗透醋酸纤维素开始，不断有有新的高聚物超滤膜产品问世，并很快商品化。目前超滤膜广泛应用于电子、电泳漆、饮料、食品化工、医药、医疗用人工肾和环保废水处理及回收利用等各个领域中。近三十年来，超滤技术在工业上迅速得到大规模应用，并成为当今世界膜分离技术领域中独树一帜的重要的单元操作技术。超滤膜技术在水处理领域的利用主要集中在饮用水领域。城市生活污水的回用，电力、钢铁、化工等工业废水的再生处理以及净水厂的升级改造等几个方向。本文将对超滤膜的基本特性、制备材料和方法、实际应用现状以及处理效果改进等方面的研究进展进行综述。

1超滤膜分离技术简介

超滤属于压力驱动型膜分离技术，分离能力介于纳滤和微滤之间，（各种膜分离技术运行参数范围如图一），其操作静压差一般为0.1～0.5Mpa，被分離组分的直径大约0.01～0.1μm。

超滤膜对溶质的分离机理一般认为是筛孔分离过程，以两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，当原液流过膜表面时，膜表面密布微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中粒径大于膜表面孔径的物质则被截留成为浓缩液，因而实现对原液的净化分离和浓缩的目的。但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。即超滤过程溶质的截留有在膜表面及微孔内吸附（一次吸附）；在孔中停留而被去除（阻塞）；在膜表面的机械截留（筛分）三种方式。

2超滤膜的制备材料及方法

超滤膜材料可分为高分子材料和无机材料两大类。高分子材料主要有聚砜类、纤维素类、聚酰胺类、聚烯烃、含氟类等；无机材料主要有陶瓷、金属、玻璃、分子筛等。

超滤膜的制备方法根据材料的不同而不同。有机高分子超滤膜主要是相转化法和复合膜法；无机超滤膜主要包括固体粒子烧结法、溶胶—凝胶法、阳极氧化法、动态膜法等。

3超滤膜在水处理中的应用

3.1超滤膜在饮用水水处理中的应用

传统的给水厂净水工艺工艺流程较长，占地面积大，对于微污染的水源往往要进行深度处理，从而建设及维护费用大。在净水工艺中引入浸没式超滤膜系统，可在大大提高源水质的同时，缩短工艺流程。原水经过适当预处理（例如氧化、吸附、生化、絮凝）之后直接进入浸没式超滤膜进行膜过滤，同时在膜池内完成浓水回收和污泥浓缩，滤后水加入少量消毒剂（避免二次污染）进入清水池，与传统工艺流程相比，短流程工艺弱化了沉淀功能，处理工艺明显缩短，占地面积明显缩小，方便了净水厂运行管理。

浸没式超滤膜可在较低的负压状态下运行，利用虹吸或泵抽吸方式由外向内进行负压抽滤。跨膜压差比较小，可在净水厂的升级改造中充分利用原有管道和设施的高程差，而不必新增抽吸泵提升工作水头，节省能耗，减少改造费用。

3.2超滤膜在城市污水回用中的应用

城市污水再生回用是节约水资源，符合循环经济的重要举措。仇付国、王晓昌等对西安市北石桥污水净化中心二级处理后出水进行超滤处理，实验结果如下：浊度去除率为95. 7%左右，出水浊度在0.2NTU以下；对COD的去除率约为40%；对色度的去除率为45.1%左右；对TOC的去除率较低，约为10%；超滤膜对大肠菌去除率在90%～99.99%之间。从以上研究中我们可以发现，超滤膜法处理城市污水对一些指标如浊度具有明显效果，但单一的超滤工艺并不能保证城市污水回用的安全性，需要结合其他工艺使用。

3.3超滤膜在工业废水处理中的应用

超滤技术由于其优良的分离能力往往被用于工业废水的处理，而超滤技术与其他技术的组合是拓展其应用的一个途径。曾杭成等人采用超滤/反渗透双膜系统研究了印染废水的深度处理技术，结果表明在深度脱盐前采用超滤能有效去除废水浊度和大分子有机物，为反渗透提供良好的进水水质，又能有效减缓反渗透膜的污染程度；孙秋里、王国英等对选用预处理- 超滤- 反渗透双膜勾兑工艺，对焦化废水进行深度处理，勾兑出水平均COD小于60 mg/L，平均氨氮小于10 mg/L，对悬浮物、色度的去除率达到100%，系统出水符合工业循环冷却水水质标准，实现了节能减排和水资源的综合利用。以上研究表明，超滤膜用于工业废水处理能够有效截留目标污染物，为后续处理提供良好的水质，同时超滤膜与反渗透、纳滤技术结合使用成为工业废水治理的主要途径。

4结语

（1）超滤技术适用于多种水处理过程，其广泛应用已经引起了水处理工艺的重大变革。虽然膜寿命和膜污染问题仍是重要的制约因素，但随着膜组合工艺、

膜材料、膜组件、系统设计、运行维护等技术的不断提高，超滤技术在水处理领域必将得到更加广泛的应用。

（2）超滤膜的研究重点今后应集中在如下方面：开发以超滤为核心的组合水处理工艺，研究更加经济、有效、可行的多种膜法组合技术，优化工艺参数，推广其在实际工程中的应用；研究膜改性技术，努力提高通用膜的综合性能，提高膜的通量、强度、耐污染能力、使用寿命等，采用不同工艺开发高截留性能的膜，并研究耐热、耐溶剂、耐酸碱和抗污染的膜品种；进一步改进现有膜组件制备工艺，发展组件和系统配置技术，严格制备和检测工艺标准，生产高质量产品并使之规模化；加强膜污染和膜清洗的研究和实际应用推广。

参考文献

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[5]仇付国，王晓昌，纪海霞.城市污水超滤再生处理效果及安全性评价[J].环境污染治理技术与设备，2004，（02）：56-59.