膜分离技术研究

膜分离技术研究（精选十篇）

膜分离技术研究 篇1

关键词：膜生物反应器,膜污染,污泥性质,曝气强度

膜生物反应器 (MBR) 的核心部分是膜组件, 由于膜的孔隙非常小可以很好拦截反应器内的物质, 使得反应器内的污泥浓度可以增长的很高。MBR工艺拥有优秀的处理效果, 剩余污泥的排放周期长、排放量少、极小的占地面积等优点, 得到了各方面的关注。目前, 国内外对MBR的各项研究与推广应用日渐增加。虽然膜生物反应器在水处理方面具有各种优点, 但是相比于传统活性污泥法其运行费用、投资成本较高, 使得它的实际应用与推广受到了极大地限制。MBR的运行费用主要来自膜组件的购买价格高、膜的使用寿命段和系统能耗大。随着对膜的研究, 膜的价格趋于商业化;膜的更换频率与MBR系统的稳定运行有关, 但膜污染是影响MBR系统稳定运行的主要原因;MBR系统的高能耗由多方面的因素造成, 其中膜污染会使膜通量降低, 而为了保持膜通量不变必将增加能耗。可见, 膜污染是限制MBR应用和与推广的主要原因。为了寻找有效的控制膜污染的方法, 各国研究者们进行了大量的研究, 减缓膜污染的主要方法有在进入MBR系统前对进水进行预处理;改变膜池的活性污泥;优化膜生物反应器的结构与操作条件;对现有的成品膜进行改性研究;开发抗污染能力强的新型膜材料。

1 膜污染

膜污染是指在膜过滤过程中, 水中的微利、交通离子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相符作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞, 膜通量变小的现象。膜污染产生后会使得膜组件的通量不断下降, 同时跨膜压力会不断增大。膜污染可分为可逆污染和不可逆污染, 也可分为生物污染、有机污染和无机污染。

2 膜污染的影响因素

MBR系统内的膜污染和随之发生的膜通量下降受膜池内活性污的影响很大。污泥黏度、污泥内的污染物种类与含量和胞外聚合物 (EPS) 等对此都有影响, 而膜组件的结构形式、MBR系统的操作条件、膜组件的工作方式等决定了引起膜污染的主要因素。宏观上, 膜污染的形成主要受三方面的影响:膜的性质、活性污泥的性质和MBR系统的操作条件, 三个方面相互影响并相互制约。

2.1 膜性质

与膜污染有关的膜性质主要有:膜材料本身的性质、膜孔径的大小与分布、膜自身所带的电荷性质、粗糙度以及亲/疏水性质等。

在厌氧MBR系统中使用不同材质制成的膜组件, 对其对其膜污染情况进行研究, 发现膜污染以外部污染为主, 即在无机物在膜面的沉积, 微生物的粘附和对溶解性有机物的吸附。研究结果表明, 在同样的条件下运行时, 聚砜膜、纤维素膜的污染趋势明显大于聚偏氟乙烯膜。

Magara等[1]研究了不同膜孔径的膜对过滤水质的影响。研究发现当膜的截留分子量低于20000时, 随着膜的截留分子量的增加, 出水COD的浓度也随之增加;而当截留分子量高于20000时, 出水COD的浓度不再随截留分子量变化而变化。Shimizu等[2]研究了膜孔分布在0.01μm~1.6μm的一系列膜的过滤性能, 结果表明孔径分布在0.05~0.2μm的膜相比于其他孔径分布的膜具有更大的通量。

当膜池混合液与膜表面电荷电性相同时, 能减缓膜污染, 提高膜通量。水溶液中的胶体粒子一般带负电, 所以选择膜表面带负电荷的膜组件, 因为同性相斥的原因, 可以减缓膜污染。

一般认为, 膜的亲水化程度越高, 越耐污染。有研究表明, 亲水性膜的膜过滤阻力小于疏水性膜, 在实际应用中疏水性膜膜污染程度会大于亲水性膜。但是, 这一发现仅仅反应了膜材料亲疏水方面对膜污染影响的大致趋势, 不能作为规律使用。而且要取得影响膜表面性质的所有微观参数仅凭水的接触角是不够的。除了膜表面性质影响污染源在膜表面的吸附自由能外, 还需要考虑污染源的性质。

2.2 活性污泥性质

造成膜污染的物质都源自于活性污泥。活性污泥的性质包括:污泥浓度、污泥颗粒表面电荷和粒径、活性污泥所含胶体粒子种类以及污染物等。因此, 活性污泥对膜污染的影响是各种因素的综合作用。

研究结果表明, 污泥浓度在影响膜通量的同时还会影响对污染物的去除效果。膜组件的产水量与污泥浓度的对数值呈线性负相关, 即污泥浓度越大, 产水量越小, 说明此时膜污染月严重。Lim[4]研究了两种不同粒径分布的活性污泥对膜污染的影响, 发现颗粒粒径大的污泥对膜污染的影响程度远低于颗粒粒径小的污泥。

2.3 系统的运行条件

膜生物反应器的操作条件主要包括:膜池曝气量、系统内的温度、膜池活性污泥负荷与产水泵的抽吸/停时间等。

通过增加膜池曝气量, 可以增大膜面水力扰动程度, 进而减缓膜面泥饼层的增长。其影响程度因膜面混合液流动速度的大小和水流状态而异。但是过大的膜面流速会使膜表面的污泥饼层变薄, 可能会造成不可逆的污染。Magara等[5]的实验结果表明, 每当温度升高1℃时, 可以使膜通量获得2%的增长, 主要是由温度升高使得混合液黏度变小, 此时膜过滤压力减小所致。

肖荣恩等[6]通过五因素四水平正交实验考察了MLSS、膜通量、抽吸/停时间、曝气量、反应器升流区与降流区面积之比对膜污染的影响, 发现这五种因素对产水时的抽吸压力上升速率的作用程度是不一样的, 其影响程度由大到小依次为:膜通量>MLSS>抽吸/停时间>曝气量>反应器升流区与降流区面积之比。

3 减缓膜污染的技术

3.1 改变污泥混合液特性

通过在MBR中添加絮凝剂, 一方面可以使活性污泥絮凝成团, 膜表面生物膜的多孔性得到改变, 提高了膜的过滤性;另一方面可以去除进水中难降解的大分子有机物, 以达到减轻膜污染的目的, 且絮凝剂的加入不影响生物活性。

Kim[7]通过在反应器内添加粉末活性炭 (PAC) 来与原有的活性污泥进行超滤膜的过滤特性研究。研究发现, 加入PAC后, 不仅减小污泥絮体的可压缩性, 同时增大沉积层的孔隙率, 而且使微生物分泌的胞外聚合物减少, 提高了膜通量。Seo等[8]发现, 向MBR添加适量 (约5%) 体积的PAC也能促进活性污泥颗粒化, 从而减轻膜表面的滤饼层污染, 提高膜的临界通量, 但当PAC投入量过大时 (超过40%) , 会使污泥黏结活性炭形成严重的滤饼层污染。

3.2 优化运行操作条件

3.2.1 合适的曝气量

曝气可以有效缓解膜表面的滤饼层的形成及浓差极化现象。合理的曝气避免了膜表面凝胶层增厚, 减少污染物质的积累, 减少了膜孔的堵塞, 膜的运行周期也延长了。秦哲等[9]研究发现当曝气强度低于0.88 m。m·h-1时, 水力剪切力主要作用是消除膜污染, 不会对活性污泥的性质产生影响, 因此膜污染速率随曝气强度增加而减缓随曝气强度增加而减缓;而当曝气强度高于0.88m。·m·h-1时, 水力剪切力过大, 破坏了污泥絮体结构, 使SVI增大, 从而加速了膜污染, 使膜污染速率随曝气强度的增加而增加。

3.2.2 合适的膜表面错流速度

一般认为膜表面的错流速度越大, 膜的临界通量也越大。Defrance等[10]发现, 当膜表面的循环流速达到4m/s后, 继续增加循环流速对临界通量不再有影响。Chang等[11]在试验中发现膜表面的气流速度对膜的极限通量也有类似影响, 当气流速度增加到3m/s后, 膜的极限通量不再增大。

3.2.3 适宜的污泥浓度

由于膜生物反应器可以保持很高的污泥浓度, 因此相对与传统活性污泥法其进水负荷越低。但污泥浓度过高, 在反应器内会积累大量的溶解性有机物 (SMP) 和胞外聚合物 (EPS) , 加速膜污染[12]。污泥质量浓度对膜透水量和过滤阻力有直接影响。污泥质量浓度增加, 过滤阻力上升, 透水量下降。目前, 欧洲所使用的膜生物反应器中污泥浓度保持在12g/L~16g/L[13]。

3.2.4 反冲洗

反冲洗也可以很好的恢复膜污染。

3.2.5 间歇操作

对于浸没式MBR, 间歇出水可以有效抑制膜污染, 能有效膜污染速率大大减缓。

3.3 膜材料的改进及膜组件优化设计

有机聚合膜经常用于膜生物反应器中。聚偏氟乙烯、聚砜、聚烯烃类等是常用的有机聚合膜材料。吕晓龙等[16]进行的亲水改性研究中发现改性后膜的亲水性显著提高, 加强了膜的抗污染能力, 膜通量显著提高Muhammad考察了膜生物反应器中Mn O2动态膜的形成对微滤膜过滤特性的影响, 动态膜的形成在很大程度上减轻了颗粒物对膜孔的堵塞, 膜通量显著提高, 运行时间也相应延长。

在对膜组件进行优化设计时, 应充分考虑膜组件安装型式与水力学的关系。目前常见的是外压型中空纤维膜组件, 可在穿流 (入流与中空纤维膜丝垂直) 或轴流的条件下操作。

4 结语

膜分离技术及其应用的研究进展 篇2

（中国石油大学

摘

理学院，北京

102249）

要：简要介绍了微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等几种膜分离技术的分离机理、制备方法和特

点；并介绍了膜分离技术在食品、医药、石油化工、水处理等方面的应用及其膜分离技术的发展趋势.

关键词：膜分离；应用；发展趋势

中图分类号：TQ028．8文献标识码：A文章编号：1673－260X（2013）10－0041-

03

为1￣10万的大分子．超滤膜的筛分孔径小，它可截

油脂、蛋白质、有机大分子、悬浮物等留病毒病菌、

［4］

．高亚宁等［5］使用0．8％￣1％的硼酸作为交联剂对纤维强度进行改进，原液中硼酸的目的是使挤入碱性凝固浴中的纺丝原液与硼酸发生交联反应减少大分子的缠结，形成网络状凝胶．肖凯军等［6］采用戊二醛交联法，通过用聚乙二醇（PEG－1000）和戊二醛交联剂对基膜进行亲水化预处理，制备了一种新型聚乙烯醇（PVAL）超滤膜．该PVAL超滤膜具有耐污

耐酸性和耐高温，可获得广泛的应用．超滤膜具染、

有以下特点：（1）超滤可在常温下进行，那些对热敏

浓缩、精制都可在不影响质量的情况物质的分离、

下进行．（2）超滤过程不会发生相变，因此与一般相变分离法相比，它的能耗较低．（3）超滤过程以压力作为驱动力，装置结构简单，操作简便，容易维修［7］．1．3纳滤

纳滤膜分离的基本技术原理［8］较为简单（见图1），在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液．因此膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口，影响膜通量的因素有温度、压力、固含量、离子浓度、黏度等．赵理等［9］以聚砜为膜原料，添加一定量的新型二胺，以DMAC溶剂，得到中空纤维PSF

膜分离是指借助膜的选择渗透作用，在外界能

量或化学位差的推动下对混合物中溶质和溶剂进

分级、提纯和富集．该技术作为新的分离净行分离、

化和浓缩技术，与其他传统的分离方法相比，常温

节能、工艺简便、投资少、污染小，下操作，有高效、

并且膜分离具有过程简单、经济适用、分离系数较

没有污染、能适合常温下连续操作、可直接放大、大、可专一配膜等优点［1］．人类对于膜的研究源于18世纪，但是膜分离技术的工业应用是在上个世纪60年代以后．从六十年代的反渗透到九十年代的渗透汽化，膜分离技术发展迅速．膜分离技术的应用

、微领域不断扩大，常用的膜分离技术有超滤（UF）

滤（MF）、反渗透（RO）、纳滤（NF）、电渗析（ED）、等．现已涉及人们生产和生活的各个方面，对水处理工

化工生产、医药、食品生产和生物工程等领域的业、

发展产生了巨大的作用．

1膜分离技术的分离原理及其特点1．1微滤

微滤（MicroporousFiltration）膜分离技术起始于十九世纪中期，是以静压差为动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程．张庆勇等［2］简单阐述了利用固态粒子烧结法制备技术和方法．并应用于水处理和油水分离等领域．微滤膜的特点（1）孔隙大，流速快．由于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快几十倍．（2）孔径均匀，过滤精度高．能够将液体中所有大于制定孔径的微粒全部截留．（3）无吸附或少吸附．微孔膜厚度一般在90￣150Lm之间，因而吸附量很少，可忽略不计．（4）无介质脱落．微滤膜为均一的高分子材料，过滤时没有纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液［3］．1．2超滤

超滤是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压（100￣1000kPa）差为驱动力的膜分离技术．它可分离液相中直径在0．05￣0．2μm的分子和分子量

图1膜分离操作基本工艺流程

－41－

基膜．再以TMC和PIP为缩聚单体，正己烷和水为两相溶剂，并在水相中添加一定量的二氧化硅纳米颗粒．制备了所需的纳滤膜．

纳滤膜的特点：（1）离子选择性，纳滤膜对单价盐的截留率仅为10％～80％，具有相当大的渗透性，而二价及多价盐的截留率均在90％以上．（2）截留相对分子质量，截留相对分子质量（MWCO）在200￣1000之间，适宜于分离相对分子质量在200

以上，大小约为1nm的溶解组分［10］．（

3）操作压力低，操作压力低，纳滤膜组件的操作压力，一般为0．7MPa，最低为0．3Mpa［11］．1．4反渗透

反渗透（ReverseOsmosis）是利用膜的选择性，以反渗透膜两侧静压差为驱动力，允许溶剂通过而第一文库网截留离子物质，对液体混合物进行分离的过程．进行反渗透分离过程有2个必要条件［12］：一是外加压力必须大于溶液的渗透压力（操作压力一般为1．5￣10．5MPa）；二是必须有一种高透水性、高选择性的半透膜．反渗透膜微孔孔径一般小于1nm，对绝大部分无机盐、溶解性有机物和胶体有很高的去除率．周勇等［13］采用间苯二胺分别与均苯三甲酞氯、5一异氰酸醋异酞酞胺（ICIC）、5一氯甲酸异酞酞氯（CFIC）通过界面聚合工艺制备反渗透复合膜．反渗透的特点：（1）在常温不发生相变的情况下，可以对水和溶质进行分离．（2）具有较高的水回用率和脱盐率．（3）反渗透膜分离技术杂质去除的范围广．（4）利用较低压力作为膜分离动力，分离装置简单，操作、维护和自控简便，现场安全卫生［14］（．5）膜分离技

术有冷杀菌的作用，且能耗低、

费用省、速度快、不污染环境［15］．1．5电渗析

电渗析（ED）是在外加直流电场的作用下，利用离子透过选择性离子交换膜而迁移，使带电离子从水溶液和其他不带电组分中部分分离出来的一

种电化学分离过程［16］．其原理

（如图2）所示，在外加直流电场的作用下，以电位差为驱动力，原水中的阳离子向阴极迁移，淡化室中的阳离子透过阳膜进

图2

电渗析技术原理

－42－

入浓缩室，但浓缩室中的阳离子受阻于阴膜而留

下；同时原水中阴离子向阳极迁移，淡化室中的阴离子透过阴膜进入浓缩室，但浓缩室中的阴离子受阻于阳膜而留下．电渗析技术具有以下特点：电渗

析技术由于具有能耗低、

药剂耗量少、环境污染小、操作简便、使用寿命长、无污染等特点，广泛地应用于海水、苦咸水脱盐［17］．2膜分离技术的应用

膜分离技术，作为一种新型的分离技术，既能对废水进行有效的净，高效地去除污染物，又能回收一些有用物质，同时具有节能、无相变、安全性高、生物稳定性好、设备简单、操作方便等特点，因此在生产生活中得到了广泛的应用并显示了广阔的发展前景．

2．1在化工生产中的应用

在合成氨方面，可用于高压机后新鲜气油分离采用超滤，技术除去新鲜气中的油水尘等杂质，大大改善了冷交换器的油污和积炭堵塞现象，进一步优化了操作条件，降低了能耗，有效保护了合成塔触媒．联碱生产过程中经常会产生重碱、食盐、纯碱等有用物质的母液泄漏及生产设备冲洗水外排，既造成了浪费，又对环境造成了污染［18］．徐昌松等［19］采用电渗析技术处理联碱含盐废水，可将含盐质量分数为1％的联碱废水浓缩到10％，而淡液含盐的质量分数0．05％．结果表明采用电渗析技术处理联碱废水是可行的，可实现联碱生产废水零排放．大多数有机溶剂（如醇类、酮类、酯类等）常含有少量水会形成共沸物，用恒沸精馏、萃取精馏等特殊精制工

艺脱水，存在工艺复杂、

能耗高等问题．使用膜选择分离技术进行脱水就不再受恒沸点制约，容易从有机溶剂混合物中脱除微量水，可大幅度降低分离过程能耗［20］．

2．2在环境中的应用

随着我国经济社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对水质量的`要求也不断提．柴克鹏［6］在对星级宾馆的扩建改造中，将宾馆所排放的污水进行收集后处理后，将其用于绿化和厕所用水．所选用的超滤膜为聚丙烯中空纤维膜，利用该膜组件和采用反洗工艺来处理污水，处理后的水质完全符合预期要求．王立国等［21］采用核桃壳过滤器―超滤装置组合工艺处理油田含油污水，油的质量浓度由10．98mg／L降到0．33mg／L，出水达到A1类标准的要求．

填埋式处理垃圾的方法，是我国处理垃圾的主要方式，因此将会产生大量的垃圾渗透液．王薇等［22］采用MBR和纳滤集成处理工艺对垃圾渗透液进行处理可有效截留MBR产生中的COD、色度等，经过纳滤处理过的垃圾渗透液符合污染物的特别排放标准．李黎等［23］

在峨眉山市垃圾渗滤液处理工程

中，纳滤系统采用纳滤卷式膜，运行压力0．5￣1．7Mpa．运营至今运行情况稳定，纳滤出水完全达标排放．

2．3在医药生产中的应用

超滤技术是一种用以分离、

提纯和浓缩物质的新方法．以膜两侧压差为推动力，利用膜孔径大小来进行筛分．邱礼新等［24］采用中空纤维超滤膜法制备精制双秦滴眼液，采用中空纤维超滤设备，所用原液采用经鉴定的生药加水煎煮而成．经研究证明，经过超滤技术所制备的双秦滴眼液的PH为7．5接近中性，并且具有良好的稳定性；其中所含的药物成分有所提高．刘洪谦等［25］运用超滤法精制生脉饮口服液，利用外压式中空纤维超滤膜来进行筛分证明超滤法能有效去除杂质、提高产品澄清度，并且能保留原配方的成分．2．4在食品中的应用

乳清是干酪生产中排出的质量约为加工原料奶90％比例的副产物．孔凡丕等［26］运用GFLB－75N型管式分离机纳滤膜选用OsmonicsDK2540F纳滤膜，以及小型喷雾干燥设备等仪器对干酪进行乳清脱盐处理．所得的乳清酚灰为4．76％比原料降低了45．28％，乳清蛋白几乎完全截留．在对脱脂牛奶的处理中．食盐的截留率约为60％．结果表明，采用纳滤处理可有效地去除杂味和盐味，并不破坏牛奶的口味和营养价值．3发展趋势

随着我国经济的快速发展，膜分离技术作为一种新型的单元操作过程，在许多行业已经得到广泛的应用，并且在某些行业应用的比较成熟．在对于

生产成本要求不断降低、

产品质量要求不断提高的今天，膜技术的优势会越来越明显．

由于膜分离技术的大量应用是近些年开始的，因此膜技术的发展也受到一些因素的制约：如膜污

染、

膜产品的价格和膜分离要求的提高．如果我国的科研人员能将这几个方面的问题更好的解决，膜分离技术将在我国的经济发展中发挥更重要的作用．―――――――――――――――――――

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膜分离技术研究 篇3

关键词：膜分离技术 废水资源化 高效处理

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-106-02

膜分离技术是基于膜材料形成的分离边界的分离技术，最初应用于军事、航空航天、原子能等高端领域，随着其在民用领域应用日趋广泛，被公认为是20世纪末到21世纪最有发展前途的高新科技之一。

1 膜分离技术在废水资源化处理领域主要的应用

膜是具有选择性分离功能的材料。膜分离技术是指利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。基于膜分离技术的这些特点和优势，可实现废水资源化处理，将废水中的污染物提取出来资源化，取得可观的经济和环保效益。

如图1所示，膜分离技术在废水资源化处理领域的应用主要涉及电镀废水资源化处理、印染废水资源化处理、垃圾渗透液资源化处理、造纸废水资源化处理以及生活污水中水回用等方面，对传统重污染行业的绿色化、环保化、零排放转型提供了技术保障。

2 电镀废水資源化处理技术

电镀工业是金属表面涂装行业的重要分支，是工业体系中不可或缺的重要组成部分，对各行业的影响重大。电镀产品涉及机械制造、轻工产品、汽车产品、电子产品、生活用品、航空航天领域、国防领域、塑料产品等多个领域，对国民经济的支撑作用举足轻重。电镀废水是在电镀生产过程中产生的特种废水，其主要成份为电镀工艺中镀层金属离子、电镀助剂、金属表面清洗剂、表面活性剂、金属表面保护油脂等，铬、锌、铅、铜、银、金等贵重金属以及氰化物、氟化物、络合物等剧毒成分均会在电镀废水中出现，针对不同的电镀工艺和电镀产品其中的成份会出现显著的差异。电镀废水资源化处理技术是针对不同的电镀工艺的具体需求提供解决方案，目的是将电镀废水中的重金属成分回收，浓缩处理后作为电镀液从新应用到电镀工艺中去；同时如氰化物等剧毒电镀助剂也可以转化成为氰化钠等有效成份回收最终从新投入电镀工艺使用；成分份额最大的水经过净化后也直接回用于电镀生产工艺。这样以来电镀废水被分解为重金属、电镀助剂、水三个资源成份而相继回用于电镀工艺中，从而实现电镀废水真正的对于环境的零排放资源化回用。

此技术与传统电镀废水处理技术区别在于传统电镀废水处理技术是通过化学、物理、生物的方法将电镀废水中的各种成份分步骤去除，最终达到环境排放标准排放到环境中，纯粹为了环保而进行处理，纯粹投入而没有任何经济效益。电镀废水资源化处理技术是通过膜分离、膜反应、物理化学、电化学的方法将电镀废水中的成份转化为三种资源回收利用，包括重金属电镀液、电镀助剂、水，不向环境中排放任何污染成份，具有巨大的经济效益和环保效益。膜分离技术的出现为电镀废水资源化的技术实现成为可能，对环境友好型绿色电镀行业的兴起起到巨大推进作用。

3 印染废水资源化处理技术

印染工业是纺织工业的重要组成部分，与人民群众的生活起居密不可分。人们的生活用品中一大部分属于纺织产品，而这些纺织产品的在不同的印染工艺作用下呈现出不同的颜色和图案，构成人类社会五彩斑斓的生活图景。印染工艺主要是借助高温定型、化学反应染色、化学定型等方法将指定的颜色和图案在白色的胚布上染色、定型，保证印色和染制的牢固性和耐久性不褪色。印染废水是印染工艺中水洗、印色、定型、缸染、轧染所产生的生产废水，其主要成份包括染料、分散剂、定型剂、柔化剂、光亮剂、水等，由于印染工艺的产量和特点所决定，印染废水的产生量非常大，中等规模的印染企业每日的用水量在1万吨左右，印染废水的处理是环境保护领域的传统难题，太湖水域的污染和富营养化是印染废水污染的典型例证。印染废水资源化处理技术是基于膜分离技术基础，结合物、化学、电化学的方法，将印染废水中的染料、印染助剂、水进行分步回收，从新投入印染工艺中进行使用，从而大大节约的印染行业的用水需求，为印染行业的绿色生态行业转变铺平了道路。

4 垃圾渗滤液零排放回用

垃圾渗滤液是垃圾在填埋和堆放过程中由于垃圾中有机物质分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水，通过淋溶作用而形成的废水。

垃圾渗滤液产生量约为垃圾产量的10%，污染物成份复杂、浓度高、水质波动大、氨氮和硫化物含量高、不利于生化降解，如果深入地下水系统会产生强烈的污染效应，严重威胁水环境安全。

迄今为止，垃圾渗滤液处理仍是污染控制领域公认的难题，垃圾渗滤液的处理已经成为我国当前及今后相当长时期内环境污染控制的一项重大课题。

垃圾渗滤液资源化处理技术是针对不同的垃圾填埋场和垃圾堆场的渗滤液具体水质和水量情况，将渗滤液中的重金属、氨氮、水进行分步提取回收，作为有效利用的资源循环利用，实现变毒为宝、转废物为资源的功效。

垃圾渗滤液资源化处理技术与传统渗滤液处理技术的区别在于传统技术是将垃圾渗滤液中的重金属、氨氮、有机物等成分利用物理、化学、生物的方法进行去除，达到最终出水达标排放的目的；而垃圾渗滤液资源化处理技术则是基于膜分离技术基础结合物理、化学的方法将垃圾渗滤液中的重金属、氨氮、水等有效成份进行回收利用，将纯投入的环保项目转化成为资源回收再利用的清洁生产项目，成为固体废物资源化领域的延伸和拓展。

5 造纸废水资源化处理技术

造纸行业是一种传统工业，历史十分悠久工艺也非常成熟，由于电子行业和电子产品日新月异取代了部分纸制品的市场份额，加之新材料的诞生也对造纸行业产生了不小的冲击，并且造纸工艺本身产生造纸废水对于环境的污染也是这个行业的重要积弊，基于这些原因造纸行业被人们称为夕阳行业之一。

造纸废水是造纸生产工艺过程中所产生的生产废水，其主要成份是纸浆、纤维素、酸碱助剂、色素、木质素、水等，小型造纸厂由于缺乏监管造纸废水未经处理排放造成水环境污染事故比比皆是，所以国家出台政策关停小型造纸厂，实现造纸行业的规模化运行，确保造纸废水的处理和达标排放。

膜分离技术的研究进展 篇4

1 膜分离技术简介

1.1 原理。

以选择性透膜为分离介质, 在外界能量或化学位差的推动下 (如浓度差、压力差或电压差等) , 使原料侧组分选择性地透过膜, 以达到分离、分级、提纯和富集的目的。通常膜原料侧称为膜上游, 透过侧称为膜下游。

1.2 膜分离技术特点。

膜分离具有工艺简单、适应性强、经济性较好、无化学变化 (典型的物理分离过程) 、分离系数较大、能耗低、高效、容易收集样品 (产物分在两侧) 、往往没有相变 (保持原有的风味) 、可在常温下连续操作 (适用于热敏性物质的处理) 、环保 (无二次污染) 、可直接放大等特点。

1.3 膜的分类。

分离膜分为高分子膜、液体膜、生物膜。高分子膜分为带电膜 (阳离子膜和阴离子膜) 和非带电膜 (过滤膜、精密过滤膜、超滤膜、纳米滤膜、反渗透膜) 。比较常用的有微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、电渗析等。

1.3.1 微滤膜。

孔径0.025~3μm, 特种纤维素酯、高分子聚合物制成。主要用于制药行业的过滤除菌、高纯水的制备、明胶和葡萄糖的澄清。

1.3.2 超滤膜。

超滤是以微孔滤膜为过滤介质, 在1-10大气压作用下分离分子量约大于1000的大分子和胶体粒子的方法。超滤膜主要用于电子工业集成电路生产、乳品工业牛奶经超滤和医药工业用水等。

1.3.3 纳滤膜。

纳滤膜的孔径为纳米级, 介于反渗透膜 (RO) 和超滤膜 (UF) 之间, 因此称为“纳滤”。纳滤主要用于水软化、食品脱色、氨某酸分离、抗生素分离、多肽的纯化、多糖浓缩。

1.3.4 反渗透膜。

反渗透 (Reverse Osmosis) 分离过程是使溶液在一定压力 (10-100 atm) 下通过一个多孔膜, 在常压和环境温度下收集膜渗透液。反渗透技术主要用于海水和苦咸水淡化、废液处理、电镀漂洗水再利用、纯水和超纯水制备、糖液浓缩、生产低度啤酒等。

1.3.5 无机膜。

无机膜适合在高压、高温、高粘度等条件下使用, 主要包括陶瓷膜、金属氧化物膜和金属膜等。无机膜主要用于石油化工、冶金、环境工程等。

2 膜分离技术目前在制药上的应用现状及研究进展

2.1 膜分离技术在制药产品的制备中的应用。

王子尧等采用超滤法分离丹皮多糖, 丹皮多糖的截留率达到92.91%, 多糖制品的纯度达到84.2%[9]。韩伟等采用浓缩液回流的方式对原始浓度的提取液超滤后, 浓缩液再稀释3次, 继续稀释超滤, 绿原酸的纯度为19.6%, 是醇沉法的1.6倍, 回收率为98.9%, 比醇沉法高12.3%[10]。梅映东等采用聚醚砜超滤膜和聚酰胺纳滤膜技术, 结合板框过滤和树脂洗脱等手段对核苷类抗生素FKR 1565的提取分离进行了实验, 结果表明采用超滤和纳滤膜技术可以去除杂质和浓缩树脂洗脱液, 避免加温真空浓缩时FKR 1565的分解[11]。俞三传等采用聚酰胺纳滤膜对药厂的多糖稀液进行试验, 结果表明可以有效浓缩、除盐[12]。李十中等先用截留分子量为5万的超滤膜处理土霉素结晶母液, 再经截留分子量为1万的超滤膜, 最后调p H值从土霉素结晶母液回收土霉素, 得到土霉素的纯度82.19%, 回收率62%[13]。

2.2 膜分离技术在水处理的应用研究。

由于传统的水处理技术都不同程度的存在着某些缺点, 使得膜分离作为水处理技术中的先进技术得到了越来越广泛的应用。膜分离由于具有处理效率高、工艺流程短、占地面积少、自动化程度高等特点。超滤是一种压力驱动的膜分离过程, 是根据分子的大小和形态而分离的筛选机理进行分离的。膜分离技术既可以用在制药制水也可以使用在制药污水处理上。在传统的废水中泥水分离是靠重力完成, 污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况, 从而限制了生化反应速率。膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合, 可以提高处理速度、获得更优质的水质、降低处理成本。

3 讨论

膜分离技术研究 篇5

综述了当前在膜分离技术处理废水中使用的几种预处理技术的基本原理及其应用.这些技术对于提高膜分离技术对废水中各种污染物的去除能力以及减缓膜通量的`降低都具有一定作用,而几种技术的组合则有利于膜分离性能的进一步提升.

作 者：钟非 梁威 李谷 吴振斌 ZHONG Fei LIANG Wei LI Gu WU Zheng-bin  作者单位：钟非,ZHONG Fei(中国科学院水生生物研究所,武汉,430072;中国科学院研究生院,北京,100039)

梁威,吴振斌,LIANG Wei,WU Zheng-bin(中国科学院水生生物研究所,武汉,430072)

膜分离技术研究 篇6

摘要：食品发酵工业是关系国计民生的重要部分。发酵或者生物工程是一种过程手段，许多食品、药品等也都是通过微生物发酵途径来生产的，比如味精、柠檬酸、酶制剂、酱油、醋等。本文对膜分离技术在食品发酵工业中的应用进行了分析，旨在使读者了解膜分离技术在食品发酵工业中的应用。

关键词：食品发酵工业；膜分离技术；应用

传统的食品加工技术及装备已经逐步被食品加工高新技术及装备取代，大大提升了食品加工业的科技水平和装备水平，提高了食品资源的利用效率、减少了废弃物的总量和污染物的排放总量。特别是以乳制品加工、天然产物提取物加工、粮食油脂深加工、饮料工业为代表的大宗食品加工业，膜分离技术的逐步应用，丰富了加工手段、提升了加工品品质、降低了能耗、减少了排放，为食品工业带来了技术上的一次革命。

一、膜分离技术概述

膜技术是一种有效分离技术，它可以将双组份或者是多组份的溶质和溶剂进行有效分离，在实际工作过程中的动力是外界能量位差，使用的材料是天然或者是人工合成的高分子薄膜。膜分离技术以对溶质和溶剂的初步分离作为基础，再一次实现分级提纯，使相关的溶质或者是溶剂达到富集。膜分离技术的分离介质是选择性透过膜，分离过程中在膜的两侧会产生一定的推动力，选择性透过膜会将原料进行分离，从而实现分离提纯。膜分离技术具备以下五个特点：第一分离过程选择性比较强，分离过程高效；第二在分离过程中不会发生任何相变化，低耗能，鉴于此膜分离技术又称省能技术；第三膜分离过程中不需要加热，更不会发生相应的化学反应；第四膜分离技术的应用范围较广，在有机物、无机物以及溶液等物质上都能够使用；第五使用膜分离技术成本较低，操作也很简单。

膜分离技术中的膜是可以以固态形式存在，也可以以液态形式存在的薄薄的一层物质。膜分离技术中的膜材料在结构和组成上具有特殊性，这一特性使得这种膜材料微孔结构具有规律性，或者说成是具有电性，或者说成是具有独特的物理和化学活性，因此可以将液相或者是气相混合物中的一些物质进行有选择行的分离。我们在日常生活中经常听到的天然膜，动物膜以及海带在海水中的富集典作用等等都是膜分离技术中的选择性分离功能所产生的作用。因此，这种膜材料我们也可以成为是功能性分离膜。

膜分离技术是借助于一定孔径的各种高分子膜，将形状不同、大小不同、性质不同的物质颗粒或分子分离的技术。简而言之，膜分离就是一种使用半透膜的分离方法。用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法，统称为膜分离法。

常用的膜分离技术，主要有微孔过滤、电渗析、反渗透、超滤等。由于膜分离技术是一种在常温下无相变的高效、节能、无污染的分离、提纯、浓缩技术，所以这些特性适合于保健功能性食品的加工。膜分离技术在保健食品产业中应用日益广泛。

二、膜分离技术在食品工业中的应用

21世纪以来，由于我国食品工业飞速发展，国家也在大力提倡可持续发展战略，全社会共同建立环境友好型社会。膜分离技术的优点是耗能低、没有任何污染，而且在防治杂菌污染和热敏性物质失活方面发挥着重要作用，鉴于膜分离技术的这些优点，使得其在食品加工行业被广泛应用，其市场前景一片看好。

1、膜分离技术在饮料工业中的应用

果蔬汁加工的传统工艺，不仅使果蔬的风味和营养受到损害，而且能耗高，生产成本也较高。但是膜分离技术中超滤以及反渗透技术取代了果蔬汁传统加工工艺，使得加工的果蔬汁保持风味以及营养价值的愿望得以实现。

2、膜分离技术在浓缩果汁中的应用

反渗透技术在果汁浓缩中被广泛使用，目前在苹果、梨、柑橘、菠萝等一些水果汁的加工中被成功运用。浓缩作为果汁加工中的重要工序，其加工工艺对浓缩的果汁质量有直接影响。传统果汁浓缩加工工艺使用的是蒸发技术，但是果蔬的营养物质以及热敏性物质很容易受到蒸发技术中高温的影响。膜分离技术中反渗透技术的使用就使这些问题迎刃而解。反渗透技术在果汁浓缩过程中能够将一些分子质量小于500的低分子有机物或者有机物水溶液进行分离，浓缩过程中的压力在0.1-10MPa之间，比较容易控制。

3、膜分离技术在饮料业中的水处理中的应用

膜分离技术能够将水中的杂质进行有效分离，提高水的质量，水质量的好坏决定饮料质量好坏，因为水是饮料的主要成分。膜分离技术保证饮料水的质量就是保证饮料的质量。

三、膜分离技术在食品发酵中的应用

1、调味产品

酱油、味精、醋等发酵调味产品在我国的消费量很大，膜分离技术由于在处理液态物料的脱盐、浓缩和除菌方面具有突出的优点，因此在上述调味产品的规模化生产中迅速得到应用。特别是近年来，消费市场对低盐和营养强化酱油、粮食发酵味精等新产品的需求增加以及对传统酱油、味精高污染工艺绿色改良的要求，膜技术显示出越来越重要的作用。

江南大学发明了“一种应用膜过滤技术生产纯生酱油的方法”，发明方法包括：先将发酵成熟的酱油沉降一定时间后，在普通的预过滤处理后，再用微滤膜过滤而得到成品酱油。与现有技术相比，该方法既可以保证酱油的有效除菌，又能使酱油保持原有的风味；能有效地去除不必要的蛋白，延长酱油的货架期，并使酱油的营养成分尽可能少地丢失。因而，该方法能克服现有技术的缺陷，且操作简单，被过滤的酱油回收率高，又能够提供更有利于工业化生产的工艺条件。

2、在乳品工業中的应用

反渗透、超过滤技术在乳品工业中的应用，主要是乳清蛋白的回收和牛乳的浓缩。美国首先用反渗透法研究了乳清蛋白的回收，然后又发展了用超过滤法回收乳清蛋白。目前，超过滤法已作为回收乳清蛋白的标准技术，在各国乳品工业中得到广泛的应用。

膜分离技术在牛乳和乳清加工中主要是用超过滤法从干酪乳清中回收乳清蛋白以及用超过滤法浓缩脱脂牛乳，也可以采用反渗透法，但更多的工厂采用的是超过滤法，或者将两种方法组合。采用膜分离技术可以获得很多乳制品品种，同时提高了产品的质量。

我国乳品工业近年来得到较大发展，但与国外相比仍有很大差距，品种质量都有待不断提高，用膜分离技术加工乳品更经济有效。目前，国内膜分离技术在乳品工业中的应用尚处于试验阶段，内蒙古轻工业研究所采用丹麦DDS公司板式反渗透和超过滤装置进行了马乳的浓缩试验，无锡化工研究设计院采用管式超過滤组件进行了牛乳的浓缩试验。另外，上海、大连等地也曾进行过用超过滤回收乳清蛋白的研究。

3、膜分离技术在食品发酵工业领域中的应用研究进展

膜分离技术与食品、发酵工业的结合分别始于20世纪60年代和80年代，进入21世纪后，随着膜制造技术的进步和食品发酵工业的快速发展，膜技术逐渐成为食品发酵工业的发展趋势和学术研究热点。

从工业应用来看，世界主要膜材制造公司，如国外的Pall、Millipore、Myklrolis、Ion-ics、Zenon，Hynux，国内的天津膜天膜工程技术公司、中蓝膜技术有限公司、南京久吾膜技术有限公司等均有各种规格型号的膜件用于生物制药、功能性食品、医药因子的发酵生产以及蛋白质、碳水化合物大分子的分离精制。Ajinomoto（味之素，世界氨基酸生产第一大公司）、安琪酵母、Novozyme（诺维信，世界第一大酶制剂生产公司）、AEStaley、Cargill（淀粉糖）、Cerestar、ADM等国内外食品发酵工业的著名企业，也已经在生产中广泛采用膜技术。

总结

总而言之，膜分离技术在食品发酵工业中应用应用越来越广泛，日常生活中我们使用的发酵产品，大多数都使用了膜分离技术，为食品加工带来巨大经济效益的同时也造福了人们的日常生活。随着科技的发展，科研人员的努力，膜分离技术的一些不足之处将会被克服，膜分离技术在食品发酵工业中的使用将会更加广泛。

参考文献：

[1]韩虎子、杨红.膜分离技术现状及其在食品行业的应用[J].食品与发酵科技，2012（19）：24-26.

[2]曹恒霞、姜海凤.膜技术在酒类生产中的应用[J].酿酒科技，2011（6）：83-85.

反渗透海水淡化膜分离技术研究 篇7

一、反渗透膜发展现状与趋势

(一) 膜材料

从20世纪60年代初至今, 反渗透膜材料从最初的醋酸纤维素膜研究到现已占市场份额超90%的非对称聚酰胺复合膜, 技术发展迅速。从80年代开始, 陶氏公司将FT-30膜进行产业化后, 商品化的海水淡化膜在5.5MPa压力下, 脱盐率由早期的99.1%提高到现在的99.75%, 标准8040型膜元件的产水量也由早期的19m3/d提高到现今的34m3/d。

(二) 研究方法

1969-1985年, 为寻找合适膜材料和成膜过程的研究。为了寻找合适的材料, 这一阶段进行了大量的试验, 通过产水量和脱盐率两大指标的测试来表征膜性能。1985年后, 为提高膜分离性和耐污染性进行的结构控制研究。先进的分析技术介入到复合膜研究领域, 通过反应物的扩散系数、反应时间、溶剂的溶解能力等指标测试, 来获得不同分离性能的膜产品并予以应用。

(三) 产业技术水平

1980-2000年, 界面聚合技术应用到产业化生产, 这一时期的代表产品是FT-30。海水淡化膜的脱盐性能在5.5MPa压力下由原来的99.1%提高到99.5%。纳滤膜产品包括了NF40和NF70两种, 都是采用哌嗪和均苯三甲酰氯反应生产的聚哌嗪酰胺材料。2000年至今, 以DOW公司为代表的制造商, 将涂布技术和自动化生产技术应用到膜与膜元件的生产过程中, 并改进了过程控制, 使海水淡化膜产品的脱盐性能达到99.75%以上。

(四) 复合膜发展趋势

越来越多的研究者相信, 因纳米材料具有独一无二的孔结构及窄的孔径分布, 纳米技术将对反渗透膜的发展产生革命性影响。目前研究最多的纳米材料主要有沸石分子筛、碳纳米管、二氧化钛、二氧化硅、纳米银等。例如:型沸石 (Na A) 改性聚酰胺复合膜是热门研究方向, 目前只有它被用作反渗透复合膜共混改性并取得了很好的效果。最近研究表明:碳纳米管由于孔壁光滑、具有高疏水性, 可以快速传递水分子, 因此可用于研发新型的高通量反渗透膜。

国外大量研究结果也表明, 纳米颗粒的引入可以降低膜表面粗糙度, 同时将材料的亲水性、荷电性以及杀菌性引入, 从而提高膜的综合性能。此外, 也可同时引入多种纳米颗粒材料来改善复合膜的分离性能。目前纳米材料改性聚酰胺复合膜仍处于实验研发阶段, 但因其巨大潜力已得到诸多关注。

二、国内外海水淡化膜技术存在的差距

(一) 产品性能

脱盐率:国外海水淡化膜产品的脱盐率最高达到99.75%, 而国内基本在99.6%。产水量:国外海水淡化膜产品单支8040型元件的产水量达到34m3/d, 而国内基本在26-28m3/d。分辨率:国外纳滤膜产品对氯化钠和硫酸钠的脱除率差距大于50%, 而国内产品差距在30%左右, 相对较差。

(二) 膜材料

我国膜与膜材料的研发基本是仿制国外产品, 膜与膜材料性能偏低、品种少, 目前基本还是单一的聚酰胺材料, 产品开发和制备缺乏先进技术理论的支持。高性能膜与膜材料依然依赖进口。国外海水淡化膜元件以聚酰胺材料为主, 包含了其他聚酰胺类以及有机-无机共混材料。

(三) 研究方式

国外已经进入到为实现目标产品进行材料改性和工艺改进的靶向式研究。国内依然处于性能评价式的研究, 尚未建立膜分离性能与膜形态的关联。

(四) 生产设备

国外膜制造中的聚砜涂布和有机相涂布均采用预定量的涂布技术;膜元件卷制工艺也完全实现了自动化, 降低了人为因素的影响。国内属于反渗透膜制备的第一代设备, 聚砜涂布采用刮刀式涂布、有机相采用单面浸涂的方式, 元件卷制也是以手工为主, 干扰因素较多。

三、国内海水淡化膜的发展及现状

国内海水淡化膜的研究是从醋酸纤维素膜材料开始, 后发展为聚酰胺复合膜。2000年, 我国建立了两条复合膜生产线, 开始元件产业化生产, 制备出高性能的苦咸水、低压膜元件, 并逐渐替代同类进口产品。同时, 对反渗透海水淡化膜元件的产业化研究也正式开始。

“十一五”期间, 杭州水处理技术研发中心研发出脱盐率达99.6%、产水量为28t/d的海水淡化膜元件, 并在舟山六横建立了国内首个单机万吨级的国产膜应用示范工程, 迈出了国产海水淡化膜在大型系统上应用的第一步。

四、海水淡化反渗透膜技术展望

在某种程度上, 反渗透海水淡化技术基本上可代表一个国家膜技术应用的发展水平。反渗透海水淡化技术包含着很多膜应用的共性技术和基础性技术, 其产业关联度大。通过对海水淡化中所需的反渗透膜元件和纳滤膜元件的开发和产业化, 其成果也可广泛应用于地表水净化处理、特种分离、废水处理、城市中水或污水再生回用等领域, 影响范围远比海水淡化要广阔得多, 市场需求量也更大。

反渗透海水淡化膜的发展方向是高水通量、高脱盐、脱硼率和低能耗, 复合膜具有巨大的发展潜力, 是未来反渗透膜的研究热点和重点发展方向。经过10多年的技术消化、吸收和再创新, 我国目前已培养了一批具有实际生产经验的专业技术人员, 为我国膜材料的后续发展积累了宝贵经验。相信未来的技术实践过程中, 我国会逐步吸纳国内外先进生产经验, 在海水淡化膜技术研发中打造出属于自己的科技领域。

摘要：海水淡化膜分离技术作为一项高新技术, 已成为新世纪解决水资源、能源和环境等领域重大问题的共性技术之一。本文通过对海水淡化膜分离技术发展与现状进行研究, 找准技术核心, 为我国未来反渗透膜的技术研究指明方向。

关键词：海水淡化,膜分离技术,研究

参考文献

[1]崔迎, 顾玲, 吴国旭.正向渗透膜分离技术在水处理中的应用研究进展[J].中国给水排水, 2010 (14) .

[2]刘仁庆, 孙伟, 刘晓鹏.膜分离技术在工业水处理中的应用[J].科技创新导报, 2010 (03) .

膜分离技术文献计量学研究 篇8

膜分离技术出现于20世纪初, 20世纪60年代后迅速崛起[1]。膜分离技术具有设备简单、常温操作、无相变及化学变化、选择性高及能耗低等优点, 作为一门新型分离技术正日益受到人们的重视[2]。该技术目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域, 产生了巨大的经济效益和社会效益, 已成为当今分离科学中最重要的手段之一[3]。世界上许多国家都把它作为国家的重点发展项目, 欧洲各国、美国、日本等发达国家目前在该技术上已处于领先地位, 我国从“六五”到“973计划”, 一直将其列为重点支持项目[4], 并取得了巨大的进步。本文借助“万方创新助手”, 对膜分离技术相关学术论文进行计量学分析, 对国内膜分离研究领域的高生产力机构、主要学术期刊对相关论文的刊载情况、高影响力科研人员、科研基金资助情况等内容进行分析, 以期为我国膜分离技术的发展提供客观的情报学依据。

1 数据来源与方法

选择“万方创新助手 (STADS) ”为检索工具, 对“膜分离”相关论文进行检索分析。检索时间范围为近10年, 检索日为2014年6月13日。采用关键词“膜分离”进行检索, 检索字段为“标题”+“关键词”+“摘要”。

2 结果与分析

经检索获得期刊论文8895篇, 学位论文2715篇, 会议论文2161篇, 中外专利3130篇, 本文就上述8895篇期刊论文进行后续的计量分析。需要指出的是, 为了避免遗漏高被引经典文献, 本文“高被引论文”部分 (见表4) 以万方创新助手所检索各数据库所收录的所有年份的数据为分析对象。

2.1“膜分离”相关论文的生产力分析

2.1.1 高生产力机构

检索所得8895篇“膜分离”相关期刊论文, 发表“膜分离”相关研究论文较多的部分机构如表1所示。发表相关论文数在30篇以上的有24家机构, 其中, 中国科学院达309篇, 论文数超过100篇的有10家机构。以上24家机构共发表相关论文2202篇, 占8895篇的24.8%。可见, 国内已逐渐形成膜分离技术研究领域的骨干力量。值得一提的是, 南京中医药大学是上述24家机构中唯一一家医药类大学, 在将膜分离技术应用于中医药领域的研究方面有很强的科研实力。

2.1.2 高生产力作者

发表“膜分离”相关研究论文较多的部分作者如表2所示, 发表相关论文10篇以上的作者有27人, 其中发表相关论文数最多的高从堦论文数达46篇。上述27人, 共发表相关论文595篇, 占总文献量8895篇的6.7%。对膜分离研究方面的“高产作者”研究成果的追踪, 对把握我国膜分离技术研究动态, 具有一定的参考意义。

2.2“膜分离”相关论文刊载情况分析

2.2.1 载文量较多的期刊

检索所得8895篇“膜分离”相关期刊论文, 载文量最多的20种期刊共载文1829篇, 占总文献量8895篇的20.6%。其中《膜科学与技术》载文达495篇, 《水处理技术》载文263篇。载文量达100篇以上的期刊有5种, 50篇以上11种。上述20种期刊中属PKU和 (/或) CSSCI核心系统的有14种, 其余为省级期刊 (《水处理信息报导》为内部资料) 。其中核心期刊载文1530篇, 核心期刊载文量占1829篇的83.7%。可见, “膜分离”相关研究成果主要刊载于核心期刊 (见表3) 。

2.2.2 高被引论文

在检索所得8895篇论文里, 被引次数最多的“膜分离”相关论文中, 被引次数为100次以上的有8篇, 被引80次以上的有20篇, 这些研究人员和他们所在的科研团队在膜分离方面的研究, 都是值得密切关注的 (见表4) 。

2.3“膜分离”相关基金分布

从资助膜分离相关研究的基金来看, 国家自然科学基金立项数最多, 达588项。膜分离技术在得到国家级各主要科研基金支持的同时, 也得到部分省市科研基金的支持。膜分离科研活动得到广泛资助的现状与膜分离技术的重要性是相匹配的。需要指出的是, 从江苏、广东、浙江、天津、湖南等省市的基金项目对膜分离科研活动的资助情况来看, 这些地区对膜分离技术科研活动的支持力度较大, 可能跟这些地区膜分离相关产业的发展状况有一定的关系。

注:CSSCI指被南京大学“中文社会科学引文索引”收录;PKU指被北京大学“中文核心期刊要目总览”收录。

3 讨论

“膜分离”技术, 因为具有设备简单、常温操作、无相变及化学变化、选择性高及能耗低等优点, 被广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等众多领域, 产生了巨大的经济效益和社会效益, 已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

通过对“膜分离”技术相关论文的文献学分析, 可以看出, 中国科学院、清华大学、天津工业大学、中国石油天然气集团公司、天津大学、中国石油化工集团公司、中国化工集团公司、华南理工大学、南京工业大学、浙江大学等机构, 是我国膜分离技术科研实力最强的单位。值得一提的是, 南京中医药大学发表膜分离相关论文47篇, 是本文统计结果中唯一一家膜分离相关论文发文量达30篇以上的医药相关单位。结合作者分析中, 南京中医药大学的郭立玮发文39篇, 高被引论文中, 也有该校郭立玮的论文, 可见, 该校将膜分离技术应用于中药分离中的研究值得关注。作者方面, 有高从堦等一批高生产力作者, 发文量为10篇以上的有27人。可见, 国内已形成膜分离技术研究领域的骨干机构、骨干研究人员, 他们的研究值得关注。

期刊方面, 《膜科学与技术》是膜分离相关研究载论文文量最多的期刊, 载文量达495篇, 载文100篇以上的期刊有5种, 均同时被CSSCI和PKU收录。同时, 本文列出被引次数最多的经典论文, 供读者参考。基金资助方面, 可以看到, 国家自然科学基金立项数最多, 达588项。膜分离技术在得到国家级各主要科研基金支持的同时, 也得到部分省市科研基金的支持, 江苏、广东、浙江、天津、湖南等省市的基金项目对膜分离科研活动的资助力度较大, 可能跟这些地区膜分离相关产业的发展状况有一定的关系。

参考文献

[1]杨玉琴.纳滤膜技术研究及市场进展[J].信息记录材料, 2011 (6) :41-49.

[2]姚红娟, 王晓琳.膜分离技术在低分子量生物产品分离纯化中的应用[J].化工进展, 2003 (2) :146-152.

[3]于爱军.膜分离技术在聚丙烯装置的应用[J].化工管理, 2012 (12) :91-94.

膜分离技术研究 篇9

随着城市发展、人口增加和人民生活水平的提高,城市生活垃圾量日益增长,垃圾的妥善处置成为一项日益紧迫的任务。目前比较经济的处置方法是卫生土地填埋,它能够长期、安全、可靠地处理无再利用价值的固体废弃物。但垃圾填埋场会产生垃圾渗滤液,它是覆盖垃圾的土层持水量和表面雨水进入填埋场后流经垃圾层和所覆盖的土层而产生的污水及垃圾本身所含的水分,以及垃圾分解所产生的水和地下渗入水所组成的高浓度污水[1]。垃圾渗滤液是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度有机废水,具有水质复杂、COD和氨氮浓度高、水质变化大等特点。近年来,垃圾渗滤液的污染已成为一个备受关注的环境问题。根据垃圾填埋场的垃圾填埋年限,垃圾渗滤液可分为初期渗滤液、中期渗滤液、后期渗滤液和封场后渗滤液。国内垃圾填埋场渗滤液典型水质见表1。

目前我国垃圾渗滤液的处理方法主要为生物处理法、物化处理法,但生化法存在的问题是垃圾场运行中后期渗滤液的可生化性差,导致生化法出水难以达标排放[2]。随着新的《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889—2008代替GB16889—1997,现有和新建生活垃圾填埋场自2008年7月1日起执行表2规定的水污染物排放浓度限值,这就对垃圾渗滤液的处理提出了更高的要求。

与生化法相比,膜分离技术受原水水质的变化影响小,能保持出水水质稳定,在垃圾渗滤液等高浓度、难降解废水的处理中具有明显的优势[3,4]。国外垃圾渗滤液膜处理工艺已经相当成熟,并得到广泛的应用。国内近年来也陆续开展了膜法处理垃圾渗滤液的相关研究,北京、上海、重庆等城市也已将膜工艺实际应用于垃圾渗滤液的处理,并取得了较好的处理效果。

2 反渗透工艺

反渗透膜分离过程是利用反渗透膜选择性地透过溶剂(通常是水)而截留离子物质,以膜两侧静压差为动力,克服溶剂的渗透压,使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。

早在1977年,Chian[5]就提出将反渗透技术应用到垃圾渗沥液处理中,以降低其净化出水的COD;Gilbert等[6]采用RO装置处理垃圾渗滤液,对COD和NH3-N的去除率分别达到97%和99.6%;Hurd等[7]采用低压聚酰胺RO膜处理Trail Road垃圾填埋场渗滤液,在操作压力大于1.03MPa时,膜通量为26—54 L/m2·h,对TOC和NH3-N的去除率分别大于96%和88%。Angeloy等[8]用SW30—2521型卷式膜(陶氏公司)对意大利Pietramelina垃圾填埋场的渗滤液进行了中试,采用MF预处理去除悬浮物质,用HCl调节pH为6,控制温度28℃。试验表明,当操作压力从2.0 MPa增至5.3 MPa时,COD的去除率从96%上升到98%。此外,COD对金属去除率的影响和金属离子的属性有关。通过对Zn、Cu、Cd的过滤试验发现,渗滤液经RO膜处理后可有效地去除污染物,从而得到净化,出水回收率约为80%,可直接排放,对环境无任何污染。

1982年颇尔水处理有限公司成功研制了碟管式反渗透装置(DT—RO)[9]。由于Pall Rochem—DT反渗透膜柱具有独特的流体力学特性,保证了膜的最优化清洗,防止结垢,可专门用于处理高浊度流体。即使被处理的渗滤液淤塞密度指数(SDI)高达20,系统仍能正常工作,而且能有效防止短路现象,膜片寿命长,易于更换,从而保证了处理后的净水质量。1988年该公司在德国首次用碟管式反渗透装置处理Ihlenberg垃圾填埋场的渗滤液[10],处理规模为1150t/d,采用二级DT—RO处理,在操作压力3.6—6 MPa的条件下,水回收率为80%,对COD和NH3-N的去除率均在98%以上。浓缩液经蒸发进一步浓缩后,最终以发电厂的飞灰固化。目前,DT—RO技术已在西欧、北欧、北美等地区243个垃圾填埋场中得到应用。

国内近年来对反渗透处理垃圾渗沥液技术也有所研究,袁维芳[11]比较了8种型号的反渗透膜对广州市大田垃圾填埋场渗滤液的处理效果。实验表明,醋酸纤维素膜为最佳膜材料,该膜在保证产水达到国家一级排放标准(COD<80 mg/L、NH3-N<10 mg/L、pH=6.9)的条件下,膜通量最大;在操作压力为3.5 MPa、膜通量为32—42 L/m2·h时,COD、NH3-N、电导率、色度的去除率分别为96%以上、80%—95%、90%—95%、100%,出水水质达到GB16889—1997生活垃圾填埋场污染控制标准中一级排放限值的要求(也能达到新的《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889—2008的排放要求)。广州市兴丰生活垃圾填埋场结合水质特点,采用UASB、SBR、连续微滤(CMF)和反渗透(RO)组合工艺处理了渗滤液并回收利用。采用的卷式反渗透膜组件能有效去除有机和无机污染物,出水水质符合《生活杂用水水质标准》(CJ/T48—1999)。端面自锁连接卷式反渗透膜组件在严重污染的进水水质条件下性能稳定,具有很好的清洗恢复性能[12]。2003年重庆长生桥垃圾填埋场DT—RO工艺处理渗沥液工程已投入运行。该系统设计处理渗沥液500 m3/d,其中包括100 m3/d的洗车水;2级DT—RO工艺对COD、TOC、NH3-N的去除率分别达到99.2%—99.7%、99.2%、98%[13]。刘研萍等[14]进行了膜污染方面的研究,试验用膜为重庆长生桥渗滤液处理厂已经运行1年多的碟管式反渗透膜。研究表明,调整进水pH、过滤、添加阻垢剂等预处理措施可减缓膜污染的发生;膜面污染层的主要成分为有机物,并含有Al、Si等的胶体物质以及Fe和Ca的化合物,且先碱洗后酸洗的清洗效果好于先酸洗后碱洗。工程中采用先碱洗后酸洗的措施是可行的,清洗后产水量由13.8 L/m2·h提高至17.0L/m2·h,产水电导率由117μS/cm降至45μS/cm,产水压力由4.60 MPa降至3.40MPa。

反渗透的优势在于工艺简单、占地面积小和处理效果好。经反渗透膜处理后可同时高效地去除有机和无机污染物,从而使渗滤液得到净化,达到相应的排放标准;出水的回收率达70%—80%,而浓缩液则可通过蒸发、固化或回灌工艺处理。但回灌后的填埋场含盐量逐渐增高,导致后续RO处理时操作压力进一步增大,膜寿命缩短,能耗增加。该法可连续操作,机械化程度高,对水质和水量负荷的变化有较强的适应性。但膜材料成本较高,且在处理受污染较严重的原水时易被污染。为了防止膜表面污染、结垢及受机械化学损伤,必须对渗滤液进行一定的预处理,对膜进行及时的清洗和维护,保证膜有较长的使用寿命。

3 纳滤工艺

纳滤膜介于反渗透和超滤膜之间,是近年来国际上发展较快的膜品种之一。由于这种膜在渗透过程中截留率大于95%的分子尺寸约为1 nm,因此它被命名为“纳滤膜”。 Trebouet等[15]使用的纳滤膜MPT230 (Koch Weizmann 公司),控制操作压力为2 MPa、错流速度3m/s、给料流量1400 L/h、温度25℃时,对COD和BOD5的去除率分别达到80%、98%,出水清洁并无色。此试验中的渗流通量可稳定在60 L/m2·h,通量比反渗透高,从而有可能比反渗透更适宜于渗滤液的处理。Linde等[16]研究了NF对垃圾渗滤液的脱盐效果,结果表明对镉、锌、铅、铬的截留率大于70%。Mohammad等[17]采用NF处理Malaysia填埋场的垃圾渗滤液,试验表明除硝酸盐和氨氮外,对COD、电导率、重金属的去除率均在85 %以上。

与RO相比,NF的出水水质不及RO,但NF的能耗明显降低,且水回收率较高。纳滤膜分离技术能否有效地处理渗滤液,其关键在于能否有效地控制膜结垢现象,因为膜结垢会极大地影响膜的通量和截留率等性能。污垢主要是由于污染物质在膜表面或孔内积累形成的,能引起纳滤膜结垢的物质主要是溶解态的有机和无机物质、胶体及悬浮物质。膜结垢和截留机理可由表面效应来解释。Trebouet等[15]认为,在纳滤处理渗滤液试验中,膜通量下降的原因可能是溶质在膜表面的吸附和积累、极化层的不可逆改变以及物质沉积等因素造成膜结垢引起的。相对分子质量分布研究表明,对稳定的垃圾渗滤液COD来说,大多数化合物的相对分子质量低于1000,主要是灰黄霉酸。预处理(混凝、预过滤)能减少腐殖质类物质的量,减缓污垢层的形成,所以透过量提高。因此,对垃圾渗滤液进行预处理,可有效地降低纳滤膜分离时的膜结垢现象,是纳滤膜分离工艺应重点关注的。陈尧等[18]在纳滤分离的基础上,采用“混凝+超滤”作为预处理,从而得到更好的处理效果。首先,他将垃圾渗滤液采用絮凝沉淀进行预处理,通过投加絮凝剂使悬浮颗粒和胶体微粒凝聚沉降,去除固体大颗粒物质;过滤后的料液经计算后进入超滤部分,超滤膜能对大分子有机物、胶体、悬浮固体等进行有效截留,保证后续工艺中的纳滤膜系统能够稳定地处于高通量的水平,从而保证整套膜系统运行的连续性和稳定性。系统出水无色透明,COD总去除率为99%以上,氨氮总去除率为90%以上,达到国家一级排放标准。

4 膜生物反应器工艺

膜生物反应器(MBR)是由污水生物处理技术和膜分离技术结合而成的一种新型污水处理与回用工艺。其利用膜的高效截流作用,使微生物被完全截流在生物反应器中,实现水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)的彻底分离,从而保证了反应器中维持大量的污泥龄较长的活性污泥。因此,MBR在处理难降解有机废水和高浓度氨氮废水方面有着极强的优势,是国内研究较多的垃圾渗滤液膜处理工艺。

申欢[19]等采用MBR法对垃圾渗滤液经UASB预处理的出水进行了降解试验。结果表明,MBR对COD的去除率为70%—85%,对氨氮的去除率为90%—99.8%,对总氮的去除率为50%—67%,膜通量与运行时间呈幂函数关系,滤饼层阻力在总阻力中所占的比例最大,且无机型膜污染阻力远大于有机型,酸洗对膜的清洗效果好于碱洗。崔喜勤[20]等运用MBR处理城市垃圾渗滤液,在水力停留时间为25—112 h,COD和氨氮容积负荷分别为0.32—2.22kg/m3·d和0.14—0.50 kg/m3·d的条件下,MBR对COD和氨氮的去除率分别为81.2%—88.2%和99%以上。陈少华[21]等应用一种新型气升式重力出流膜生物反应器(MBR)处理垃圾渗滤液。试验结果表明,当BOD5负荷小于1.71 kg/m3·d时,BOD5去除率大于99%,出水BOD5小于35 mg/L;当氨氮负荷为0.16—0.24 kg/m3·d,且溶解氧(DO)控制在2.3—2.8 mg/L时,出水氨氮小于15 mg/L,但溶解性化学需氧量(SCOD)的去除率相对较低(70%—96%)。为了深入探讨垃圾渗滤液中有机污染物在MBR处理过程中的变化,利用凝胶渗透层析(GPC)分析处理过程中的有机污染物分子量的变化。研究结果表明,垃圾渗滤液中的有机物主要分布在2个分子量范围:大分子组分的峰值分子量(MWp)在11480—13182 Da之间,小分子组分的MWp则在158—275 Da之间;大分子组分很难被微生物降解,但能被微滤膜截留;小分子组分中的大多数有机物能被微生物降解,但剩余的小分子物质能透过微滤膜,使MBR处理出水中的SCOD较高。

一般情况下,单一的MBR工艺出水不能达到国家新的排放标准,往往需要配合NF、RO、活性炭等后续处理工艺,才使出水的COD一般小于100 mg/L,NH3-N小于20 mg/L。任鹤云[22]等采用MBR法处理200 m3/d规模的垃圾渗滤液,生化部分采用硝化—反硝化工艺,膜分离部分采用超滤—纳虑工艺。在进水水质为COD 30000—37000mg/L、BOD5 20000mg/L、SS700—1700mg/L、NH3-N 1000—1200mg/L情况下,出水的COD<60mg/L、SS<50mg/L、NH3-N<18.8mg/L、BOD5未检出。丛利泽[23]等采用微电解+混凝+一体式MBR组合工艺处理高浓度垃圾渗滤液,在原水COD为9176mg/L、NH3-N高达3000mg/L时,出水的COD低于60mg/L、NH3-N低于15 mg/L。

5 结语

膜分离技术研究 篇10

关键词：陶瓷平板膜,水处理,膜分离技术,应用

引言

无机陶瓷膜经过多年发展,在众多领域已获得了广泛的应用,成为膜领域发展最为迅速、最有发展前景的品种之一[1,2,3]。无机膜多是以金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃等材料,通过化学、浇铸和碾压技术制造而成,能够在强酸、强碱、高温等极端苛刻条件进行分离,是一种应用前景广阔的高新水处理技术[4]。目前,无机陶瓷膜中陶瓷平板膜以其结构简单、分离效率高、操作方便、设备紧凑、无相变、节能等诸多优势,广泛地应用于水处理实际工程中,并取得良好的运行效果。

1 陶瓷平板膜性质及过滤机理

陶瓷平板膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而成的板状膜,其陶瓷部分的主要成分为三氧化二铝,集水部分的主要成分为高分子聚乙烯。目前,平板陶瓷膜主要用于微滤,但也有用于超滤,孔径一般为0. 1 ~ 0. 2μm。陶瓷平板膜过滤机理主要是筛分机理,膜的物理结构起决定性作用[5]。陶瓷平板膜的过滤方式为抽吸方式,在陶瓷平板膜的内部设有竖状的集水管,纵向两端设有集水横管,集水横管口的一端与抽吸泵相连,在泵的抽吸作用下,膜池内的污水从膜两侧的表面进入,污水中的悬浮物质、杂质等污染物质被陶瓷平板膜截留,过滤处理后水流经集水竖管,在膜两端的集水横管汇总,由抽吸泵抽出,以达到分离效果[6]。

2 陶瓷平板膜在水处理领域中的应用进展

随着工业技术的不断发展,使得陶瓷平板膜分离技术在液相分离中得到了广泛的应用,现阶段该技术在含油废水、饮用水处理、工业废水、生活污水处理等方面应用广泛,并在实际的水处理工程中取得了良好的处理效果。

2. 1 给水处理领域

近年来,以陶瓷平板膜过滤为核心的饮用水的深度处理工艺,已经广泛地应用于微污染水源处理,并逐渐取代了有机膜的位置。微污染水源通常含有嗅味物质、氨氮、有机物等物质,传统工艺经常存在消毒副产物含量超标等问题,难以满足日益提高的水质标准[7]。

张锡辉[8]等以受到有机物和氨氮的复合污染的饮用水源作为处理对象,采用混凝- 臭氧/陶瓷膜- 活性炭池净水工艺进行中试研究,研究结果表明: 系统处理出水稳定,UV254 的去除率为65% ~95% ,CODM n去除率为71% ~ 98% ,卤乙酸生成势的去除率高于85% ,膜出水中每m L粒径大于2μm的颗粒数小于10 个,工艺出水水质优于国标GB5749 - 2006 的限值要求。同时,臭氧与陶瓷平板膜联用,可以显著降低膜污染,延长膜的使用寿命。

范小江[9]等以东江原水为研究对象,采用孔径为60 ~ 70nm陶瓷平板膜进行过滤处理,实验结果表明: 陶瓷平板膜的跨膜压差随膜渗透通量、原水浊度和原水有机物浓度的升高而增加,原水有机物浓度的影响大于浊度的影响。经膜过滤后的出水浊度稳定在0. 1NTU以下,还能够显著去除水中分子量大于2000Da的有机物和病源微生物,提高了水体的微生物安全性。同时,除氨氮指标外,其他各项指标都可以达到国家饮用水水质标准最新要求。试验中还采用不同药剂对膜片进行清洗时,发现Na OH溶液对膜片的清洗效果最佳,膜通量恢复率高。

苏子杰、魏泽文[10]等采用纯氧曝气/平板陶瓷膜与活性无烟煤过滤一体化集成工艺对微污染水源进行试验研究。研究结果表明: 纯氧曝气/陶瓷膜工艺能够有效截留浊度、铁离子、锰离子和二甲硫醚,以及部分颗粒态TOC,同时,活性无烟煤滤池利用生物作用能够有效去除DOC、氨氮、土臭素和2 - MIB; 微污染水源经过处理( 操作条件: 膜通量为100L /( m2·h) ,纯氧曝气量为0. 6 L /h) 后,水中浊度约为0. 1NTU,氨氮含量为0. 08mg /L,且无亚硝态氮积累。锰、铁离子含量分别为0. 027mg /L、0. 009mg / L,且3 种典型嗅味物质的浓度均低于检测限,提高了出水安全性。

2. 2 生活污水及工业废水处理领域

无机陶瓷平板膜能够在多种苛刻的处理条件下长期稳定运行,还可以与其他工艺联合应用获得更好的处理效果。以陶瓷膜分离技术为核心的膜- 生物反应器( IMBR) ,综合了传统生物处理法与膜分离法的双重优势,强化了处理效果[11]。

瞿志晶、吴启龙[12]等以给水厂排泥水为研究对象,采用浸没式平板陶瓷膜过滤工艺进行试验研究,研究结果表明,在曝气量为150L /min时,陶瓷膜运行效果最佳,在进水浊度2000NTU情况下,经陶瓷平板膜过滤处理后的出水浊度达到0. 2NTU以下,能够满足回用水标准,且跨膜压差增长缓慢。赵海青、王敦球[13]等采用陶瓷平板膜生物工艺( C - MBR) 处理桂林某校园内生活污水,试验结果表明,循环比对C - MBR工艺的运行效果有重要的影响。在循环比为200% 时,NH4+- N去除率83. 49% 。循环比为350% 时,TN 、TP的去除率分别可达24. 99% 、25. 86% 。同时还发现循环比对出水COD没有明显影响,但对有机物的去除效果很好,出水COD能够达到国家一级A排放标准。朱翠侠[14]采用MBR平板膜进行污水处理,结果显示,经MBR膜处理后污水处理费用可降低3. 51万元,每年中水可节约用水4. 38 万t。

重金属废水处理标准日益严格,与此同时对重金属资源回收提出了更高的要求。武延坤、刘欢[15]等采用新型陶瓷膜短流程工艺处理重金属废水,在p H为9. 5,膜通量为80L /( m2·h) 的条件下,工艺运行稳定跨膜压差增长缓慢,膜过滤后的出水中Cr3 +、Cu2 +和Ni2 +的质量浓度上限值分别低于0. 28mg /L、0. 13mg /L和0. 1mg /L,浊度低于0. 5NTU ,达到GB21900 - 2008 最严格的标准。同时,膜池中Cr3 +、Cu2 +和Ni2 +的浓缩倍数分别可达92、80 和42 倍,可实现从浓液中回收重金属的效果。

2. 3 含油废水处理领域

含油废水具有难生物降解、易乳化等特点,用一般生化方法处理难以得到理想的处理效果[16]。无机陶瓷平板膜可以将处于游离态和乳化态的含油废水分离,同时可避免有机膜处理含油废水时膜体本身存在的易堵塞、易溶胀、难恢复等问题。张吉库[17,18]等以油田采油废水为研究对象,建立一套以陶瓷平板膜为核心的实验装置对油田采油废水进行处理,在最优曝气量为1L /min,合适的反应温度为50℃,稳定的膜通量为22. 5L /( m2·h) 的条件下,装置连续运行6d,经陶瓷平板膜过滤后的出水油含量< 1mg /L、SS含量< 1mg /L,水质标准优于《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》( SY5329 - 94) 中回注水水质A1 级标准。利用该工艺可以取代传统采油废水处理流程中的浮选、粗滤、精滤步骤。同时,膜片经0. 05mol/L HCl或HNO3溶液浸泡12h后,可使膜通量恢复至初始通量的96% 以上。

常户星[19]等采用基于陶瓷平板微滤膜所开发的CMBR工艺对高浓度含油废水进行了可行性处理实验研究。研究结果表明: CMBR工艺运行稳定,在控制COD有机负荷在1. 5g /( L·d) ,进水油类质量浓度为1605. 5mg /L时,COD去除率可达到97. 4% ,油类去除率可达到99. 8% ,出水完全能达到GB 8978 - 1996 中一级排放标准所要求值,该工艺对含油废水具有较好的处理效果。任凤萍[20]采用陶瓷膜超滤/生物接触氧化/核壳过滤组合工艺对冷轧含油废水进行处理,同时通过与生活污水的联合处理,提高废水的可生化性,其出水水质优于钢铁工业水污染物排放标准( GB13456 -92) 的一级标准,经处理后的出水可回用于冲洗板框压滤机的滤布、配制石灰乳、卫生清扫以及高炉冲渣。同时,该工艺每年可处理回收水12104m3,回收废油400t,回收污泥500t,每年还能够产生约79 万元的经济效益,实现资源化回用。

3 结语