環(huán)境工程滲透技術應用

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引言

反滲透技術主要是通過利用反滲透膜兩側(cè)的靜壓差，客服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜選擇性的截留離子物質(zhì)，從而實現(xiàn)分離液體混合物的膜過程。從1748年法國科學家AbbleNelh首次揭示了膜分離的現(xiàn)象，膜分離技術的發(fā)展經(jīng)過了一個漫長的時間。膜技術已經(jīng)廣泛的存在在社會生活的各個角落。

一、反滲透技術的概論

1.1反滲透技術的基本原理

滲透技術是把溶劑從相關的溶液中分離出來的膜的分離過程，壓力差是滲透技術的主要推動力。反滲透技術又稱為逆滲透技術，主要是因為它和自然滲透的方向是相反的【1】。反滲透技術根據(jù)不同材料的滲透壓不同，分離出大于滲透壓的材料，在進行提取、純化和濃縮。

1.2反滲透膜的分離機理

在反滲透技術中反滲透膜是最重要的部分，反滲透膜分為荷電膜和非荷電膜，以下是幾種主要的透過機理。

1.2.1氫鍵理論Reid提出的氫鍵理論是把醋酸纖維看作是一個高度有序的矩陣結構的聚合物。當水進入醋酸纖維膜的非結晶部分后，和羥基的氧原子發(fā)生氫鍵而形成結合水。當外界給水分子施加壓力時，水分子會從上到下通過一系列的形成氫鍵和氫鍵的斷裂而不斷地從一個氫鍵的位置移動到另一個位置，通過聚合物離開膜的表皮層進入膜的多孔層。

1.2.2優(yōu)先吸附—毛細管流動Sour提出的選擇吸附—毛細孔流機制是把反滲透膜當做一種微細多孔的結構物質(zhì)，其基本的理論依據(jù)是與其相關的吸附方程，他認為膜的相關化學性質(zhì)會對溶液的溶質(zhì)產(chǎn)生一定的排斥作用。在實際的操作中，膜表面的濃度梯度會急劇減少，溶液的膜表面會形成一層可以被吸附的純凈水層，純凈水層中的水分子還在反滲透的壓力下透過反滲透膜，離子的化合價越高，排斥效應越強。

二、反滲透技術在環(huán)境工程中的應用

2.1重金屬廢水處理

在環(huán)境工程中利用反滲透技術對重金屬的廢水處理是比較常見和比較重要的。在對重金屬的廢水處理過程中通常采用超低壓的反滲透膜分離或稀釋溶液中的銅離子和鉻離子等，在進行了相關的反滲透處理之后，對離子的截留會隨著進料壓力的增加而不斷增加，當壓力到達某一值時，反滲透技術對離子的截留率達到了百分之九十九以上。

2.2城市垃圾的滲濾液處理

在我國城市的垃圾滲濾液中，水質(zhì)是比較復雜的，且因為水量變化比較大，所以水中的有害污染物濃度比較高，包括氨氮以及金屬的含量。實驗證明，反滲透技術可以對水進行有效地處理，使水質(zhì)的排放達到污染控制的一級標準。隨著反滲透技術在實踐應用中不斷地加強，在環(huán)境工程中發(fā)揮的作用越來越明顯。2.3印染廢水的處理在印染等工業(yè)排放的廢水中含有較多的染料、助劑、無機鹽以及纖維雜質(zhì)、酸堿等有害物質(zhì)，同時也含有一系列的重金屬元素離子，如果直接排放會對環(huán)境產(chǎn)生巨大的污染和破壞，而如果使用反滲透技術對排放的污水進行有效地處理，可以緩解廢水對環(huán)境的污染。

2.4膜集成工藝處理廢水

近年來，膜技術廣泛應用于廢水中，較常用的膜技術主要有微濾、超濾以及反滲透等。集成膜處理具有流程簡單、運費低、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點。利用微濾或超濾處理二季廢水可以有效地出去水中的懸浮物、膠體以及病毒等雜物，出水可達到雜用水標準。納濾、反滲透則可以處理三級廢水，有效地去除廢水中的有機物及有害物質(zhì)，出水可達自來水的標準。經(jīng)微濾膜過濾和反滲透膜處理之后出水水質(zhì)可達到飲用水的標準。

三、環(huán)境工程中反滲透技術的未來展望

3.1研究新材料

為了進一步的提高反滲透技術帶來的經(jīng)濟效益就必須研制出性質(zhì)更好、更耐壓、更耐熱、更具抗氧化性等更容易清洗的膜。

3.2創(chuàng)新工藝流程

為使反滲透技術在未來走的更遠更好，就需要開發(fā)和研制新的反滲透過程中新的膜的分離方法，開發(fā)出反滲透膜分離過程和其他膜分離方法聯(lián)合使用的工藝流程。如將膜與吸附結合在一起，反滲透與蒸發(fā)相結合等多種方式。

3.3開發(fā)新的膜分離過程以及膜反應過程

在對反滲透技術進行改進時可以將傳統(tǒng)的分離技術與新型的膜分離相結合，也可以將膜分離與反應過程相結合的膜反應過程。提高反滲透膜的使用時間。

結束語

隨著人們對反滲透技術理論知識的不斷深入，以及在實際操作中對反滲透技術的不斷改進與發(fā)展，反滲透技術會發(fā)揮它在環(huán)境工程中的積極作用，從而更好地改善環(huán)境，更好地為人類謀福利。

作者：楊宇嵩 王碧文