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摘要：近年来，随着科技的快速发展，水处理行业中的膜分离技术种类不断增多，性能更加完善。将膜分离技术应用在水处理过程中，可切实提升出水水质标准，不会发生其他化学反应，更不会对水体造成二次污染，具有良好的应用前景。基于此，本文笔者根据多年工作经验对膜分离技术在水处理中的应用进行简要阐述。仅供业内同行参考。
关键词：膜分离技术；水处理；应用
1 膜分离技术
1.1 膜分离技术概念
从广义上来讲，膜分离技术主要就是利用具有选择性的薄膜，在外力作用下将废水中的杂质进行分离、提纯以及浓缩。因此膜分离技术的薄膜孔隙应得到控制，以便切实提升废水过滤效果。就目前来看，在水处理行业内，膜分离多使用固相膜。
1.2 膜分离技术原理
膜分离技术主要就是借助物体的物理与化学性质，分离混合物质，从根本上提升水体质量。
1.2.1 物理性原理
在应用膜分离技术过程中，可利用混合物的不同物理性质，如质量、体积等，将其与水体分离，到达过滤水体的要求。
1.2.2 化学性原理
混合物的分离速度需从两方面考量。首先，混合物接触并进入到膜内部的速度，又被称之为溶解速度。此速度受到混合物自身的化学性质影响；其次，混合物进入膜内后，从膜表面扩张到另一面的速度，又被称之为扩散速度，此速度不仅受到物质化学性质影响，还与物质自身的相对分子质量息息相关。
2 膜分离技术中的优势与问题
2.1 膜分离技术的优势
一方面，膜分离技术对环境要求很低，可以在常温条件下完成净化与分离，反应过程中也可以随时加以控制，更有利于生产企业对成本和生产的调控与配置。膜分离技术的设备成本较低，相较于传统的化学净化和处理办法，能够达到节约成本、扩大经济效益的目的。另一方面，膜分离技术更加符合可持续发展的要求，对水资源和工业原料进行回收利用，反应过程高效节能，具有很广阔的发展前景。利用膜分离技术还可以得到纯水，在化工实验和工业生产中得以广泛应用。
2.2 膜分离技术的问题
由于膜分离技术的发展时间较短，在实际应用中还存在这一些问题。第一，在特制薄膜的生产过程中，对质量要求极高，需要对微孔进行严格控制，如果微孔的直径出现偏差，会直接影响溶液的分离效果。由于薄膜微孔的直径很小，无法通过肉眼直接观察到，因此，需要在生产过程中加以控制，可以采取抽检的方式进行质量检测。第二，由于特质薄膜的微孔很小，长期使用会出现堵塞的情况，需要定期进行清洗和检查，会提高企业对设备的维护成本。溶液中的细小微粒有时会划伤薄膜，长期使用，薄膜的分离和提纯效率会受到较大影响，需要企业进行检查和更换。
3 膜分离技术在水处理中的应用
3.1 微滤法处理
微滤法的膜分离技术主要是指借助溶液本身的重力作用作为引导动力，将溶液引导流经薄膜处进行处理的过程，一般在水压在 50Pa 至 100k Pa 内的处理效果都能够达到要求。由于微滤法是一种压力过滤法，微滤法所使用的薄膜会比其他薄膜略厚一些，防止出现破损和划伤的情况。微滤法的薄膜微孔直径大约在 0.1μm 至 20μm 之间，即超过 20μm 的物质会被隔离在薄膜之外，对于溶液中的悬浮物和不溶于水的物质都能够有效去除。因此，微滤法的处理过程被广泛应用在了悬浊液的处理中。目前在实际生产过程中，微滤法所使用的薄膜材质有聚酰胺、聚丙烯和聚四氟乙烯等。薄膜的结构是将材料烧制使其表面形成一些微孔，再与生物反应器耦合后制作成可以直接使用的微滤器。
3.2 渗透法处理
渗透法所使用的薄膜微孔孔径很小，一般小于 0.002μm，可以实现溶剂与溶质的分离，得到的纯水多用于工业生产、化学实验和医疗等领域，具有十分广阔的发展前景。另外，渗透法可以将溶液中的贵金属离子进行过滤和回收，对于生产企业而言，能够实现对成本的控制，是一种绿色环保、经济价值较高的膜分离技术。另外，对于一些苦咸水的脱盐过程，渗透法也能够发挥其价值。苦咸水中含有的成分十分复杂，且与地域性有较大关系，无法统一使用一种或一组薄膜进行处理，利用渗透膜，能够实现对水的直接提取。膜渗透法相较于蒸馏法，对能源的消耗更低，净化效果更好。
3.3 渗析法处理
渗析法可以分为压力渗析和电渗析两种。压力渗析是指在对废水进行处理时，借助水的扩散性，使水中溶解的细小颗粒在扩散的过程中吸附在薄膜外侧，使薄膜两侧出现浓度差，借助浓度压力对溶液起到动力作用。由于压力差的存在，浓度高的一侧溶剂，即水，会不断透过薄膜向另一侧渗透，而无法穿透薄膜的大分子则会被阻挡在外，导致薄膜两侧的浓度差不断提高。目前，渗析法主要被应用在工业废水的处理中。电渗析法是给溶液通电，在电场的作用下，溶液中的带电粒子会发生定向移动与分离，而中性的粒子则不受影响。电渗析主要被应用在化工处理中，能够实现溶液的脱盐，一些被分离后的离子可以充分回收利用，对生产企业控制成本十分有利。
3.4 对饮用水的处理
由于人类对环境的不断破坏，许多可供人饮用的淡水受到了污染，必须经过净化处理才可以饮用。在进行饮用水处理的过程中需要多个不同功能的薄膜形成一组集成膜，确保分离出的水质。在对集成膜进行分组处理的过程中，需要按照一定的次序进行，确保过滤处理的衔接性。借助膜分离技术能够有效实现对淡水的净化。目前的膜分离中，特制的薄膜微孔直径可以达到纳米级别，对于河水中的悬浮物、甚至细菌度可以有效滤除，极大地提高了人们的用水品质。
3.5 对工业污水的处理
对于一些工业废水，不能直接排放至自然环境中，需要经过特殊处理确保无毒无害，膜分离技术就是一种很好的处理办法。一方面，工业废水的成分比较复杂，既含有不溶于水的颗粒物质，也含有一些对环境有破坏力的元素。膜分离技术对工业废水的处理是目前在工业生产和处理过程中的最后一道工序。在对工业废水进行处理时，膜分离技术不会破坏水中的原有成分，一些细小但价值较高的元素可以直接进行收集，不需要再经过复杂的化学变化，更有利于企业对成本的控制。
3.6 对海水的淡化处理
在全球淡水资源十分紧缺的情况下，利用现代科技将海水进行淡化处理，使海水转变为可利用的水资源，能够有效缓解水资源匮乏的现状。根据膜分离技术中的离子分离，可以将海水中的离子进行滤除。传统的海水淡化处理主要是通过电解的方式，但是电解的耗能极高，对于生产企业而言经济效益太低，不具有大量且长期生产的价值。而反向渗透膜可以有效解决这一问题。反向渗透膜在对海水进行过滤时，只需要动力设备引导海水流经薄膜，对盐离子的处理效果极好，甚至可以直接达到饮用水的标准。同时，借助膜分离技术，海水淡化的生产成本得到了进一步的控制，更有利于企业的发展。
结束语
总而言之，将膜分离技术应用在水处理行业过程中，可切实提升水处理出水水质，控制水处理成本。为充分发挥出膜分离技术的积极作用，需相关管理部门针对当地水处理需求，不断完善膜分离流程，为大众提供更好的用水服务。
参考文献：
[1]续曙光，李锁定，刘忠洲.我国膜分离技术研究、生产现状及在水处理中的应用[J].环境科学进展，2018，8.159-160.
[2]华玲，经倩楠，范东宣.浅析膜分离技术在水处理环境工程中的应用[J].科技创业家，2019，10.189-190.
[3]苏金坡，尹连庆，张亚琴等.膜分离技术在环境工程中的应用[J].环境科学与技术，2019，6.178-179.
[4]田岳林，刘桂中，杨永强等.无机膜分离技术在水处理领域的应用研究[J].科技传播，2018，09.121-122.