膜分離技術在水處理行業中的應用
  
      膜分離技術受到世界各技術先進國家的高度重視,近30 年來,美國 、加拿大 、日本和歐洲技術先進國家,一直把膜技術定位為高新技術,投入大量資金和人力,促進膜技術迅速發展,使用範圍日益擴大 。
  膜分離技術的發展和應用,為許多行業,如純水生產 、海水淡化 、苦鹹水淡化,電子工業 、製藥和生物工程 、環境保護 、食品 、化工 、紡織等工業,高質量地解決了分離 、濃縮和純化的問題,為循環經濟 、清潔生產提供依托技術 。

      1 、膜分離技術簡介
      1. 1 膜的定義
        膜是一種起分子級分離過濾作用的介質,當溶液或混和氣體與膜接觸時,在壓力下,或電場作用下,或溫差作用下,某些物質可以透過膜,而另些物質則被選擇性的攔截,從而使溶液中不同組分,或混和氣體的不同組分被分離,這種分離是分子級的分離 。
      1. 2 膜的種類
        分離膜包括:反滲透膜(0. 0001～0. 005μm) ,納濾膜(0. 001 ～ 0. 005μm) 超濾膜(0. 001 ～ 0. 1μm) 微濾膜(0. 1～1μm)   、電滲析膜 、滲透氣化膜 、液體膜 、氣體分離膜 、電極膜等 。他們對應不同的分離機理,不同的設備,有不同的應用對象 。膜本身可以由聚合物,或無機材料,或液體製成,其結構可以是均質或非均質的,多孔或無孔的,固體的或液體的,荷電的或中性的 。膜的厚度可以薄至100μm ,厚至幾毫米 。不同的膜具有不同的微觀結構和功能,需要用不同的方法製備 。製膜方法一直是膜領域的核心研究課題,也是各公司嚴格保密的核心技術 。
      1. 3 膜分離技術的定義
       把上述的膜製成適合工業使用的構型,與驅動設備(壓力泵 、或電場 、或加熱器 、或真空泵)  、閥門 、儀表和管道聯成設備 。在一定的工藝條件下操作,就可以來分離水溶液或混和氣體 。透過膜的組分被稱為透過流分 。這種分離技術被稱為膜分離技術 。
      2 、膜技術的應用領域
      2. 1供水
      2. 1. 1高質量飲用水供給  
           隨著水體的汙染和人民生活水平提高,人們越來越希望得到高質量的飲用水供給 。采用活性炭吸附過濾和超濾結合製取高質量飲用水,設備投資少,製水成本低,是優質飲用水製備的經濟有效方法,具有廣闊的市場前景 。
      2. 1. 2工業供水  
             自來水和地下水的水質不能滿足許多化學工業 、電子工業和紡織工業的要求,需要經過淨化處理方可以使用,超濾膜技術是淨化工業用水的重要技術之一 。
      2. 1. 3醫藥用水  
           醫藥針劑用水是采用多級蒸餾製備的,其工藝繁瑣 、能耗高 、而且質量常常得不到保證 。用超濾膜技術除針劑熱源和終端水熱源,取得很好效果 。
      2. 2工藝水的處理(分離 、濃縮 、分級和純化)
         在各工業生產過程中,往往有分離 、濃縮 、分級和純化某種水溶液的需求 。傳統用的方法是沉澱 、過濾 、加熱、冷凍 、蒸餾 、萃取和結晶等過程 。這些方法表現出流程長 、耗能多、物料損失多 、設備龐大 、效率低 、操作繁瑣等缺點,以超濾膜技術取代某種傳統技術可以獲得顯著的經濟效益 。
      2. 2. 1膜技術在製藥工業的應用  
             膜技術廣泛應用於生物製備和醫藥生產中的分離 、濃縮和純化 。如血液製備的分離 、抗菌素和幹擾素的純化 、蛋白質的分級和純化 、中草藥劑的除菌和澄清等 。發酵是生物製藥的主流技術,從發酵液中提取藥物,傳統工藝是溶劑萃取或加熱濃縮,反複使用有機溶劑和酸堿溶液,耗量大,流程長,廢水處理任務重 。特別是許多藥物熱敏性強,使傳統工藝的實用性多受限製 。國際先進的製藥生產線,大量采用膜分離技術代替傳統的分離 、濃縮和純化工藝 。如以膜設備濃縮純化抗生素 、中藥湯及中藥針劑澄清等 。
      2. 2. 2膜技術在食品領域工業的應用  
           利用超濾膜技術把發酵液中產品和菌體分離,再采用其它方法精製流程 。其優點是:生產效率和產品質量提高;簡化了工藝流程;菌體蛋白不含外加雜質,利用價值高,達到資源綜合利用 。醬油 、醋的澄清 、果汁澄清和濃縮 、乳製品生產 、製糖工業都采用了膜技術 。
      2. 2. 3膜技術在各種工業生產中的應用  
          凡是涉及分子級的濃縮和分離的過程,都有膜技術應用的機會 。汽車電泳漆的在線純化采用超濾膜除去雜質,持續保證塗漆質量;燃料工業泳超濾膜技術分離和濃縮中間體 。
      2. 3在環境保護和水資源化的應用
        膜技術在廢水處理 、汙染防治和水資源綜合利用方麵得到廣泛應用 。在許多情況下,不僅處理了廢水,還能回收有用物質和能量 。
      2. 3. 1各種含油廢水及廢油的處理  
          ①采油回注水的處理:膜法可以除去在水中的乳化溶解油,提高注入水的質量 。

            ②含油廢水的處理:許多工業生產和運輸業都產生大量的含油廢水,膜濾技術是達標排放最有效的方法 。

            ③廢潤滑油的純化:用常規技術加膜分離,可得到很純的潤滑油,適用於汽車等廢機油的處理 。

            ④機床切削油的純化回收:膜法可除去廢切削油中的細菌和雜質,處理後回用 。

            ⑤廢食用油的純化處理技術:食用油在連續高溫下產生致癌物質,用膜法可將這部分除去 。

            ⑥食用菜籽油的純化:菜籽油中含有15 %～48 %高含炭量的芥子酸 。用膜法可除去,達到標準(芥子酸<5 %)  。
      2. 3. 2廢水的處理及回用  
       ①膜生物反應器處理生活汙水回用中水,其占地麵積小,設備投資低,處理水質好。

           ②印刷顯影廢水的處理及回用,采用膜技術處理可以達標排放,也可回收 。

           ③電鍍廢水可采用膜技術處理,水回用,汙染物回槽利用 。

           ④印染廢水采用膜分離可除去有色染料,得到的水回用 。牛仔布印染廢水可回收靛藍燃料 。

           ⑤造紙廢水用膜可將廢水中的木質素 、色素等分離出來,淨化水可排放或回用。
      2. 3. 3水的淡化技術  
         ①海水淡化技術:應用最新的膜蒸餾技術,最適合和船用發動機熱交換器連用,利用廢熱生產淡水,適合於中 、小型漁船遠航捕撈使用 。

            ②鹹水淡化技術:將天然鹹水用膜淡化到應用水質標準 。
      2. 4氣體分離 、濃縮技術及其應用
       ①氧化濃縮:可用膜裝置製成安全 、簡便的醫療和理療設備,也可用於煉鋼吹氧或助燃等工業生產,富氧濃度35 %～80 % 。

           ②氮氣濃縮:氮氣可用於食品保存 、汽車存儲 、飛機加油 、防爆及化學工業,膜設備的氮可濃縮至90 %～98 % 。            ③二氧化碳 、二氧化硫 、氫氣的分離:當二氧化碳 、二氧化硫 、氫氣分別和其它氣體混和在一起時,可用膜將它們分離出來,滿足工業的需要 。

           ④氫氣的分離和濃縮:在化工產品製造時,往往排出大量氫氣,可用膜法將氫氣分離出來 。
       2. 5其它
       ①膜法保鮮劑:在水果 、蛋類外部侵塗一層膜可達保鮮目的 。保鮮後,存放期長,外觀色澤好 。②製造維生素E 的膜法分離技術:用膜可以從黃豆油中提取VE 的混合物,其抽提劑可循環使用 。
      3 、膜分離技術的國內發展動態
      中國的膜技術從60 年代中期起步研究,長時間在實驗室內和中試規模徘徊 。從“七五”計劃開始,國家科委把膜技術列為國家重大科研項目加以支持,膜技術取得較大進展,特別是改革開放的國策促進了廣泛的國際交流,膜技術在國民經濟發展中的重要性日益增大,國內膜工業產值也逐漸增加 。
     近10 年來,中國的膜技術的總體水平有了很大的進展,但與國際技術先進國家的差距仍然很大 。問題主要表現在:生產現代化、產業化程度低,原料不規範,工藝參數未嚴格控製,產品質量不穩定;膜的品種少,應用範圍小 。尤其應用的工藝設計 、係統成套能力 、膜組件水平、相關機電產品等方麵,尚未達到國際先進水平,遠不能滿足國內市場需求,膜技術存在著很大的發展空間 。
    首先,尊龍凱時要加強研發能力,推動膜技術產業的發展,依靠科技進步,提高產品質量,降低成本,增加品種,擴大應用麵 。
    再者,通過招商引資,引進技術,消化吸收,提高膜技術應用的工藝設計、係統成套能力,膜製備和膜組件水平,膜品種及相關機電產品等方麵達到國際先進水平。