什么是膜分离技术？如何降低微滤膜污染程度？

什么是膜分离技术？如何降低微滤膜污染程度？

什么是膜分离技术？

膜分离是20世纪初期出现的一种新型分离技术，20世纪60年代后迅速兴起。

膜分离技术以其分离效率高、无相变、无化学反应、体积小、能耗低、操作简便等优点，在“物质的分离浓缩”过程中得到了广泛的应用。

将膜分离技术应用于废水零排放技术具有明显的技术先进性和投资经济性。 膜分离技术根据膜的形状、性质、结构和分离机理分为不同类别。 根据分离机理，膜分离技术分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）等。

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微滤

微滤（）又称微孔过滤，采用多孔膜（微孔滤膜）作为过滤介质。

在0.1~0.3MPa的压力驱动下，溶液中的砾石、淤泥、粘土等颗粒以及贾第虫、隐孢子虫、藻类和部分细菌等被截留，同时大量的溶剂、小分子和少量的有机物被截留。大分子溶质可以通过膜进行分离过程。

微滤技术通过机械截留、物理或吸附截留、桥接和网络膜的内部截留来去除此类物质。

图为微滤原理

在零排放技术中，预处理阶段可以采用微滤技术。

脱硫废水、工业废水、生活污水中悬浮物含量较高。 通常此类废水经过软化、混凝、沉淀，去除大部分悬浮物，达到废水排放标准，但仍含有少量悬浮物。

少量的悬浮固体会阻碍后续的浓缩过程，并可能对后续的膜处理过程造成机械损伤。 利用微滤技术强化预处理阶段，可以提高进水水质，保证后续处理过程的安全。

如何减少微滤膜污染？

微滤过程中不可避免地会发生膜污染，从而降低产水量。 为了减少膜污染带来的不利影响，可以通过以下几个方面减缓膜污染的程度：

1、在操作方法上，采用合理的料液方式，优化膜的运行条件，可以改善膜面的流动状态和膜面的水力条件，是防治膜污染的主要手段结垢。

2、在膜材料和结构的选择上，可以通过小实验选择合适的膜元件，对膜表面进行修饰，通过加场来防止膜污染。 在实际使用中，已经不可能对膜表面进行修饰，因此选择合适的膜元件和优化操作条件就显得尤为重要。

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超滤

超滤是压力驱动的膜分离技术之一。

即在一定压力下，允许小分子溶质和溶剂通过具有一定孔径的特殊膜，而大分子溶质不能通过并保留在膜的一侧，从而使大分子物质部分被分离。净化的。 当水通过超滤膜时，可以去除水中所含的大部分胶体二氧化硅，同时也可以去除大量的有机物。

图为超滤膜原理

超滤在使用过程中对废水水质有一定要求，如浊度<50NTU、CODCr<200mg/L、SS<100mg/L、温度5~45℃、pH 2~13、余氯200mg/L。 因此，常常需要在超滤前添加预处理手段。 预处理方法的选择以操作方便、有利于提高出水水质、成本低、不损伤膜材料为原则。

目前，国内低压膜过滤技术的研究中，最可行、最实用的预处理方法主要分为混凝、吸附、氧化及其组合工艺三类。 超滤膜前的预处理还包括预过滤技术，一般采用颗粒状滤料组成的滤柱或滤槽。 初步去除大于膜孔径的颗粒，可减少膜表面污染，延长膜过滤周期； 去除小颗粒也将减少内部膜污染。

超滤膜污染可以通过物理和化学方法进行清洗。 物理清洗包括正冲洗和反冲洗。 清洗主要分为水冲洗、气冲洗和气水联合冲洗。 不同冲洗方法的组合可以提高清洁效果。 当污染物长期积累，物理清洗能力减弱时，就需要对超滤膜进行化学清洗。

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纳滤

纳滤膜（NAF）起源于20世纪70年代，是随着低压反渗透膜的诞生而发展起来的一种新型膜技术。

纳滤膜有两个典型特点：一是截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间；二是截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间。 其次，纳滤膜的表面分离层通常是带电荷的。

图为纳滤原理

其表面电荷引起的电荷相互作用改变了纳滤膜的传质过程以及纳滤膜对不同价态离子的截留能力。 大多数纳滤膜表面带负电荷，水溶液中带正电荷的离子会被膜捕获。 表面电荷吸引而带负电的离子被排斥离开膜表面。 这种电荷效应称为多南效应。

纳滤对水中溶解盐的截留率通常受到盐离子的体积和价态的影响。 例如，对于三种常见的脱盐率测试CaCl2和NaCl，标准材料脱盐率的顺序为>CaCl2>NaCl。

在废水零排放过程中，最终会产生结晶盐。 纳滤的脱盐率虽然不如反渗透，但对二价离子的截留率较好。 因此，在预处理阶段采用纳滤技术可以有效提高最终的工业产量。 盐的纯度提高了产品质量。 但不可避免地增加了预处理阶段的建设成本和运行成本。 因此，对于不同的水厂，首先要了解处理后水质的具体情况，通过废水中各种离子成分的测定进行初步判断，以确定是否需要添加纳滤。 技术。

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反渗透

反渗透是常用的水处理技术之一。

其原理是在比溶液更高渗透压的作用下，使其他物质无法通过半透膜，从而将这些物质从水中分离出来，有效去除溶解盐、胶体、微生物、热源、有机物、等水中。

图为反渗透原理

换句话说，反渗透海水淡化的原理就是对咸水（如原水）施加大于自然渗透压的压力，使渗透向相反方向进行，迫使原水中的水分子膜的另一侧。 变成干净的水，从而达到去除水中盐分的目的。

反渗透过程是与自然渗透现象相反的渗透过程。 它是一种由压力差驱动的膜分离技术。 也是目前最先进的膜分离技术之一。

反渗透不仅可以用于锅炉给水的制备过程，而且在废水处理中也越来越受到人们的关注。 与微滤、超滤、纳滤等技术相比，反渗透具有更高的脱盐率和回收率，可以有效减少浓水的排放，从而减少后续蒸发和固化过程的能耗。 但反渗透技术对进水水质也有较高的要求。 一般来说，pH范围在4～10之间，温度小于40℃，污泥密度指数SDI小于5，游离氯小于0.1mg/L，浊度小于1，铁含量小于0.1mg/L。

反渗透膜污染的主要原因有：

与其他膜处理技术一样，反渗透在运行过程中不可避免地会产生膜污染问题。 主要原因如下：

1、规模污染。 反渗透是浓缩原水的过程。 当原水浓缩时，这些不溶性盐会沉淀超出其溶解度积并在膜表面结垢。 此外，浓差极化还会加剧这种现象。

2.微生物污染。 反渗透水可能含有多种微生物，如细菌、藻类、真菌、病毒和其他高等生物。

3、有机污染。 反渗透的进水可能含有大量的各种有机物质。 在系统运行过程中，这些有机物质会吸附在膜表面，造成膜通量的损失。 特别严重的情况下，会发生不可逆的磁通损失。

4、胶体污染。 胶体污染主要是由原水浓度和pH值变化引起的。 污染物成分可以是有机或无机单体或复合物。

如何防止反渗透膜污染？

在防止反渗透污染方面，可以采取以下几点：

1、调整反渗透装置的运行参数，保护膜安全，主要包括pH值、温度、运行压力。

2、为防止膜表面无机盐结垢，可添加酸、阻垢剂来防止结垢。

3、通过介质过滤、混凝辅助混凝工艺、滤芯过滤或综合工艺防止胶体污染，达到预防效果。

4、防止微生物污染最有效的方法是加氯灭菌，但为了防止膜被氧化，需要考虑对反渗透进水进行脱氯。