双膜法的基本原理

发布时间：2016-05-06 11:05:35 浏览次数：15237

膜(membrane)，通俗地讲，可以说是一种过滤物质，更确切地讲是半透膜，它是一种薄层物质。当有一定的推动力作用于膜两侧时，它能按照物质的物理化学性质使该物质分离。常见的膜分离技术有反渗透(RO)、超滤(UF)、微滤(MF)、透析(dialysis)、电渗析( EDI)以及渗透汽化(PV)、纳滤膜(NF)等，还有些相关分离方法的出现大大地促进了膜技术在分离领域中的应用。这些膜技术已在废水处理、海水淡化、湿法冶金、食品保鲜环境保护等方面得到了广泛的应用。在高新技术领域中，如生物技术、药物学和生物医学等方面，膜技术的应用也已崭露头角。在膜技术中，超滤和反渗透这两种膜技术的发展最为迅速，常常作为污水的三级处理技术，使污水得到再生和利用。因此常被大家称为“双膜”系统。

    我国自1958年开始进行离子交换膜技术的开发，到如今已相继建立了超滤、反渗透的重点实验室和生产基地，使国产膜技术开发也取得了巨大的进展，目前国产超滤膜已在应用中占有重要的一席之地。从20世纪60年代不对称膜问世以来，人们对膜技术的兴趣不断增加；尤其进入21世纪后，膜分离技术已经成为研究开发和大规模应用的热点课题。建设和谐社会的目标、可持续发展的要求、水资源的匮乏和膜技术的高效能已经有机地结合在了一起。
    膜技术与其他技术的集成将在很大程度上取代目前采用的传统分离技术，达到节能降耗、提高产品质量的目的；作为水资源综合利用和污水回用的核心技术，膜技术的应用和发展正迎来前所未有的机遇。
    膜分离技术的基础是分离膜。分离膜是具有选择性透过性能的薄膜，某些分子（或微粒）可以透过薄膜，而其他的则被阻隔。这种分离总是要依赖于不同分子（或微粒）之间的某种区别，最简单的区别是尺寸大小，三维空间之中，什么尺寸的分子都有。当然分子（或微粒）还有其他的特性差别可以利用，比如荷电性（正、负电）、亲和性（亲油、亲水）、溶解性等。按照阻留微粒的尺寸大小，液体分离膜技术有反渗透（亚纳米级）、纳滤（纳米级）、超滤（10nm级）和微滤（微米和亚微米级），另外还有气体分离、渗透蒸发、电渗

     图1-1  各种分离膜的孔径分布
常用的膜分离过程及其特点如表1-1所示。
    表1-1  常用的膜分离过程及其特点析、液膜技术、膜萃取、膜催化、膜蒸馏等膜分离过程。
  各类分离膜的孔径分布如图1-1所示[2]。

膜的种类	膜的功能	分离驱动力	透过物质	被截留物质
微滤	多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子	压力差	水、溶剂、溶解物	悬浮物、细菌类、微粒子
超滤	脱除溶液中的胶体、各类大分子	压力差	溶剂、离子和小分子	蛋白质、各类酶、细菌
反渗透和纳滤	脱除溶液中的盐类及低分子物	压力差	水、溶剂	无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD等
透析	脱除溶液中的盐类及低分子物	浓度差	离子、低分子、酸、碱	无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸
电渗析	脱除溶液中的离子	电位差	离子	无机、有机离子
渗透汽化	溶液中的低分子及溶剂间的分离	压力差、浓度差	蒸汽	液体、无机盐、乙醇溶液
气体分离	气体、气体与蒸汽分离	浓度差	易透过气体	不易透过气体

双膜技术就是将超滤(UF)或微滤(MF)和反渗透(RO)结合起来的一种水处理技术。污水经过前期处理，达到UF进水要求，再经过UF处理后能达到RO进水要求。
双膜技术是近些年来的热点。通常污水通过絮凝沉淀后进入超滤装置，超滤采用外面包 }有强隔绝能力膜的中空管，水通过膜进入中空管，而水中的悬浮物被隔绝。再将管内的水抽 I出进行减压，就有更多的水进入中空管内，达到去污目的。经超滤的水加入杀菌剂、阻垢剂等药剂后进入反渗透装置，处理后的水无菌无害，pH值为7左右，完全可以饮用，更符合工业用水的要求。双膜法污水处理技术主要采用物理手段，利用具有高隔绝能力的膜，将水中的污物隔绝。其中的微滤工艺将水中的细菌和大于o．2肛m的所有杂质除去，再经过反渗透脱盐工艺处理，可以有效截流包括钠和氯离子在内的所有物质，因此微滤十反渗透的“双膜法”工艺甚至可以去除病毒微生物。

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