分离膜水处理工艺及其系统设计 第一章 分离膜技术概述
1.1 概述
随着工业化的发展，大量的生活和工业废水排入水体，使人类赖以生存的水源日益受到污染，另一方面，随着人们生活水平的提高和健康条件的改善，对饮用水水质的要求越来越高。传统的混凝、沉淀、过滤和消毒处理工艺已很难满足日益严格的水质要求。分离膜技术作为高科技领域中一门新兴的学科，已在水处理领域崭露头脚。并已成为21世纪最有前景的高新技术之一，已受到全球范围的高度重视，各发达国家、各大化工公司均斥巨资进行膜技术的开发研究与应用推广。目前世界上膜的年销售量约为100亿 ～120亿美元，年增长率 25％～30％，膜技术应用遍及化工、石油与石油化工、电子、纺织、冶金、环保、生物、医疗、轻工、核技术等领域，特别是近年来膜分离技术在水处理领域的规模应用，为我们展示了一个美好的前景 。
膜技术受到重视的根本原因在于膜技术对相关行业科技进步的推动作用。大多数膜分离过程中，物质不发生相的变化，可以在室温下操作，所以膜分离一般被认为是高效节能的新型分离技术，膜技术与相关技术的集成应用已对传统产业产生重大影响，并有可能改变有关行业的面貌。
膜技术被认为是“二十一世纪的水处理技术”，在水处理领域有着广阔的应用前景，既可用于给水处理也可用于废水处理。膜技术与传统的水处理工艺相比，具有占地小、能耗低、出水水质优、处理效果好、对环境影响小等特点，是解决当代能源、资源和环境问题的高新技术；是二十世纪水处理领域的优选技术。
1.2 分离膜的特点
分离膜技术之所以在得到广泛的应用是因为分离膜技术有着传统分离技术无可比拟的优点。主要表现在 ：
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第一章 分离膜技术概述 ⑴ 分离膜技术能耗低。因为膜分离过程不发生相变化，这对于克服国家的能源危机有相当的意义。
⑵ 分离膜技术对于热敏感物质分离效果好。因为分离膜技术是在常温下进行的。
⑶ 分离膜技术适用的范围广，且反应过程不会改变物质的属性，也不需要有添加剂参加反应，不会带来新的污染物和浪费其他的物质，可用于多种类型的废水处理过程。
⑷ 分离膜技术所需设备简单，便于维修，而且设备占地面积一般小于常规处理方法，处理效果好，所以运营成本低。
⑸ 分离膜技术设备可实现定型化，自控性强，便于管理和运行，也有利于产业化发展。
分离膜主要包括反渗透、纳滤、超滤、微滤、离子交换膜、渗透蒸发和液膜等方法。在水处理领域一个用较多的是反渗透、纳滤、超滤、微滤及离子交换膜等技术。
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分离膜水处理工艺及其系统设计 表1.1 分离膜过程
膜类过程 示意图 型 微滤 MF 滤 膜 （~0.1MPa） 溶解物 超滤 UF 滤 称膜 （0.1~1MPa） 非对压力差 筛分 子、分子 小分子 反渗透 RO 溶原料浓缩非对称膜 压力差 复合（2~10MPa） 膜 浓电解质 阳 电渗析 ED 极 原料液 溶剂 阴 极 阴膜阳 膜 扩散 胶体 溶解-溶剂 解物、溶剂的水、物、溶悬浮原料浓缩溶剂、胶体及离各类大粒 多孔压力差 筛分 剂、各种微原料推动力 理 物 水、溶悬浮物传递机透过截留物 离子交换膜 电位差 离子在电场中的传递 离子 非解离和大分子颗粒 膜蒸馏 MD 原料浓缩 微孔渗透膜 由于温度差而产生的蒸汽压差 通过膜的扩散 高蒸汽压挥发组分 非挥发的小分子和溶剂
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第一章 分离膜技术概述 图1.1 膜过程的分离范围 应 用 推 动 力 有 机 离子 大分 胶体粒子 微粒 浓 度 差 电位 差 渗 析 渗透汽化 电 渗 反 渗 纳 滤 压 超力 差 微 滤 过 滤 气体膜温度差
nm 0.1 1 10 100 1000 μ
m 0.1 1 10 100
膜 蒸 滤
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