_反渗透技术在水处理中的应用进展

第41卷第10期2012年10月Vol.41No.10Oct.2012化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustry水资源是一种宝贵的稀缺资源，由于水资源在日常生活和生产中发挥着不可代替的作用，21世纪水资源问题已经不仅仅是资源问题，更成为关系到各个国家经济发展、社会进步和国家稳定的重要战略问题[1]。我国水资源总储量居世界第6位，约为2.81万亿m3。但是由于我国人口基数巨大，人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4，不足2150m3，位列世界110位，是联合国认定的“水资源最为紧缺”的13个国家之一[2]。为了解决我国水资源短缺的现状，开发新型水资源和污水处理回用技术越来越受到重视。近些年，反渗透技术广泛应用于水处理方面，并展现出其独特的优势。1原理、工艺及发展1.1原理反渗透（ReverseOsmosis）是利用反渗透膜的选择性，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂（通常是水）的渗透压，允许溶剂通过而截留离子物质，对液体混合物进行分离的膜过程。进行反渗透分离过程有2个必要条件[3]：一是外加压力必须大于溶液的渗透压力（操作压力一般为1.5~10.5MPa）；二是必须有一种高透水性、高选择性的半透膜。反渗透膜表面微孔孔径一般小于1nm，对绝大部分无机盐、溶解性有机物、溶解性固体、生物和胶体都有很高的去除率。1.2技术工艺反渗透膜自身对进水的pH、温度以及特定的化学物质比较敏感，进水的水质严格要求pH值范围4~10，温度＜40℃，淤泥密度指数SDI＜5，游离氯＜0.1mg·L-1，浊度＜1，含铁量＜0.1mg·L-1等。为了满足反渗透膜进水要求，原水在进入反渗透膜系统之前首先要进行预处理（沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等），然后经加压泵加压进入膜组件，在压力的作用下原水透过反渗透膜成为产水，而无机盐、有机物及微粒等被反渗透膜截留在膜的另一侧形成浓液。根据具体工艺的需求，浓液可被回收利用或者再处理。反渗透可以与超滤、纳滤等膜装置连用，组成集成膜装置。反渗透水处理简易工艺流程见图1。图1反渗透水处理工艺流程简图1.3发展反渗透膜的发展大致经历了3个阶段（表1）。目前，我国常用的反渗透膜材料主要有醋酸纤维素膜（CA膜）、芳香聚酰胺膜（PA膜）和壳聚糖膜（CS膜）这3类。CA膜是运用最早的膜材料，无臭、无味、无毒，对光稳定，吸湿性强，但是CA膜的化学稳定性、热稳定性、压密性较差，而且易降解。PA膜是工业上最常用的反渗透膜，具有物化稳定性，耐强碱、油酯、有机溶剂，机械强度好等优点，但是PA膜具有带电性，水中颗粒易在膜表面沉积，形成膜污染，缩短使用寿命。CS膜是天然高分子膜材料，无毒、反渗透技术在水处理中的应用进展倪国强1，解田2，胡宏2，朱静1，隋岩峰2（1.贵州大学化学与化工学院，贵州贵阳550003；2.瓮福（集团）有限责任公司，贵州福泉550501）摘要：反渗透技术是一种新兴的液体分离技术，具有分离效率高，操作简单，环境友好等优点。本文介绍了反渗透技术的原理和发展，着重探讨了反渗透技术在海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水的制备以及工业废水处理中的应用，进一步讨论了反渗透水处理技术应用中存在的问题和解决方法，并对该技术的发展进行了展望。关键词：反渗透；膜分离；废水处理；分离技术中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1671-9905(2012)10-0023-05收稿日期：2012-07-31综述与进展综述与进展24化工技术与开发第41卷无副作用，能抗菌，碱土金属离子的脱除能力强，是更优越的硬水软化的反渗透膜，是一种极有潜力的膜材料，在国际受到极大的关注[9~11]。表1反渗透膜发展的3个阶段阶段时间反渗透膜进展应用情况第一阶段20世纪50年代Reid用6μm厚的均质醋酸纤维素制得反渗透膜[4]已在实际应用中被淘汰第二阶段20世纪60年代初期Loeb和Sourirajan采用相转化法制备出第一张不对称醋酸纤维素膜[5]目前仍在一定范围内应用第三阶段20世纪60年代中期Riley和Cadoffe等人使用致密皮层与疏松支撑层分别制备的制膜工艺，开发出新一代的复合型反渗透膜[6~8]广泛应用在各个领域反渗透膜的最新发展包括无机膜、杂化膜和新型有机膜[12]。理论上，无机膜离子截留性能很高，但成本高，制备条件苛刻，不利于工业化应用；杂化膜融合了有机材料与无机材料的优点，在提高膜分离性能及抗污染方面有很好的应用前景，具有很大的发展潜力，有待进一步的理论研究；新型有机膜的制备还在初级阶段，主要目的是改善膜通量及化学稳定性，目前仍未获得突破性进展。2在水处理中的应用与其他传统分离工程相比，反渗透分离过程有其独特的优势：（1）压力是反渗透分离过程的主动力，不经过能量密集交换的