超滤膜技术在环境工程水处理中的研究与进展

叶资源节约与环保曳2020年第1期超滤膜技术在环境工程水处理中的研究与进展肖汉（浙江工商大学环境科学与工程学院浙江杭州310018）摘要院水污染在野水尧气尧固冶污染中污染范围大袁危害强袁影响人群广袁占环境污染的主导地位遥环境工程中的超滤膜技术是一种高效节能环保的水处理技术袁但目前此技术还存在一些缺点遥本文综述了近年来超滤膜技术研究的主要方向袁并结合当前环境工程水处理现状从水通量尧排盐性尧通量恢复尧抗菌性能等多个超滤膜技术研究重点的最新研究进展进行了分析评价袁为今后超滤膜技术发展提供了参考遥关键词院超滤膜技术曰环境工程曰污水处理曰海水淡化曰膜处理引言环境污染严重威胁着人类的身体健康和社会自然生态的可持续发展袁而国家对环境污染的重视程度也逐年提高遥目前袁生态环境部对我国工业集聚区水污染尧城市黑臭水体等多类重点污染水体做出了监管与督察袁我国对于水体的标准也愈发规范严格遥超滤膜技术是一种通过压力作用将污染物去除的高效膜分离技术遥超滤膜技术具备许多优点袁但由于目前采用的超滤膜技术不涉及或较少使用化学试剂袁因此技术可有效避免水资源的二次污染袁且与其他膜分离技术相比袁超滤膜技术能效高袁兼容性好袁目前广泛应用于污水净化处理遥本文从多角度对超滤膜技术最新的的研究现状进行了分析和探讨袁为环境友好型超滤膜技术工艺设计提供参考遥1超滤膜工艺中膜材料初始性能提升的研究水通量指的是在单位压力下袁相对膜面积在相应的时间内通过的水的质量或体积遥水通量可以在一定程度上直接体现膜对污水的处理能力袁水通量越大袁膜在单位时间内能处理的污水就越多袁膜的性能就越好遥因此从水通量入手袁提升膜的水通量袁是最为直接的研究方向遥除水通量外袁膜的初始性能也由环境决定遥在不同的压力尧温度尧水质条件下袁膜分离效率也呈现出不同的趋势遥因此膜的耐热尧耐腐蚀等特性也不容忽视遥1.1引入亲水性基团膜的亲水性与膜的水通量息息相关袁而据研究可知袁通过引入亲水性基团袁提高亲水性基团的数量袁可以有效的增大膜通量[1]遥目前面向提升膜水通量的研究主要都是通过掺杂其他物质来提升超滤膜的性能遥研究表明袁将氟渊-F冤尧羟基渊-OH冤等基团引入膜将其功能化袁在不同的环境条件中袁都能提高膜的水通量[2]遥实验在功能化纳米多孔氮化硼纳米片渊BNNS冤膜中引入氢渊-H冤尧氟渊-F冤尧羟基渊-OH冤等基团使其官能化袁再将改性膜放置在10-100MPa的压力范围内进行实验袁获得了四种不同系统的水通量遥将水通量与未处理膜对照袁即可知引入基团对于膜的水通量提升是十分明显的袁即使在低压条件下袁膜的水通量之差也较大遥除引入基团这一类方法之外袁引入特定的金属粒子也可以提升膜亲水疏油的特性袁从而提升膜的水通量遥这种方法的混合操作难度低尧效果好袁因此如钠尧镁尧铝等活泼的金属就经常在增加膜通量的研究中受到青睐遥而在目前的研究中袁纳米ZnO与PVDF共混制备超滤膜的优越特性也已展现[3]遥实验通过共混法袁制出不同含量的ZnO-PVDF混合基质超滤膜袁随纳米ZnO的含量增加袁膜亲水性得到了显著的提高遥1.2引入有机聚合物有机聚合物的成分繁复尧结构复杂袁许多有机高分子聚合物可以与膜结合袁将膜改性袁提升膜的亲水性尧耐热性尧耐腐蚀性等多种性能袁提高膜的水通量与其他综合性能遥目前这类研究较为热门遥目前已研究出可提升超滤膜水通量的有机聚合物有聚间苯二甲酰间苯二胺渊PMIA冤[4]尧新型官能化聚乙二醇渊Cate-PEG冤[5]等遥2超滤膜工艺中膜使用寿命提升的研究目前袁膜处理工艺的主要问题是超滤膜的寿命较短袁而频繁更换膜材料将会提升膜处理工艺的成本袁因此膜的应用范围受限遥所以对膜材料使用寿命的提升袁也是目前膜分离技术研究领域的聚焦重点遥2.1抑菌性能由于膜材料长期在水中与水接触袁水中微生物就极易在膜材料上附着生长袁而随着微生物的逐渐积累袁膜的空隙将会被堵塞袁膜的使用年限也自然会被缩短遥为了解决这个问题袁膜的抑菌性能的提高势在必行遥近年来对膜材料抑菌性能提升的研究如下遥渊1冤引入抗菌药品随着现代医学的不断发展袁越来越多具有抗菌效用的药品被研发出来遥而我们也可以从中选取一部分适合于膜处理工艺的抗菌药将膜改性袁抑制膜上微生物的附着遥从左氧氟沙星与超滤膜的共混制备实验研究中我们可以看到这一理论的依据[6]遥运用共混溶解尧统一铸膜的沉没沉淀相转化法获得膜后通过抑菌圈实验观察对照可知改性膜周围存在抑菌圈袁具有良好的抑菌能力遥渊2冤引入金属离子金属作为抗菌材料使用的历史及其悠久袁古今中外袁金属的抗菌性都被得到充分应用遥金属的抗菌原理是损伤细胞DNA与蛋白质袁破坏微生物细胞袁限制其生命活动正常进行遥目前对于金属离子抗菌的研究也较多袁主要集中在纳米Ag[7]尧Ti[8]等抗菌性渊下转第愿源页冤81叶资源节约与环保曳2020年第1期2016,40:1-15.[4]Bre