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引言
反滲透技術(shù)主要是通過利用反滲透膜兩側(cè)的靜壓差,客服溶劑的滲透壓,使溶劑通過反滲透膜選擇性的截留離子物質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)分離液體混合物的膜過程。從1748年法國科學(xué)家AbbleNelh首次揭示了膜分離的現(xiàn)象,膜分離技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過了一個(gè)漫長的時(shí)間。膜技術(shù)已經(jīng)廣泛的存在在社會(huì)生活的各個(gè)角落。
一、反滲透技術(shù)的概論
1.1反滲透技術(shù)的基本原理
滲透技術(shù)是把溶劑從相關(guān)的溶液中分離出來的膜的分離過程,壓力差是滲透技術(shù)的主要推動(dòng)力。反滲透技術(shù)又稱為逆滲透技術(shù),主要是因?yàn)樗妥匀粷B透的方向是相反的【1】。反滲透技術(shù)根據(jù)不同材料的滲透壓不同,分離出大于滲透壓的材料,在進(jìn)行提取、純化和濃縮。
1.2反滲透膜的分離機(jī)理
在反滲透技術(shù)中反滲透膜是最重要的部分,反滲透膜分為荷電膜和非荷電膜,以下是幾種主要的透過機(jī)理。
1.2.1氫鍵理論Reid提出的氫鍵理論是把醋酸纖維看作是一個(gè)高度有序的矩陣結(jié)構(gòu)的聚合物。當(dāng)水進(jìn)入醋酸纖維膜的非結(jié)晶部分后,和羥基的氧原子發(fā)生氫鍵而形成結(jié)合水。當(dāng)外界給水分子施加壓力時(shí),水分子會(huì)從上到下通過一系列的形成氫鍵和氫鍵的斷裂而不斷地從一個(gè)氫鍵的位置移動(dòng)到另一個(gè)位置,通過聚合物離開膜的表皮層進(jìn)入膜的多孔層。
1.2.2優(yōu)先吸附—毛細(xì)管流動(dòng)Sour提出的選擇吸附—毛細(xì)孔流機(jī)制是把反滲透膜當(dāng)做一種微細(xì)多孔的結(jié)構(gòu)物質(zhì),其基本的理論依據(jù)是與其相關(guān)的吸附方程,他認(rèn)為膜的相關(guān)化學(xué)性質(zhì)會(huì)對(duì)溶液的溶質(zhì)產(chǎn)生一定的排斥作用。在實(shí)際的操作中,膜表面的濃度梯度會(huì)急劇減少,溶液的膜表面會(huì)形成一層可以被吸附的純凈水層,純凈水層中的水分子還在反滲透的壓力下透過反滲透膜,離子的化合價(jià)越高,排斥效應(yīng)越強(qiáng)。
二、反滲透技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用
2.1重金屬廢水處理
在環(huán)境工程中利用反滲透技術(shù)對(duì)重金屬的廢水處理是比較常見和比較重要的。在對(duì)重金屬的廢水處理過程中通常采用超低壓的反滲透膜分離或稀釋溶液中的銅離子和鉻離子等,在進(jìn)行了相關(guān)的反滲透處理之后,對(duì)離子的截留會(huì)隨著進(jìn)料壓力的增加而不斷增加,當(dāng)壓力到達(dá)某一值時(shí),反滲透技術(shù)對(duì)離子的截留率達(dá)到了百分之九十九以上。
2.2城市垃圾的滲濾液處理
在我國城市的垃圾滲濾液中,水質(zhì)是比較復(fù)雜的,且因?yàn)樗孔兓容^大,所以水中的有害污染物濃度比較高,包括氨氮以及金屬的含量。實(shí)驗(yàn)證明,反滲透技術(shù)可以對(duì)水進(jìn)行有效地處理,使水質(zhì)的排放達(dá)到污染控制的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。隨著反滲透技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中不斷地加強(qiáng),在環(huán)境工程中發(fā)揮的作用越來越明顯。2.3印染廢水的處理在印染等工業(yè)排放的廢水中含有較多的染料、助劑、無機(jī)鹽以及纖維雜質(zhì)、酸堿等有害物質(zhì),同時(shí)也含有一系列的重金屬元素離子,如果直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的污染和破壞,而如果使用反滲透技術(shù)對(duì)排放的污水進(jìn)行有效地處理,可以緩解廢水對(duì)環(huán)境的污染。
2.4膜集成工藝處理廢水
近年來,膜技術(shù)廣泛應(yīng)用于廢水中,較常用的膜技術(shù)主要有微濾、超濾以及反滲透等。集成膜處理具有流程簡單、運(yùn)費(fèi)低、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。利用微濾或超濾處理二季廢水可以有效地出去水中的懸浮物、膠體以及病毒等雜物,出水可達(dá)到雜用水標(biāo)準(zhǔn)。納濾、反滲透則可以處理三級(jí)廢水,有效地去除廢水中的有機(jī)物及有害物質(zhì),出水可達(dá)自來水的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)微濾膜過濾和反滲透膜處理之后出水水質(zhì)可達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。
三、環(huán)境工程中反滲透技術(shù)的未來展望
3.1研究新材料
為了進(jìn)一步的提高反滲透技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益就必須研制出性質(zhì)更好、更耐壓、更耐熱、更具抗氧化性等更容易清洗的膜。
3.2創(chuàng)新工藝流程
為使反滲透技術(shù)在未來走的更遠(yuǎn)更好,就需要開發(fā)和研制新的反滲透過程中新的膜的分離方法,開發(fā)出反滲透膜分離過程和其他膜分離方法聯(lián)合使用的工藝流程。如將膜與吸附結(jié)合在一起,反滲透與蒸發(fā)相結(jié)合等多種方式。
3.3開發(fā)新的膜分離過程以及膜反應(yīng)過程
在對(duì)反滲透技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)可以將傳統(tǒng)的分離技術(shù)與新型的膜分離相結(jié)合,也可以將膜分離與反應(yīng)過程相結(jié)合的膜反應(yīng)過程。提高反滲透膜的使用時(shí)間。
結(jié)束語
隨著人們對(duì)反滲透技術(shù)理論知識(shí)的不斷深入,以及在實(shí)際操作中對(duì)反滲透技術(shù)的不斷改進(jìn)與發(fā)展,反滲透技術(shù)會(huì)發(fā)揮它在環(huán)境工程中的積極作用,從而更好地改善環(huán)境,更好地為人類謀福利。
作者:楊宇嵩 王碧文
級(jí)別:CSCD期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
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