膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術(shù),它的*大特點(diǎn)是分離過(guò)程中不伴隨有相的變化,僅靠一定的壓力作為驅(qū)動(dòng)力就能獲得很高的分離效果,是一種非常節(jié)省能源的分離技術(shù)。膜分離法是利用特殊的半透膜將廢水分開(kāi)進(jìn)而使某些溶質(zhì)或溶劑滲透出來(lái)的方法的統(tǒng)稱。常見(jiàn)的膜分離法主要有微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透汽化等方法。
(1)與常規(guī)過(guò)濾相比,微濾屬于精密過(guò)濾,它是截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲(chóng)、隱孢子蟲(chóng)、藻類和一些細(xì)菌等,而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質(zhì)都能透過(guò)膜的分離過(guò)程。微濾操作有死端過(guò)濾和錯(cuò)流(又稱切線流)過(guò)濾兩種形式。死端過(guò)濾主要用于固體含量較小的流體和一般處理規(guī)模,膜大多數(shù)被制成一次性的濾芯。錯(cuò)流過(guò)濾對(duì)于懸浮粒子大小、濃度的變化不敏感,適用于較大規(guī)模的應(yīng)用,這類操作形式的膜組件需要經(jīng)常進(jìn)行周期性的清洗或再生。微濾膜分離過(guò)程是在流體壓力差的作用下,利用膜對(duì)被分離組分的尺寸選擇性,將膜孔能截留的微粒及大分子溶質(zhì)截留,而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶質(zhì)透過(guò)膜。
(2)超濾是在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的篩孔分離過(guò)程,它介于納濾和微濾之間,膜孔徑范圍在1nm~0.055m之間。*早使用的超濾膜是天然動(dòng)物的臟器薄膜。直至20世紀(jì)70年代,超濾從實(shí)驗(yàn)規(guī)模的分離手段發(fā)展成為重要的工業(yè)分離單元操作技術(shù),工業(yè)應(yīng)用發(fā)展十分迅速。超濾所分離的組分直徑為5nm~10m分,可分離相對(duì)分子質(zhì)量大于500的大分子和膠體。這種液體的滲透壓很小,可以忽略。因而采用的操作壓力較小,一般為0.1~0.5MPa,所用超濾膜多為非對(duì)稱膜,通常由表皮層和多孔層組成。表皮層較薄,其厚度一般小于1所用,其膜孔徑較小,主要起篩分作用。多孔層厚度較大,一般為125主要左右,主要起支撐作用。膜的水透過(guò)通量為0.5~5.0m /(m .m)。
(3)納濾膜分離在常溫下進(jìn)行,無(wú)相變,無(wú)化學(xué)反應(yīng),不破壞生物活性,能有效地截留二價(jià)及高價(jià)離子和相對(duì)分子質(zhì)量高于200的有機(jī)小分子,而使大部分一價(jià)無(wú)機(jī)鹽透過(guò),可分離同類氨基酸和蛋白質(zhì),實(shí)現(xiàn)高分子量和低分子量有機(jī)物的分離,且成本比傳統(tǒng)工藝低,因而被廣泛應(yīng)用于超純水的制備、食品、化工、醫(yī)藥、生化、環(huán)保、冶金等領(lǐng)域的各種濃縮和分離過(guò)程。
(4)反滲透膜分離過(guò)程可在常溫下進(jìn)行,且無(wú)相變、能耗低,可用于熱敏感性物質(zhì)的分離、濃縮;可以有效地去除無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)小分子雜質(zhì);具有較高的脫鹽率和較高的水回用率;膜分離裝置簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;分離過(guò)程要在高壓下進(jìn)行,因此需配備高壓泵和耐高壓管路;反滲透膜分離裝置對(duì)進(jìn)水指標(biāo)有較高的要求,需對(duì)原水進(jìn)行一定的預(yù)處理;分離過(guò)程中,易產(chǎn)生膜污染,為延長(zhǎng)膜使用壽命和提高分離效果,要定期對(duì)膜進(jìn)行清洗。
(5)電滲析法是在直流電場(chǎng)的作用下,利用陰離子或陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子進(jìn)行選擇性透過(guò),使陰、陽(yáng)離子定向遷移,從而實(shí)現(xiàn)水體中的溶質(zhì)與水分離我國(guó)的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與*水平尚有較大差距。
(6)滲透汽化*先由Kober于本世紀(jì)初提出,是近年來(lái)發(fā)展比較迅速的一種膜技術(shù),它是利用膜對(duì)液體混合物中各組分的溶解性不同,及各組分在膜中的擴(kuò)散速度不同從而達(dá)到分離目的。原則上,滲透汽化適用于一切液體混合物的分離,具有一次性分離度高、設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)污染、低能耗等優(yōu)點(diǎn),尤其是對(duì)于共沸或近沸的混合體系的分離、純化具有特別的優(yōu)勢(shì),是*有希望取代精餾過(guò)程的膜分離技術(shù)。