反渗透膜在水处理中的研究进展

李 晋

（天津中水有限公司 天津 300384）

水资源是人类赖以生存的主要环境资源之一，随着社会的发展，水源质量呈现极度恶化趋势，可用水存储量逐年降低，水处理已经成为受到广泛关注的重点问题之一。当前人们的社会活动与工业生产中会产生大量的废水，对这些废水进行处理和回收，转化为可饮用的生活用水是解决水资源问题的一个重要途径。反渗透膜过滤技术即为一种先进的水处理技术，该技术应用中不需要进行化学反应，也不会产生多余的有害物质，对环境友好，具有广阔的应用前景。

1 反渗透膜及其工作原理

反渗透膜是一种对物质渗透具有选择性的半透膜，这种膜可以允许混合液体中的溶剂按照特定的方向透过薄膜，而将溶质阻止在薄膜的另一侧。被污染的水中通常含有多种杂质或溶解盐，若将其放在反渗透膜的一端，并对其施加压力可以促使该溶液中的水透过反渗透膜到达另一端，实现水处理，获得高质量的纯水，达到净化的目的。

反渗透膜的制备可以通过多种材料实现，不同的材料所具有的性能不尽相同，目前常用的制模材料有纤维素酯、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素类；聚苯并咪唑、聚苯并咪唑酮、聚酰亚胺类；聚芳香酰胺类等。

2 膜材料的选取

反渗透膜的性能直接决定污水废水的处理效果。因而在应用反渗透技术对污水废水进行过滤时首先需要考虑的问题就是膜材料的选择。反渗透膜按照所使用的材料可以分为无机与有机两类高分子材料。但是鉴于无机高分子材料应用成本较高，故目前常用的反渗透膜大多使用有机高分子材料制作而成，其主要材料为芳香聚酰胺类以及醋酸纤维素类。

实际废水处理中选取膜材料时可以综合考虑以下几方面因素：废水的组成成分、所处理废水的温度与pH值、膜材料构成的反渗透膜的机械强度与化学特性等。应用中，必须选择与应用需求相匹配的反渗透膜。

目前常用的反渗透膜有以下几种。

（1）酸纤维膜。酸纤维膜是唯一一种对氯离子具有抗性的膜，其脱盐率可超过百分之九十五。除此之外，其耐污染性也较强，但是不宜承受微生物的侵蚀，因而降解率较高，使用一段时间后其脱盐效果会明显下降。当所过滤废水的酸碱性超过一定范围时，酸纤维膜还产生分解现象。其最佳应用pH值为pH5到pH6之间。

（2）聚酰胺膜。聚酰胺膜的抗氯性很差，容易受到氯或其他氧化剂的侵蚀从而降低对废水的过滤性能。但是这类膜对微生物的抗性较好，不易被水解，故其使用期限相对较长。其使用环境为污废水酸碱度在pH4到pH11之间，水温在40度以内。

（3）复合膜。复合膜使用了多种有机高分子材料制作而成，故其性能较为均衡，具有多种属性。具体来说，其可以在1.6MPA左右的低压环境下使用，能够继承酸纤维膜的耐氯性和聚酰胺膜的耐微生物性，虽然纵向对比而言，性能有所降低，但是横向比较来看，性能均衡，比单独使用某种材料的反渗透膜的缺点有所弥补。其可以在pH值在2到12的范围内使用，应用范围广泛，但是在长期使用中，其匹配PH值为5到9。

3 反渗透膜及其相关技术在水处理中的应用

3.1 废水处理

废水处理是反渗透膜的另一个核心应用方向，通过反渗透技术可以有效处理电厂、印染厂产生的含重金属或含油废水，还可以对城市污水、垃圾渗滤液等进行处理，实现水资源的在回收。

火电是我国的主要电能生产方式之一，在火电发电过程中会使用到大量的循环冷却水，这些水中通常会含有多种杂质，水浊度较高，若直接排放会对环境造成污染，配合使用中空纤维超滤膜元件和聚酰胺复合反渗透膜可以将循环冷却水处理为水浊度低于0.02NTU，污染指数低于0.7的可再利用水。

印染厂产生的废水中含有大量的盐离子，色度离子等物质，使用超滤和反渗透双膜技术可以将废水中的有机物、盐离子等滤除，且其产水化学耗氧量不高于10毫克每升，水处理效果明显。

传统的对含有重金属的废水处理工艺中需要添加化学药剂，这不仅会造成二次污染，且处理操作要求较高，使用反渗透膜和多级反渗透技术对这些废水进行处理可以较好的去除废水中含有的重金属元素。

城市垃圾渗滤液中含有的成分较多较复杂，传统的生物处理方法所能够达到的处理效果有限。使用聚酰胺反渗透膜对其进行处理可将垃圾渗滤液净化到可排放的指标，实现对垃圾渗滤液的处理。

3.2 纯水生产

纯净水在生活饮水以及工业生产和制药中有着广泛的应用，这类应用对水的要求较高，使用反渗透膜进行水处理需要符合必要的生产标准。

由于超纯水生产工艺相对较为成熟，故在超纯水生产中可以使用相应的渗透膜组件反渗透系统可以控制水通量达到650m3/h，产生导电率为0.3μS/cm的超纯水。水处理过程中出现的膜污染问题可以通过化学清洗的方法解决。目前较为常用的纯水处理系统为反渗透-电去离子拖延系统。

在工业用水生产方面，为满足使用需求，国内相关研究人员提出了使用超低压卷式复合膜组件的方式搭建反渗透系统的方案，该方案中的渗透膜单膜产水量可达41.4立方米每天，而截留率不低于99.7%，完全可以满足烧碱工业生产用水需求。此外，氯碱工业生产中需要对生产过程中的水中的Ca2+、Mg2+等离子进行滤除因而可以使用PVD反渗透膜对其进行脱除处理，同时保证对氯化钠具有较低的截留率，实现氯碱工业生产的水处理提纯。

在制药生产中，使用超低压聚酰胺复合渗透膜组件离子分离系统，应用二级反渗透法对制药生产过程中所需的纯水进行制取可以达到较好的制取效果，这种水处理方案在经过二级反渗透后的回收率不低于80%，对于药企所带来的经济效益较为明显。

4 结语

反渗透膜的水处理效果好，应用简单方便，对环境污染小，是一种具有广阔应用前景的水处理方法。随着反渗透膜技术研究的深入，反渗透膜组件可以获得更低的能量损耗、抗污染能力以及耐高温高压等能力，可适用领域和范围将得到进一步拓展。

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