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水处理膜技术的发展思考司翻翻

发表时间：2021/8/9 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：司翻翻

[导读] 水处理膜技术是现阶段较为先进的水资源净化技术，能够满足民用水的根本需求，在水处理领域具有较为广阔的应用前景。

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摘要：水处理膜技术是现阶段较为先进的水资源净化技术，能够满足民用水的根本需求，在水处理领域具有较为广阔的应用前景，因此，深入研究水处理膜技术的发展现状以及其未来应用趋势对于提升我国民用水处理水平有着十分重要的意义。
关键词：水处理膜技术；发展；现状；思考
        1 水处理膜技术国内外发展现状
        1.1 国外水处理膜技术发展概述
        国外的水处理膜技术大多是由发达国家掌握，由于起步较早，研发实力更强，现在已经开发了多种膜工艺体系，足以覆盖所有主要的市场需求，针对一些科研实力稍弱的国家，这些发达国家的企业早已凭借其先进的水处理技术占据了大部分的市场，并且随着这些发达国家对水处理膜技术的进一步研发，市场份额也在进一步的被拓展。由于中国人口众多，市场体量大，国内的公司大多处于起步状态，无法满足这么大的市场需求，因此一部分外国企业已经进入了中国市场，并占据优势。美国科氏公司有着全球最完善的产业链，无论是高精度还是低精度的膜产品都能覆盖到，已经研发了如卷式超滤膜、卷式反渗透膜、纳滤膜等产品。
        1.2 国内水处理膜技术发展概述
        国内的水处理膜技术发展较慢，但也有了较为明显的特色，由于市场需求广泛，国内的企业从各个方向展开研发，并且为了不互相抢占份额，在研发出较为先进的产品后，还可以和国外的公司竞争，现如今随着中空纤维膜、反渗透膜的研发和生产，标志着我国在水处理膜技术方面已经可以接近发达国家的水平。
        2 水处理膜技术产品
        第一，微滤膜，特点是有着微孔过滤膜，过滤粒径在0.025～10μm，一般将其置入压力0.01～0.1MPa的过滤设备中，使得溶液中符合条件的杂质被分离。
        第二，超滤膜，过滤粒径在5～10nm，小于微滤膜，但高于反渗透膜，一般将其置入压力在0.1～0.5MPa的过滤设备中，主要负责过滤大于500的大分子、胶体和蛋白质类型的细菌。
        第三，反渗透膜是，将渗透过程逆向操作，推动原溶液向膜的另一侧渗透，过滤设备压力处于1～10MPa之间，多数取决于原水渗透压，主要应用于海水淡化，纯水生产中。
        第四，纳滤膜，以反渗透膜为基础，加上一些其他膜组成的复合膜产品，过滤粒径在0.1～1nm之间，小于超滤膜，但高于反渗透膜，过滤设备压力处于0.5～1MPa之间，能够过滤超滤膜无法过滤的大分子有机物。
        第五，电渗析膜，不在工作于压力差，而是电力差下，过滤设备中充斥着直流电场，用离子交换膜将电解质从水溶液中分离，以此方式进行饮用水的净化提纯。
        3 我国水处理膜技术存在的问题
        我国与发达国家相比仍有差距。虽然目前我国已经吸取了很多国外企业的经验教训，并且和几个国外企业进行了合作，但是核心技术方面还是有很大的不足，导致产品的完成度和性能与国外的产品无法相提并论；并且国外的先发优势使得他们占据了较多的市场份额，产业链的完善使得他们可以大批量的生成膜产品，未来我国在水处理膜技术方面的路还要走很远。城市居民饮用水的来源广泛，包括湖泊，河流，地下水和海水淡化。这么多的来源中，河流和地下水极容易遭受到工业废水的污染；湖泊水质容易受到含有较多杂质的降雨的影响；海水的淡化难度则更大。

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复杂多变的水质使得自来水厂或海水淡化工厂的膜适应能力有限，导致净化程度不够，难以达到民用水的标准。水处理膜极易受到水质的污染，每种膜有它独自的过滤范围，然而水质是复杂的，水中的微生物繁殖的产物经常会造成膜污染，使得膜的二次利用效果逐渐变差，从而缩短了寿命；而膜的清洗又极其繁琐，清洗成本逐次增加，最终导致膜的使用成本增加大，经济效益减少。
        4 水处理膜技术未来发展趋势
        4.1 提高水处理膜技术制造工艺水平
        膜材料至关重要。一切的理论成果都要作用于物理层面的产品上才能发挥出其效果。在未来的发展中，膜技术相关公司需要在膜制造方面有所创新，大体上分为三点：首先是降低材料成本，膜材料的选择方向很多，研发人员应该大胆做出实验尝试，探究材料的综合性价比，在保证膜性能的前提下，尽量减少生产成本，当大规模推广开来后，才会有更多的企业有入行的资本，行业人员增多会使得竞争力加大，市场的选择会推进新技术的研发，这才是一个正向的发展方式；其次是延长膜材料的使用寿命，在生产的时候注意选择合适的生产工艺，保证每种膜的过滤孔不会轻易被污染，化学吸附物质选择容易被清洗的材料，制作时选择合适的方法比如热致相分离法，在高速热交换后，使得生物膜的孔隙率提高，促进高分子溶液分相效率；最后是丰富水处理膜的种类，不同的水质净化需要不同的水处理膜，企业选择多方面的研发，可以提高竞争力，增加企业在水处理方面的效益。
        4.2 提升水处理膜的性能
        第一，提升抗污染性能。前文提到水处理膜在应用时候经常会受到污染，水质复杂的溶液中经常会含有微生物，它们繁殖的产物会吸附在水处理膜上，导致膜的堵塞，影响了膜的过滤效果。类似于超滤膜上通常还会带有化学物质对水做化学层面的过滤，如果超滤膜的抗污染能力较差，在使用过一次之后，再次使用时化学层面的过滤性能就会减弱，导致水溶液过滤后的质量提升不大，影响居民的日常生活。第二，提升膜通量。顾名思义就是对水处理膜上面的滤孔做合理的分布，为了减少滤孔的堵塞情况，应当进行多次试验，提升滤孔的有效分辨率，从而加强水处理膜的过滤效率。第三，提高机械强度。稳定性是衡量水处理膜优劣的重要指标，在实际使用过程中，水处理膜的使用环境经常是恶劣的。水质的复杂、环境高温的影响、重物拉伸的破坏，使得水处理膜经常会被破坏，增大了经济损失。未来需要生产更强化的水处理膜，用来应对不同的使用场景。第四，增加复合性。生产企业要将水处理膜增强性能，最好是将多种性能集中于一体，一膜多用，碰到多个使用场景也不需要使用多种膜，可以减少工程成本。
        4.3 拓展水处理膜的应用
        应用才是研发的归宿，技术的革新都是为了造福大众，拓展水处理膜的应用范围才是未来的发展重点。膜生产企业要注意实践，思考现如今民用水方面的需求，大方面比如饮用水的净化、海水淡化、生活污水的回收再利用；小方面比如园林的浇灌、街道洒水等。多种应用场景应该对应生产专用的水处理膜，海水淡化可以使用抗污染、抗氧化、能够处理有机物杂质的超滤膜；生活污水的循环可以使用能够处理含油废水的反渗透膜；饮用水的净化可以使用处理盐、无机物杂质的微滤膜；再加上其他情况可以选择耐高温的生物膜、耐酸、耐碱的生物膜等等。将微滤膜、超滤膜、生物膜等最大化利用，才能够提升企业的效益，降低能源损耗。
参考文献
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