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目前水处理是膜分离技术的主要应用领域,约占其市场份额的85%,另外15%应用于工业生产及其他领域。与传统技术相比,膜法水处理具有诸多优势:膜分离过程中不发生相变,能耗较低;在常温下进行,不消耗热能;不需要投加其他物质,不带入二次污染物,节省原材料和化学药品;分离和浓缩同时进行,可回收有价值的物质;分离装臵简单,操作容易,运行稳定,易于实现自动化控制;可达到更优质的出水水质等。
从产业应用来看,一般可以从制造材质、膜形状和孔径尺寸等维度对膜进行分类:
根据制造材质不同,膜可分为无机膜和有机膜。无机膜主要是陶瓷膜,玻璃膜,金属膜,其过滤精度较低,选择性较小;有机膜由高分子材料加工而成,如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、醋酸纤维素(CA)等,由于有机膜过滤精度较高,选择性大,广泛应用于水资源化领域与工业特种分离等领域。目前大型水处理方案中使用较多的为偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)材质制作的微滤/超滤膜元件,反渗透膜的制造材质多为醋酸纤维素(CA)等。
按照制造材质,对膜进行分类
根据不同形状,膜可以分为中空纤维膜、平板膜、管式膜和卷式膜。膜的形状是由制作和装配工艺决定的,中空纤维膜在水处理应用领域使用广泛,平板膜一般仅在水资源化领域中的部分工艺中使用,如部分膜生物反应器(MBR)中,管式膜则主要用于垃圾渗滤液处理和高固含量液体分离。
中空纤维膜在水处理中应用广泛;平板膜常用于膜生物反应器
按照孔径尺寸由大到小,可把膜分为微滤(Microfiltration,MF)膜,超滤(Ultrafiltration,UF)膜,纳滤膜(Nanofiltration,NF)和反渗透(ReverseOsmosis,RO)膜。过滤效果随孔径尺寸缩小层层递进,微滤膜可用来去除悬浮颗粒物,细菌,部分病毒和大尺寸胶体;超滤膜能够去除胶体,蛋白质,微生物和大分子有机物;而如果要去除溶解性盐和分子量大于100的有机物则需要使用反渗透膜。目前在水处理领域,应用较多的是超滤膜、微滤膜和反渗透膜。
膜过滤效果随孔径尺寸缩小层层递进
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