膜技术在污水处理中的应用

渗析和电渗析

1渗析

渗析(Dialysis，简称D)是溶质在自身的浓度梯度作用下，从膜的上游传向膜的下游的过程。

渗析是最早被发现并研究的膜分离技术，但因为受到本身体系的限制，渗析过程进行缓慢，效率低下，渗析过程的选择性不高，因此渗析过程主要用于脱除含有多种溶质溶液中的低分子量组分，如血液渗析，即以渗析膜代替肾来去除尿素、肌酸酐、磷酸盐和尿酸等有毒的低分子量组分，以缓解肾衰竭和尿毒症患者的病情。

2电渗析

电渗析(Electrodialysis，简称ED)是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜对溶液中的阴阳离子的选择性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。

双极膜技术

1双极膜介绍

双极膜(BPM)是一种新膜，通常是由阴离子交换层、阳离子交换层复合而成的一种复合型离子交换膜，也可以在阴膜、阳膜之间加入第三层物质促进水的解离，成为阴离子交换层、阳离子交换层、中间反应层构成的三层结构。在直流电场的作用下，双极膜可以将水解离，在阳膜、阴膜两侧分别产生H+和OH-。

2双极膜的应用

含氟废液的处理及有价氟的回收

在氟碳工业及铀工业(UF6)的生产中，排放的废气废水中含有的氟和有机酸的质量分数是50～500×10-6，通常需要用KOH中和才能完全除去，结果生成的KF溶液含有许多重金属(如铀、砷等)和微量放射性物质，还需用Ca(OH)2与KF反应再生KOH并生成不溶性的废料。这种方法导致有价氟的损失，且给用户留下如何处理含放射性物质的Ca(OH)2废料问题，如果采用双极膜电渗离解技术可直接将KF转化为HF和KOH，不仅能回收高价值的氟，且可避免石灰的使用，并减少废渣的处理量。

双极膜用于酸、碱废液的净化和回收

工业生产会产生很多酸碱废液，如离子交换树脂再生废液、酸洗废液、铅蓄电池废液、造纸厂废液等。为减轻对环境的污染，这些废液必须经过必要的处理才能排放，但处理工艺复杂，资金耗费大。双极膜电渗析工艺为这类废液的处理提供了一种很好的解决办法。1986年我国在浙江省邮电印刷厂安装了一套电渗析和离子交换联合设备，用于处理含铜废水，经处理后的废水含铜量为100mg/L，pH值为6～7，达到允许排放的标准。

生活污水处理

生活污水一般用生物降解/化学氧化法结合处理，但氧化剂的用量太大，残留物多。若在它们之间加上纳滤环节，使能被微生物降解的小分子(相对分子质量<100)透过，而截留住不能被微生物降解的大分子(相对分子质量>100)。大分子物质经化学氧化器处理后再进行生物降解，这样就可充分利用生物降解性，节约氧化剂和活性炭用量，降低最终残留物含量。

饮用水净化

随着水污染加剧，人们对饮用水水质越来越关心。试验证明，双极膜纳滤法可以去除消毒过程中产生的微毒副产物、痕量的除草剂、杀虫剂、重金属、天然有机物及硬度、硫酸盐及硝酸盐等。同时具有处理水质好且稳定、化学药剂用量少、占地少、节能、易于管理和维护的优点。

含重金属废水的处理

在电镀加工和合金生产中，经常需用大量水冲洗，这些清洗水含有浓度相当高的重金属，有镍、铁、铜和锌等。为了使这些含重金属的废水符合排放要求，一般的措施是将这些重金属处理成氢氧化物沉淀除去。如果采用纳滤膜技术，不仅可以回收90%以上的废水，使之纯化，同时使重金属离子含量浓缩10倍，浓缩后的重金属具有回收利用的价值。

食品工业废水处理

N-P型复合双极纳滤膜对一价盐和二价盐有着明显的分离作用，显著降低废水中的COD含量，达到环保要求。

双极膜展望

双极膜作为一种新型膜，以其独特的优点，为解决环境工程中存在已久的一些技术难题提供了许多新的思路和解决办法。继续开发高性能的双极膜，改进膜的制备工艺，降低膜的生产成本，深入开展机理研究，研究膜中离子迁移及水传递的机理，研究高性能双极膜材料及制备，拓宽应用领域，具有深远的意义。

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