水处理中的“法器”——膜技术

保护水资源是我们每个人的责任

水是生命之源，在维持生命延续的过程中扮演着重要角色，加强水资源的利用对于生态环境的保护具有重要意义。而如今，随着经济社会发展，城市化进程加速，大量未经充分处理的工农业废水、生活污水直接排入河道，远超出河道的自净化能力，从而导致出现水体溶解氧下降、富营养化、水生生物群落简化、水体黑臭等状况。水污染问题严重影响人与自然的可持续发展，威胁生态和人类生命安全。

膜分离技术是一种新型且高效的分离技术，利用分离膜的选择性，在膜两侧推动力的作用下，实现待处理体系的分离、浓缩或纯化。可以有效处理水中重金属离子，水中悬浮物、细菌，胶体及油污等各类有害物质。超滤、微滤、纳滤和反渗透是水处理领域应用最广泛的膜技术。由于膜技术的分离效率十分优异，与传统水处理技术相比，膜处理技术能够有效节省资金，同时降低能源的消耗，在实际操作过程当中操作也较为简单，所以堪称水处理中的“神器”。

1.微滤膜

微滤膜在工作过程当中，其主要推动力依靠的是静压差。微滤膜其利用筛网过滤介质膜分离水中的杂质。微滤膜允许大分子和溶解性固体等通过，但会截留悬浮物，细菌，及大分子量胶体等物质。微滤膜作为一种均匀的多孔薄膜，其厚度一般介于90～150μm，过滤的粒径大小控制在0.025～10μm。微滤膜根据材料的不同可以分为无机膜和有机高分子膜，其被广泛运用于医药行业的过滤除菌、食品行业用于各类饮品的澄清、油漆行业、生物技术工业、水库，江河等地表水中杂质的去除。

2.超滤膜

超滤膜及过滤颗粒的直径大小，一般来说在 5～10nm 之间，其过滤粒径处在微滤膜和反渗透膜之间，依靠 0.1～0.5MPa 静压差驱动，一些大分子和胶体会在静压差的驱动之下形成浓缩液，从而实现对溶液的分离净化。超滤膜的功能就已经很强大了，能够将水中含有的水蚤、藻类有效去除，还可消除水中的原生动物及病菌微生物，有效分离悬浮物及各种杂质，还可改善水浊度、去除氨氮，使饮用水的质量达到摄入标准，从而满足居民对水质的高要求。

3.纳滤膜

正如名字一样，能截留物质的大小约为纳米，它的孔径在1nm以上，一般1-2nm。是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。

4.反渗透膜

反渗透膜的工作原理是通过渗透过程的逆反操作，将压力差作为推动力是原来液体中的溶剂，渗透到半渗透膜的另一面，反渗透膜工作压力介于 1～10MPa 之间。在此过程当中，原水渗透压是决定性因素。就当前来看，其应用的主要场景在海水淡化、纯水生产等领域，这些领域涉及电力、市政、医药等诸多行业。

除此之外还有电渗析膜等一些功能膜，现在为了进一步提高膜技术在水处理方面的效能，满足现实中的各种复杂环境，满足多样化的市场需求。人们开发出了膜组合工艺，将不同功能的膜进行有效地组合起来，并与其他水处理技术的联合应用，与多元化的消毒技术进行整合来应对污水中复杂的污染物。实现水资源的高效净化及病菌、微生物的有效去除。

但就在当前发展膜技术的过程当中，仍有许多方向需要努力，像减低成本，抵御污染，延长寿命，对高浓度酸碱物质的耐受性以及对于高温环境的耐受性等方面。这对膜本身材料提出了新的考验，也需要我们的膜技术研发人员继续努力，用以保护我们赖以生存的水资源。