环境工程中反渗透技术的应用

环境工程中反渗透技术的应用

王敏

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摘要:当前，环境保护工作获得了比较广阔的发展空间，受到了社会的广泛关注，也促进了先进技术的应用，其中，以反渗透技术为典型代表。环境工程的实施能够推进经济建设，实现可持续发展目标。在环境工程中，科技的应用能够充分保证工程效果，其中，反渗透技术的应用具有重要的现实意义。

关键词:环境工程；反渗透技术；环境破坏

在社会发展进步和经济快速增长的背景下，环境破坏的问题变得越发严重，人类的长远发展受到了比较严重的威胁，以水资源污染为主要代表。反渗透是当前广泛应用的一种技术，能耗低、操作简单，并且不会产生二次污染。反渗透技术也是一种特殊技术，主要利用膜两侧产生的静压差，克服溶剂渗透压，然后运用反渗透膜对物质进行截留，进而实现有机物的有效分离。因此，在环境工程中，应积极应用反渗透技术。

1反渗透膜中的几种分离机理

在反渗透系统中，反渗透膜是其最为重要的一项组建，主要包括荷电膜以及费荷电膜。在反渗透膜中主要有以下几种透过机理:

1.1溶解——扩散模型

溶解一—扩散型的分离机理是有Riley 与Lonsdale等提出。此模型使半透膜被看成完全致密的一种中性界面。水和溶质通过膜的完成需要从两个阶段来进行。首先是水和溶质吸附溶解到膜材质表面，然后使水和溶质通过在膜里的扩散与传递最后通过膜。从溶解到扩散这整个过程中，控制步骤主要在于扩散。溶解扩散这一模型较为有力地表明了压力是溶剂透过的推动力，浓差扩散是溶质透过的推动力。

1.2氢键理论

由Ried等提出的氢键理论主要是将醋酸纤维膜视作某种高度有序矩阵结构的聚合物。-旦水融入醋酸纤维膜的非结晶部分之后便会与羧基的氧原子产生氢键继而形成结合水。水分子是可以从某个氢键位置向另一个位置移动的。若有来自于外界的压力，水分子便会由上至下依次通过一连串的断裂以及形成氢键来进行位置移动，然后很快传递通过聚合物一直到从膜的表皮层脱离，之后再进人到多孔层。因为膜的多孔层中含有许多毛细管水，这样一来便可以促使水分子能够顺利通过。

1.3优先吸附——毛细管流动模型

优先吸附-—毛细管流动模型是将反渗透当成微细多孔结构物质，其基础是吉布斯自由能吸附方程，该模型认为膜对溶液中溶质的排斥是因为膜自身的化学性质，丛而导致与膜靠近的浓度梯度下降迅速，继而在溶液膜的界面上构成:一层被膜所吸附的纯水层。纯水层的厚度受到界面性质的影响，通常有单分子层与多分子层，约为1至2个分子的厚度。由于受到反渗透的压力，从而导致纯水层中水分子不停地通过反渗透膜，而盐类物质却一直遭到膜的排斥，尤其是当离子的化合价强时，就会进一步加剧排斥效应。

2环境工程中的反渗透应用

因为在反渗透膜分离法中，当分离效率越高，操作起来就会越容易且还具有占地面积小、运行费用低、耗能低等有点。另外，当膜与膜组件的性能提高的时候，反渗透技术将会更加频繁被应用于环保领域，例如石油化工、纺织工业、废水处理、造纸厂以及纸浆等等。

2.1城市垃圾的渗滤液处理

在城市中，用于垃圾填埋场的渗滤液有着水质复杂且变化量大的特性，其中含有质量浓度高的COD 与 BOD，且有着较高的氨氮及金属含量。在我国，城市中的垃圾渗滤处理主要是采用生物处理。因为反渗透技术可以对污水中的溶解态的无机污染物以及有机污染物进行有效的截流，所以近些年来被广泛运用。在用反渗透技术处理填埋场渗滤液方面，Angelo等用Sw30-2521型卷式膜对意大利的Pietramelina垃圾填埋场的渗滤液进行了中试，我们从实验中可以看出:第一，渗滤液的COD增加到1749mg/L的时候，渗透量便会有很大幅度的降低；第二，当操作压力由2x10Pa增加到5.3×10Pa的时侯，渗滤液的COD的去除率将会上升2%。另外，北京某环保科技公司曾经采用RO502型DT-RO设备对北京的各个填埋场(六里屯垃圾填埋场、阿苏卫垃圾填埋场等)进行了渗漏液实验，结果表明，RO502型DT-RO设备有着很强的水质适应性，具备足够的能力对我国的渗滤液进行处理。

2.2印染废水的处理

纺织、印染，染色所产生的废水，不仅仅水量大，而且色度浓，成分复杂，若是对之进行直接排放将会对环境造成严重的污染。反渗透对于脱除染色槽废水中的离子与大分子能够进行很到的处理，据相关报道中显示40ml/d反渗透设备用来处理变化性强的废水，通常是棉纺及其与合成纤维的混合染色废水。因为存在着分散染料，所以预处理主要有铝凝聚以及将ph值调节到5-6，然后采用由二级组成的错流微滤设备，第一级苦咸水用膜具的脱除率大于96%，颜色脱除率90%，总碳脱除率87%，第二级脱除率大于98%，颜色脱除率94%。所以，再度用于染色车间的渗透质量同自来水的质量相差并不远。

2.3膜集成工艺的废水处理

集成膜处理工艺的优点在于占地少.维护少，系统稳定.化学使用量少等。近几年来用来处理污水的膜技术有超滤﹑微滤纳滤以及反渗透等。二级废水在微滤与超滤的处理之下将可以将水中的细菌，病毒、胶体等去掉，从而达到杂用水的标准。三级废水在纳滤或是反渗透的进一-步处理之下将可以有效区中其中的有机物会让有害矿物质，经过处理的三级废水便能够达到自来水的标准。美国处理了三级污水后进行了进一步的高级深度处理，经过上述的三级处理后的水再经过微滤膜过滤以及反渗透膜处理便可以达到软用水的标准。

3环境工程中反渗透技术的未来展望

首先，未来促进反渗透技术的进一步发展，无疑要对新的材料与工艺进行进一步的研究与开发，从而使反渗透分离技术对经济效益的增加.竞争能力的提高以及应用范围的扩大都有着更进一步的推动作用。所以，所研制的膜要具备更好的耐压性、耐碱性.耐热性、酎酸性、以及抗污染，抗氧化等功能，同时还要使之更易于清洗；其次，加强反渗透分离过程同各种膜分离方法联合使用的开发与研制。例如将吸附同膜分离结合起来，蒸发同反渗透结合起来，离子交换树脂同反渗透膜技术结合起来，冷却同膜分离结合起来等等各种结合方式。第三，加强传统分离技术同膜分离相互联合的新型膜分离过程的开发与研制。例如，膜蒸馏，膜萃取，亲和膜分离以及传递的促进等等。第四，加强膜分离同反应过程相结合的膜反应过程的研制与开发。另外，为了进一步减少膜污染还可以对膜组件进行改善，从而使清洗的效果得到提高；还可以对反渗透的预处理方法、氯化以及脱氯化加以改善，从而使反渗透膜的元件得到有效保护，进而使其使用寿命又能够有所增加。

4结语

反渗透技术的应用较大程度地改善了人们的生产、生活。当前，节能环保是人们比较关注的话题，反渗透技术的应用能够推动节能环保的实现。在环境工程中，反渗透技术的应用能够促进水处理成效的提升，和传统模式下的污水处理技术相比，更具前沿性。在应用时，需结合实际情况，采用有针对性的方法，使反渗透技术充分发挥自身优势，使环境工程获得更长远的发展。

参考文献

[1]洪鹤立.环境工程中反渗透技术的应用实践探讨[J].现代盐化工,2020,47(05):77-78.

[2]胡兴亿.环境工程中反渗透技术的应用[J].科技视界,2018(16):26-27.

[3]马天翔,刘鹤.环境工程中反渗透技术的应用[J].黑龙江科技信息,2013(16):22.