超滤膜在废水处理中的应用现状.docx

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1、毕业论文（设计）论文题目超滤膜在废水处理中的应用现状学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师佳木斯大学学术诚信承诺本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得佳木斯大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：_ 日期：_关于论文使用授权的说明本人完全了解佳木斯大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部

2、分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。签名：_ 导师签名：_ 日期：_佳木斯大学本科毕业论文（设计）超滤膜在废水处理中的应用现状摘要：随着水环境污染日益严重以及人们对饮用水水质要求的不断提高，饮用水安全已日益受到各国政府和人们的重视。如何有效去除水中的污染物对于提高给水水质以及保障人民健康具有重要意义。 膜分离技术具有分离效果好、无相变、能耗低、污染小、设备集成化程度高、可以连续运行操作等特点。 超滤介于微滤和纳滤之间，孔径为0.010.1m。能有效去除水中悬浮颗粒、胶体、细菌病毒、蛋白质、腐殖酸等污染物，同时成本低能耗少。 本文对超滤处理技术原理、超滤膜分离方法、超滤膜材料进行了

3、总结、分析了目前国内外超滤工艺的发展，总结分析了其在食品废水、造纸废水、放射性废水、含油废水、染料废水、重金属废水等领域的应用，希望能够对超滤膜在废水处理中的应用提供一定的理论基础。关键词：膜分离；超滤；废水；处理Application Status of Ultrafiltration Membrane in Wastewater TreatmentAbstract: with the increasingly serious pollution of water environment and the continuous improvement of peoples requiremen

4、ts for drinking water quality, the safety of drinking water has been paid more and more attention by governments and people. How to effectively remove the pollutants in the water is of great significance to improve the water quality and protect peoples health. Membrane separation technology has the

5、characteristics of good separation effect, no phase change, low energy consumption, small pollution, high degree of equipment integration and continuous operation. Ultrafiltration is between microfiltration and nanofiltration, and the pore size is 0.01-0.1 M. It can effectively remove suspended part

6、icles, colloids, bacteria, viruses, proteins, humic acids and other pollutants in water, and has low cost and low energy consumption. This paper summarizes the principle of ultrafiltration technology, ultrafiltration membrane separation method, ultrafiltration membrane materials, analyzes the develo

7、pment of ultrafiltration technology at home and abroad, summarizes and analyzes its application in the fields of food wastewater, papermaking wastewater, radioactive wastewater, oily wastewater, dye wastewater, heavy metal wastewater, etc., hoping to provide some theory for the application of ultraf

8、iltration membrane in wastewater treatment Basics.Key words: membrane separation; ultrafiltration; wastewater; treatmentIII目 录摘要IAbstract.II第1章 前言11.1 研究背景11.2 研究的目的与意义11.3 国内外超滤工艺研究进展12.4 研究的主要内容2第2章 超滤膜技术42.1 膜技术简介42.2 超滤膜简介42.3 超滤处理技术原理52.4 超滤膜分离方法52.5 超滤膜材料6第3章 超滤膜应用研究进展83.1 超滤膜在食品废水中的应用83.2 超滤膜

9、在造纸废水中的应用93.3 超滤膜在放射性废水中的应用113.4超滤膜在含油废水中的应用123.5超滤膜在其他废水中的应用12结 论14致 谢15参考文献16第 2 页第1章 前言1.1 研究背景随着水环境污染日益严重以及人们对饮用水水质要求的不断提高，饮用水安全已日益受到各国政府和人们的重视。如何有效去除水中的污染物对于提高给水水质以及保障人民健康具有重要意义。传统的混凝、沉淀、过滤和消毒处理工艺难以满足日益严格的水质要求，特别是对饮用水中污染物的去除一直是近年来水处理界研究的热点。因此，以膜分离技术为代表的饮用水深度处理技术正日益受到人们的重视1，2。膜分离技术具有分离效果好、无相变、能耗

10、低、污染小、设备集成化程度高、可以连续运行操作等特点。按照过滤精度的不同，常用的膜分离技术可分为：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等。反渗透和纳滤对污染物有很好的截留性能，但运行压力高，能耗较大。此外，反渗透和纳滤在去除有害物质的同时，也去除了水中一些对人体健康有益的微量元素，所以出水并不适合长期饮用。微滤的膜孔尺寸较大，主要用来去除水中的微生物和浊度，常作为反渗透和纳滤的预处理工艺。普通超滤可以去除胶体杂质、悬浮颗粒、部分细菌和病毒。但是，由于超滤膜的截留分子量较大，通常不能有效地去除水中的小分子污染物3。1.2 研究的目的与意义近代工业迅猛发展，城市化进程不断推进，

11、使得城市的生产生活方面的用水量和废水产生量不断上升，造成城市水资源日益短缺，水体污染严重。另一方面，更为严格的水资源保护和污染治理相关的法律法规不断出台，监控手段越来越丰富，惩罚力度逐年加大。这些，都促进了高端水处理技术的发展。超滤膜作为一种具有分离效果好、处理效率高、占地少、操作简便、易实现自动化控制等特点的水处理技术，其出水又可作为中水回用，因此得到了迅猛的发展4。膜材料经过了最近十几年的发展，已经具有了工业化生产能力，随着技术的不断发展，膜的质量会不断的上升，膜的价格会持续下降。最终会使得超滤膜在我国大规模的应用。1.3 国内外超滤工艺研究进展“日本21世纪膜计划”研究表明超滤膜过滤技术

12、能有效过滤地表水，达到市政用水的要求，后来日本东京的18个水净化厂通过试验说明超滤膜在饮用水处理方面有着很好的作用，可以代替絮凝、沉淀和沙滤等传统的固、液分离方法。美国通过对超滤膜净化市政给水的处理表明：没有预处理的超滤膜可以有效的去除浊度，短期的膜污染可以通过反冲洗，长期的不可逆的膜污染受膜聚合体类型影响5。南非在不同地区应用低压膜技术制造饮用水，中试研究显示超滤膜技术是一个简单有效的饮用水生产方法，采用的低压聚砜毛细管超滤膜能去除天然有机物、去色、减少部分细菌。许多缺水地区的市政给水都是地表水，这种地表水含有大量的致病微生物，主要可能导致婴儿的死亡率增高。超滤膜可以从水中去除细菌和病毒，所

13、以西班牙的巴伦西亚大学的化学与非政府机构开发研究超滤膜系统解决厄瓜多瓦的饮用水问题。美国的Winona等6人用中空纤维和切向流两种超滤膜进行试验，研究表明两种超滤膜都能截留60%以上的病毒，中空纤维超滤膜比切向流超滤膜更有优势。1987年，在美国的科罗拉多州基斯通，世界上第一座膜分离水厂建成投入使用，水处理能力为105m3/d。次年，在法国的阿蒙考特，世界第二座膜水厂，也是第一座超滤膜水厂建立了，以醋酸纤维素为材料的中空超滤膜。截至2006年，北美有250多个采用微滤和超滤的水厂，总水处理能力为110104m3/d，日本的总水量为400104m3/d。新加坡建成了一座超滤池，出水量27.5x1

14、04m3/d，世界UF总产量发展到800104m3/d7。超滤技术在我国起步相对较晚，2004年底，杭州湾新区建立了第一座给水厂，采用超滤-反渗透工艺，处理规模为3万m3/d。随后，天津杨柳青水厂、佛山市优质水厂、东营南郊水厂等超滤膜水厂接连出现。据不完全统计，截止到2013年6月底，我国投入、在建、拟建、招标的供水项目数达到52个，供水规模约为340万m3/d，其中已投入运营的项目31个，供水的规模为137万m3/d；在建项目16个，在建规模114.36万m3/d。自东营10万m3/d超滤水厂投产以来，在城市自来水中应用超滤已日益普遍；现国内最大的超滤水厂规模已达30万m3/d。据统计，经膜

15、滤的城市饮用水在美国已达10%，在我国虽然大规模应用时间较短，但处理量目前已超过1%8,9。2.4 研究的主要内容 利用检索法对近年超滤膜的发展、废水的现状及超滤膜在废水处理中的应用进行搜索下载，利用归纳整理法对超滤技术、超滤膜的发展、超滤膜原理、超滤膜的应用进行总结分析，主要分为以下几点：超滤膜在食品废水、造纸废水、放射性废水、含油废水、染料废水、重金属废水中的应用。第2章 超滤膜技术2.1 膜技术简介膜技术是一门崭新的跨学科实用技术，膜分离过程是一种无相变、低能耗物理分离过程，具有高效、节能、无污染、操作方便和用途广等特点。半个世纪以来，膜技术已在许多领域中得到广泛地应用，被公认为是当代最

16、有发展前途的高新技术之一。在水处理应用较多的仍属压力式的膜技术（微滤、超滤、纳滤和反渗透等），超滤膜从20世纪90年代得到广泛应用，其膜以中空形式居多，主要材质为聚醚砜、聚偏氟乙烯等高分子材料10,11。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。在压力驱动下，尺寸较小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，而尺寸较大的物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同大小组分的目的12。其过滤的精度和滤膜本身的孔径大小有关。通常习惯把孔径较大的称为微滤（microfiltration），而较小的称为超滤（ultrafiltration）

17、，而“孔径”更小则是钠滤和反渗透。超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，平均孔径在3100nm。超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。其截留机理主要是筛分作用，但有时膜表面的化学特性(膜的静电作用)也起着截留作用。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及低分子量溶质通过，从而达到溶液的净化、分离、与浓缩的目的。反渗透主要用来去除水中溶解的无机盐；微滤一般能够去除水中的细菌、灰尘，具有很好的除浊效果；而超滤则可以去除病毒、大分子物质、胶体等。这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质过滤等）无法实现的。这些膜分离的产品从功能上可以分

18、为反渗透、超滤、微滤等；从形式上分为中空纤维、管式、卷式、平板式等；从材质上分PP、PE、PS、PVDF、Nylon、PAN等多种；从操作方式上分为错流过滤和终端过滤两种，或者分为内压式、外压式等。这些膜产品能够具备优异的分离能力，是和它的结构及材料密不可分的13。2.2 超滤膜简介超滤介于微滤和纳滤之间，孔径为0.010.1m。能有效去除水中悬浮颗粒、胶体、细菌病毒、蛋白质、腐殖酸等污染物，同时成本低能耗少。20世纪中叶，城市中病毒性的传染病流行，由此，以“混凝沉淀过滤氯消毒”流程工艺的第一代净水工艺发展起来，以达到对原水深度除浊的目的。到了20世纪的70年代，城市饮用水中发现了有害的微量有

19、机物和饮用水消毒副产物，为了解决这个饮用水的要求的问题，研发出第二代饮用水净化工艺“臭氧活性炭深度处理”14,15。20世纪末新出现微生物安全问题，超滤将由此成为第三代饮用目前正进入以超滤膜为核心的第三代净水技术。超滤工艺有着占地面积小，运行成本低，出水水质好，处理效率高的特点，可以预料，在水处理领域中将会得到更加广泛的应用。2.3 超滤处理技术原理超滤法分离物质的基本原理16是:被分离的溶液借助外界压力作用，以一定的流速在具有一定孔径的超滤膜面上流动，使溶液中的无机离子、低分子量物质透过膜表面，把溶液中高分子、大分子物质、胶体物质、细菌及微生物等截留下来，从而实现分离与浓缩的目的。但是超滤原

20、理又不能完全以“筛分”的概念来解释，应该充分认识到孔结构和膜表面化学特性的因素。通常认为超滤法对溶质的分离机理主要有:（1）在膜表面及微孔内吸附(一次吸附)；（2）在孔中停留而被去除(堵塞)（3）在膜面的机械截留(筛分)2.4 超滤膜分离方法膜过滤有两种基本操作方式:全程过滤(Full一flowiF1tration)和错流过滤(CrassFlowFiltration)。全程过滤也称死端过滤(DeadEndFiltration)或终端过滤，如图1-1(a)所示，指在膜两端压力差的驱动下，大分子溶质被截留，小分子溶质和溶剂过膜而被分离的过程。图1-1(b)错流过滤过程中，主体料液流动方向与膜表面相

21、切，大分子溶质被膜截留，随料液流出成为浓缩液，小分子溶质和溶剂垂直于膜表面透过膜，成为透过液17。图1全程过滤和错流过滤示意图2.5 超滤膜材料超滤膜按材料可分为有机超滤膜和无机超滤膜。有机超滤膜的研究从1963年开始，Michacls研制出醋酸纤维超滤膜，市场上从此出现了大量的有机超滤膜。有机膜主要包括醋酸纤维膜(CA)、聚醚砜膜(PES)、聚砜膜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。与有机膜相比，无机膜进入工业领域的时间较短。无机膜材料主要分为陶瓷膜和金属膜两种。综上所述，有机超滤膜相比无机超滤膜得了到更广泛的使用18。国内的有机超滤膜发展始于1970年，70年代，

22、我国研制出以醋酸纤维为材料的管式超滤膜(CA)，到了80年代，研究出聚砜中空纤维膜。到目前为止，市面上已经有PSF，PES、PAC、PTFE、PVDF等种类的膜，但膜的质量上与国外尚有一定差距。就在近日，国内的赛诺膜凭借着质量与价格的优势，被美国最大的膜法再生水厂“美国加州橙郡(Orangecounty)21世纪水厂”使用。说明我国生产的膜已经有自己的优势，与国外的差距正在逐渐缩小。截止目前为止，我国超滤膜的平均价格约为150元/m2，国外超滤膜的平均价格约为200400元/m2。因此，价格上我国的国产膜具有更大的优势。有机超滤膜的污染、化学清洗和氧化是一个不可避免的问题，而陶瓷膜更容易清洗。

23、抗污染能力更高，也不存在被氧化的风险。在6月的上海Aquatech国际水展中，德国ItN陶瓷超滤膜，核心技术是纳米涂层技术，在耐高温和使用寿命上有着良好的表现，也因此受到市场的追捧，引起水处理工程师们的注意，因为它在地下水放射性元素，重金属元素的去除，市政污水MBR在线清洗技术，海水淡化的预处理，市政自来水领域的活性炭微污染处理，油田炼化废水等领域有独特的应用。该陶瓷平板膜的使用寿命是有机膜的35倍，膜通量高310倍，化学药剂的耗量减少50%，运行维护成本及能耗降低50%以上19。陶瓷膜也受到了更多的研究。Kaur20对醋酸纤维素涂层的陶瓷膜，研究在不同温度和pH下的超滤膜性能变化，发现在25

24、，pH=7下膜的过滤效果最好。第3章 超滤膜应用研究进展3.1 超滤膜在食品废水中的应用膜技术用于食品工业始于20世纪60年代末，首先应用于乳品加工，随后又逐渐用于果蔬汁饮料的无菌过滤、酒类精制和酶制剂的提纯、浓缩等方面。此外，新发展起来的联合MST、膜蒸馏（membranedistillation，MD）和渗透蒸发（per-vaporation，PV）浓缩技术、膜分离与传统理化分离方法结合分离技术也属于MST的范畴。在不久的将来，这些技术可能替代热浓缩、热杀菌等加工工艺，在果蔬汁浓缩、无菌灌装、功能活性成分提纯等食品加工领域带来一场技术性的飞跃21。目前，超滤膜在食品工业中已被广泛应用于饮用

25、水、乳及乳制品、果蔬汁、饮料、酿造发酵、粮油、水产品、畜禽产品、食品功能活性成分、天然食品添加剂和食品加工废弃物综合利用等多个食品生产加工领域。与此同时，提高食品产品附加值、改善传统加工工艺及开发新产品而采用超滤膜也是食品加工领域的发展方向22。食品废水总的特点都是高浓度有机废水，BOD5和CODcr的值都很高，大多食品加工厂的废水没有经过处理就直接排放或采用的处理方法设备复杂、占地面积较大并且浪费了其中有价值的营养物质。在国外食品废水处理中，超滤膜主要用于回收物质及其它膜的预处理和膜生物反应器的应用。在鱼食品制造过程中产生高有机负荷的废水，如果不治理直接排入河中，会对环境有负面影响，同时这些

26、废水中含有大量的蛋白质。葡萄牙Afonso等人采用超滤膜回收废水中的蛋白质回用于鱼食品制造厂，可以提高质量和经济效益。同时指出微滤膜作为预处理是需要的。通过单独的反渗透处理来自罐头厂的发酵废水，结果令人失望，过多的膜通量下降由于膜污染和粘性的增大。现行的研究发现用超滤作为反渗透的预处理可以在更多种的罐头废水中去除造成通量下降的腐烂物质，结果令人满意23。淀粉产品和来自麦粉的淀粉回收，浓缩液通过喷雾干燥法产生的物质适合烤制品所需的麸质或动物的饲料，这种方法在澳大利亚有广泛的应用和研究。丛培君等24采用超滤膜法处理马铃薯淀粉废水，在操作压力0.1MPa，进料流量70L/h，温度为室温，超滤前调整料

27、液pH至3.5左右，超滤效果比较好。废水COD值8175mg/L，经超滤处理后COD值3610mg/L，COD去除率为55.84%。吕建国等采用超滤膜对马铃薯淀粉废水进行了回收蛋白质的中试实验，研究了超滤膜在回收工艺中的温度、压力、流速、浓度与通量之间的关系，同时也研究了超滤膜在回收工艺中的温度、压力、流速、浓度与蛋白质截留率之间的关系。结果表明，超滤膜对马铃薯淀粉生产废水中的蛋白质的截留率大于90，COD的截留率大于50。岳君容等25用超滤膜处理预处理过的木薯淀粉酒精废液，以脱色率及COD去除率作为鉴定指标；并测定处理后净化液的回用效果。结果表明，废液先经过0.3MC筛网和4000r/min

28、离心20min的预处理，再经截流分子量为1万的超滤膜处理后，脱色率为27.7%，COD去除率为34.7%，且膜易于清洗。膜透过液回用效果明显好于未经膜处理的废液，10万膜和1万膜透过液的回用率均可达到80%。Fernando用一个Dorr-OliverIopor超滤单元来浓缩均质化的血液所需的费用为NZ5.9/m3，而通过热（真空）蒸发所需费用为NZ8.8/m3。肉类加工厂的废水就像任何食品工业的污水，含有大量可降解的生物物质。来源于畜体和血液的蛋白质和脂肪是主要的污染物。利用Kalle管式组件，采用PA-100的膜，平均进料液为50LMH；采用PA-40的膜，平均进料液为30LMH，COD降

29、低了72%75%。C.GomezJuarez等26人利用超滤从屠宰场废弃的牛血红细胞中回收蛋白质并加工成可供人类食用的食品原料。JolantaBohdziewicz等27利用超滤-反渗透技术处理猪肉加工废水，COD、BOD的去除率分别达到70.5%和65.5%。3.2 超滤膜在造纸废水中的应用我国主要以麦草为造纸原料，仅麦草浆蒸煮黑液产生的COD就占造纸工业废水的70。碱回收技术由于受资金和规模的限制，其应用在中小型制浆厂受到一定限制。另外高硅含量给黑液蒸发和燃烧带来了一系列问题，致使碱回收率在65以下。而超滤可有效解决黑液浓缩液的蒸发及碱回收过程中的硅干扰，且设备投资和运行费用较低28。超滤

30、技术在黑液浓度低时可充分发挥其能耗低的优势，将黑液预浓缩到一定程度，待浓度提高，膜边界层加厚，操作条件恶化，水通量下降，能耗上升时，再利用多效蒸发浓缩到要求的浓度，比单纯采用多效蒸发更经济。孙守亮采用磺化聚彬聚醚酮(SPK-100)超滤膜浓缩硫酸盐竹浆黑液，将黑液的固含量由8.5%提高到23.0%，其能耗仅为四效蒸发浓缩的30%，五效蒸发浓缩的38%，且浓缩液固形物中木素的含量大大提高29。潘学军等30对超滤浓缩和多效蒸发能耗进行了比较，采用四效蒸发将黑液从12.4%(固含量)浓缩到20.1%，每脱出lkg水耗能0.94MJ，而采用聚砜超滤膜(PS200)将黑液从10%浓缩到17%，每脱出lk

31、g水耗能仅为0.10MJ，采用磺化聚砜膜(SISl00)将黑液从4.5%浓缩到13.0%，每脱出1kg水耗能仅为0.05MJ。IqbalKBansal等利用醋酸纤维素超滤膜/反渗透膜处理木素磺酸钙的亚硫酸制浆红液透过液。超滤后BOD，减少30%-40%，反渗透处理后，总浓缩液木素回收率平均为87%。BOD5截留率可达96%-98%，采用uF/R0系统的吨水脱除费用仅为蒸发操作的1/3。罗才典等31通过相同材质(聚砜类)不同截留分子量和相同截留分子量不同材质的超滤膜处理E段漂白废水，结果表明：截留分子量为6000的聚砜类混成膜(PESPDC)比较适合处理E段漂白废水，其对色素、木素、TOC、CO

32、D和TOCL的去除率分别为95%-96%，89%-92%，74%-84%，75%-82%，65%-67%。张方等31进行了草浆CEH漂白废水的UF处理研究，选用截留相对分子质量分别为3000(A)、10000(B)、30000(C)、60000(D)四种聚砜(PS)平板膜，(单膜有效面积33cm2，操作压力03MP)进行对比实验，结果表明A、C膜有较显著的分离效果和较大的膜通量，A膜对BODnCOD、TOCL的去除率分别为66.0、85.1、71.6。Jonsson和Wimmerstedt在研究中用超滤技术可将纸机白水中99%的悬浮物分离出来，经超滤后的清水不但可用于洗网，还可用于洗毛布，这样

33、可达到白水全部回用。SierkaL251等人采用透过不同等级分子质量的超滤及微滤膜对3种不同造纸白水进行了试验，结果表明，截留相对分子质量为500-2500的G一10超滤膜的处理效果较好，超滤后TOC、COD、导电率去除(降低)率分别达85、74、5332。目前超滤处理造纸白水在国外工业中得以应用，且取得了较理想的效果。瑞典Arctic纸厂的白水经沉淀后，采用超滤去除水中残余的悬浮物，出水代替清水用于网部喷淋。其超滤系统特征如下：处理能力10m3/h，膜通量40L/m2h，透膜压力0.1-0.4MP，能耗为1.5-2kWh/m3，自水超滤系统的悬浮物去除率超过9533。芬兰MctsaSerla

34、Kirknicmi纸厂5000m3/d的纸机白水经过弧形筛和圆盘过滤器后进入超滤系统，膜压差为0.7-0.8MP，浓缩液流量为3-4L/s，体积缩减系数2535，悬浮物和浊度可100%除去，透过液中不含任何胶体物质和菌体，超滤系统的运行费用为0.3-0.4美元(UF透过液)34-35。3.3 超滤膜在放射性废水中的应用我国经济的快速发展和化石能源的不断枯竭，使核能的大规模发展成为必然选择。2011年3月日本发生福岛核事故之后，核安全及核废物处理重要性越来越受到人们的关注。随着我国核能工业的迅速发展，对经济、高效的放射性废物处理新技术的需求也越来越迫切。此外，放射性核素在军事、能源、工业、农业、

35、医学以及其他科学研究中的应用越来越广泛，这些过程中所产生的放射性废气、废液和固态废物的数量也越来越多，危害也越来越大。在放射性“三废”中，放射性废水的体积以及所含的放射性总量占放射性废物总量的比例都非常大，因此，对放射性废水的处理尤其应当重视，放射性废水处理是我们面临的一个重要问题36。从根本上讲，放射性核素只能靠自然衰变来降低以至消除其放射性。因此，任何水处理方法都不能改变其固有的放射性衰变特性。放射性废水的处理一般遵循两个基本原则:将放射性废水排入水域(如海洋、湖泊、河流)，通过稀释和扩散达到无害水平。这一原则主要适用于极低水平的放射性废水的处理。将放射性废水进行浓缩处理，然后将浓缩产物与

36、人类的生活环境长期安全隔离，任其自然衰变。这一原则对高、中、低水平的放射性废水都适用37。膜分离技术处理放射性废水的基本原理是借助选择性透过的薄膜，以压力差、温度差、电位差等为驱动力，对废水中的放射性核素实现分离浓缩对于中、低浓度放射性废水，经两级反渗透净化，一般都能达到排放标准膜处理技术具有物料无相变、分离效率高、能耗低、设备简单、操作方便、易于管理和维护、适应性强等特点，为放射性废水处理提供了一种新途径，具有广泛的应用前景38。超滤同微滤相似，也是以压力为驱动力的膜处理工艺。但超滤膜的孔径比微滤小，一般为10100nm。在放射性废水处理中采用的超滤工艺，既有有机材料的超滤膜，也有无机材料的

37、超滤膜，以有机膜的研究和应用更为广泛。超滤技术既可以单独使用，也可以和其他处理技术联合使用。超滤工艺与其他处理技术联合使用，在放射性废水处理的研究与应用中最为广泛，原因在于超滤孔径相对较大，单独使用一般不能达到较高的截留效果39。波兰核化学与技术研究所采用聚砜超滤膜结合络合方法处理放射性废水，对不同高分子络合剂以及实验运行条件进行了优化选择。对于核素钴的去除实验表明:选用不同的络合剂处理模拟放射性废水时，pH为中性附近时对钴的络合能力最强，整个工艺的去污因子也最高40。对于铯去除的实验结果表明:采用铁氰化铜为吸附剂，pH为10时去污系数最高。Dambies等41采用PVA吸附与超滤结合工艺处理

38、放射性废水，研究了经过磺化改性的PVA和市售PVA对钴离子的吸附性能差异。研究结果表明，经过磺化改性的PVA在pH为36时对钴离子的截留效率可以达到95%;而市售同分子量级别的PVA在pH为6时对钴离子的截留效率只有30%45%，在pH为3时不能截留钴离子。此外，采用十二烷基磺酸钠作为络合剂，结合超滤处理放射性废水中的镅，镅去除率可以接近100%。oach等42采用无机改性配体结合胶体强化超滤工艺处理含铀废水，铀的去除率可以达到99.6%。3.4超滤膜在含油废水中的应用陆上和海上的油气开采过程产生大量的含油废水。油类中的水溶性组分对鱼虾和浮游生物有直接毒害作用，甚至造成它们的死亡，进而危害整个

39、生态系统;沉降性油类覆盖在水体底泥上，破坏底栖生态环境。水中的油会使水体变坏、变臭，油中的多环芳香烃可能导致人类癌症发病率的升高。含油废水还有发生火灾的危险43。超滤是以压力为推动力的膜分离过程，能够浓缩和分离溶液中的大分子溶质并可以除去水中的悬浮物。超滤过程是一种无相变的、非破坏性的分离过程。因为高分子溶质产生的渗透压可以忽略不计，超滤操作过程压力相对较低，大约为0.070.7MPa。经超滤膜处理后的含油废水浓缩液中油的质量分数高达50%。浓缩液可以通过离心分离法进一步分离。收集的油不能回用，但是可以通过焚烧以减少污染44。近年来超滤技术在含油废水处理中的研究和应用相当广泛，镇祥华等采用超滤

40、膜组件对大庆油田采出水进行了处理，超滤出水中的悬浮物、含油量均低于1.00mg/L，粒径中值和SRB不能检出，超滤出水水质完全满足油田回注水标准;梁文义针对特低渗透油田回注水不达标问题，对油田回注水处理工艺技术进行了创新，应用先进的高效衡压浅层气浮技术和中空纤维膜分离技术，提高了油田污水处理效果，检测显示经该工艺处理后，出水中含油量为痕迹，悬浮物固体含量平均值为0.32mg/L，悬浮物粒径中值平均值为0.82m，完全达到了特低渗透油田回注水的水质标准45。3.5超滤膜在其他废水中的应用对于染料废水，其特点是高盐度(质量分数大于5%)、高色度(数万至十几万度)、高COD(数万至十几万mg/L)、

41、生物降解性差，所以生化处理前宜采用膜法对其进行预处理。目前常用的生物化学法CODCr去除率和脱色效果都不理想，出水CODCr和色度往往不易达到国家排放标准。在处理印染废水中如果应用超滤技术，让废水先通过超滤膜，使色素和水分离，再将废水中的染料和水进行回收，不仅能保护环境、节约资源，而且会给印染行业带来可观的经济效益46。尤隽等47采用中试规模(5m3/d)的曝气生物滤池/超滤/反渗透联合工艺对棉印染废水二级生化处理出水进行了深度处理，结果表明:当进水COD、色度、浊度、电导率分别为308509mg/L、128220倍、56158NTU、53606580s/cm时，相应的出水指标分别为1020m

42、g/L、小于2倍、小于0.5NTU、4859s/cm，该水质可满足印染工艺的要求。对于重金属废水，在工业废水中占有相当大的比例，化工、电子、矿山、电镀、冶金等许多工业过程中都会产生含铜、铅、镉、镍、铬等金属离子的废水。利用膜技术不仅可以使废水达标排放，而且可以回收有用物质。R.J.Lahiere等48报道了采用陶瓷膜处理废水中的重金属离子，方法是用碱中和使之形成氢氧化物沉淀，通过0.8m和1.4m两种孔径膜的两级过滤，使重金属氢氧化物质量分数从0.012%下降到0.0002%以下，并把悬浮液浓缩至15%20%。杜军等49采用自制PVDF超滤膜和商品膜进行了减压膜蒸馏法处理Cr3+水溶液的试验研

43、究，结果表明:其膜通量可达40L/m2h以上，商品膜的截留率大于90%，自制膜的截留率也在50%以上，其中平均孔径为0.05m膜，其截留率高达80%，显示出这一方法潜在的应用价值。结 论超滤技术适用于多种水处理过程，其广泛应用已经引起了水处理工艺的重大变革。虽然膜寿命和膜污染问题仍是重要的制约因素，但随着膜组合工艺、膜材料、膜组件、系统设计、运行维护等技术的不断提高，超滤技术在水处理领域必将得到更加广泛的应用。超滤膜的研究重点今后应集中在如下方面:开发以超滤为核心的组合水处理工艺，研究更加经济、有效、可行的多种膜法组合技术，优化工艺参数，推广其在实际工程中的应用；研究膜改性技术，努力提高通用膜

44、的综合性能，提高膜的通量、强度、耐污染能力、使用寿命等，采用不同工艺开发高截留性能的膜，并研究耐热、耐溶剂、耐酸碱和抗污染的膜品种；进一步改进现有膜组件制备工艺，发展组件和系统配置技术，严格制备和检测工艺标准，生产高质量产品并使之规模化；加强膜污染和膜清洗的研究和实际应用推广。致 谢参考文献1 李剑锋. 膜分离技术在工业水净化中的应用研究J. 信息记录材料, 2020, 21(01):25-26. 2 孙阳. 水处理行业中膜分离技术的应用J. 居舍, 2020(07):51. 3 吕建猛. 膜分离技术在水处理中的应用J. 节能与环保, 2020(Z1):97-98. 4 王晋东, 周伟, 刘锦

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