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摘要：經濟的快速發展在帶動城市化建設步伐加快的同時，也給環境帶來了前所未有的挑戰，廢水污染、燈光污染、空氣污染等，無時無刻不對人們的身體造成損傷。人們也越來越關注環境工程技術在治理城市污染方面的應用，越來越多的學者投入到環境工程技術的研發中，近幾年膜分離技術的逐漸成熟，引起專業學者和業內人士的注意。作為一項歷經半個世紀研究和發展，近幾年才出現并引起廣泛關注的新型分離技術，膜分離技術在生物工程、飲用水處理、食品醫療、石油化工等領域都得到廣泛的應用，在環境工程的自然環境保護方面也有非常重要的作用。通過分析膜分離技術，包括說明膜分離技術的概念以及與環境保護之間的關系，闡述膜分離技術在環境工程中的應用，并分析了膜分離技術未來的發展前景。

關鍵詞：環境工程；膜分離技術；環境保護；應用；發展

經濟的迅速發展不僅要求國內生產總值（GDP）的增長，還要求重視環境保護技術研發，加之我國目前大力提倡的“美麗中國”理念，強調把生態文明建設放在突出地位，所以人人都應該樹立保護環境的意識。除了維持生態平衡和美化環境，保護環境還包括了節約資源的內容，一部分人認為，我國地大物博、資源豐富，所以不需要節約，可是隨著“命運共同體”的提出和經濟、政治全球化趨勢的發展，發現資源是有限的，如果不好好珍惜，毀滅的將是整個人類的未來。鑒于目前這種資源緊張和環境保護的大環境，專家學者和業內人士構思可以從含有可利用物質的污染物中提出可利用物質，經過長期的研究和發明提出采用膜分離技術分離混合物的方法。膜分離技術在處理居民生活廢水以及凈化工業污水方面有著十分突出的表現，不同于傳統的分離技術需要使用助劑幫助分離的特點，膜分離技術極大地節約了成本，解決了助劑二次污染問題，因為具有安全性、高效性、經濟性等特點，膜分離技術能夠在更廣的范圍內發揮作用。

1膜分離技術概論

1.1膜分離技術原理及流程

膜分離技術本質上是一個物理過程，在分離過程中不會發生化學物質相互反應的情況，降低對環境的污染。大約在20世紀初期出現，經過半個多世紀的研究和推動，于20世紀60年代后期在各個領域都得到了廣泛的應用，并迅速崛起成為一門高效的新分離技術。膜分離技術使用的分離材料是一種具有選擇滲透功能的膜，根據當前膜分離技術在行業中的應用情況，大多數分離程序使用的都是無機膜，無機膜具有抗高溫、耐酸堿、耐腐蝕等優良性能，在環境工程領域中應用的項目更多，特別是像超濾膜技術中使用的有機膜甚至能去除飲用水中的細菌、藻類、原生動物等等，而像金屬膜和陶瓷膜等無機膜，由于材質和技術水平的限制，主要應用于微濾和超濾分離過程[1]。以傳統分離技術處理印染污水為例，使用反相破乳劑THgA-5藥劑，稀釋藥劑10%，然后將（2000~3000）×10-6藥劑加注到被處理污水中并進行攪拌，隨后污水樣品會產生黑色絮狀，經過停留后下沉。在這個過程中要加入反相破乳劑THgA-5藥劑以加快沉淀，然后才能將沉淀物和上層混合水分離，再進行下一步分離程序。不同于傳統的分離技術，在使用膜分離技術的過程中，推動混合物透過膜進行分離的動力主要來自于兩個方面，一是氣壓等外界物理力量，二是化學位差，根據膜對混合物中各物質滲透能力差異，對組分或多組分液體或氣體進行分離、濃縮、提純精制。由于膜分離技術具有污染小、成本低、操作簡單、分離效果好等特點，因此在人們生活的各個方面都起著十分明顯的作用，特別是在食品醫療、生物工程、環境保護、石油化工、節約能源、污水處理等與人們生活息息相關的領域，產生巨大經濟效益的同時也帶來了推動可持續發展的社會效益，膜分離技術已經成為當前業界最熱的分離手段之一。

1.2膜分離技術與環境保護之間的關系

膜分離技術在環境保護方面起著非常重要的作用。膜分離技術在環境保護方面的作用主要體現在兩個方面。第一，節約資源。目前膜分離技術在環境工程領域主要應用在廢水和廢氣的處理上，城市廢水和工業廢水是人們生活中隨處可見的污染方式，同時也是飲用水浪費的主要渠道，隨意排放廢水還會造成污染河流、地下水的問題，長此以往污水中的重金屬會被魚類吸收和沉淀，被人類食用會引起一系列的健康問題，另外污水是以一種液態形式存在，具有流動性、滲透性等特點，一旦處理不及時或不完全，那么污水涉及的范圍將十分廣泛。針對使用膜分離技術分離氣體方面，以分離揮發性有機污染物（VOCs）為例，VOCs是一種來源廣泛具有較高經濟價值的氣體，同時它對人的健康和生活生產安全有很大的危害，因此也成為目前治理大氣污染中需要重點控制的一類氣體，這種氣體不僅不能肆意地排放到空氣當中，還要對其進行富集處理，這時候膜分離技術就具有明顯的優勢。在小于等于0.1MPa的滲透壓力下，使用硅橡膠膜材質的聚辛基甲基硅氧烷，甲苯和乙酸乙酯的去除量能達到90%，整個過程中VOCs的去除率會隨著滲透壓的增大而增大，隨著剩余VOCs含量的減少而減少。膜分離技術在處理廢氣方面具有重要的作用，大大降低了廢氣對環境造成的污染，加強了空氣質量。第二，避免二次污染。由于膜分離技術屬于一個物理過程，整個過程中不會僅僅利用壓力或者化學位數的推動力，使氣體或液體通過分離膜。與傳統分離技術不同的是，膜分離技術不需要助劑幫助或加速反應，不添加新的化學反應試劑也就意味著，在混合物內部不產生其他化學反應，也就不會產生其他副產物。這個過程既節約了成本，又避免了副產物的產生，減少了進一步分離的環節，產品不會受到污染。

2膜分離技術在環境工程中的應用

2.1微濾分離技術

微濾分離技術是目前業內普及度最高的一種膜分離技術。與普通分離過濾的方法相似，微濾分離技術的分離原理采用篩網過濾的方法，主要分離混合物中直徑為0.1~10μm的膠狀體，細菌和顆粒，這些顆粒分子相對于混合物中其他物質來說比較大，難以通過膜孔小的分離膜。由于微濾分離技術具有經濟性、適應性強、占地面積小等特點，所以普遍運用在對飲用水處理程序中。使用微濾分離技術處理飲用水的過程更經濟。這種經濟性主要表現在微濾分離技術相對于傳統飲用水分離技術，減少外界能源推動的消耗。微濾分離技術可分為全量過濾與死端過濾兩種分離方式，特別是死端過濾這種分離方式具有低能源損耗和高效率的特征。使用微濾分離技術適應水環境能力強。膜分離技術使用的膜屬于有機膜的一種，具有耐酸堿、抗腐蝕等特性。而且微濾分離技術還可以對污水進行預先處理，從而降低污水的懸浮物的數量和渾濁程度，以保證預處理過的污水符合國家進水處理的標準和要求。微濾分離技術設備占地面積小。不同于以往使用二沉池及澄清過濾的方法處理污水，微濾分離技術即使在污水混合多樣復雜的情況下，也能夠對混合物進行不間斷的處理工作。這個過程可以在同一個容器內反應，分離膜可以反復使用，所以微濾分離技術設備所需占地面積較小。雖然微濾分離技術具有非常多的優點和長處，但是這種優勢也存在著潛在問題和不足。受膜孔數量的限制，隨著過濾時間的增加，分離膜上層的濾餅層富集的越來越厚，許多大分子顆粒物堵住小分子通過的渠道，最終會影響溶液的透過率。所以在使用微濾分離技術時，要注意對濾餅定期進行清潔，以此保證小分子的通過率，目前學者、研究員以及業內人士正在積極研發耐用性較強的膜和膜組件，以改善堵塞情況的發生，同時還能節約成本。

2.2超濾膜分離技術的應用

超濾膜分離技術是近幾年來發展最迅速的一項環境工程領域，最早主要應用在處理廢水廢氣方面，隨著技術的完善，超濾膜分離技術應用范圍也擴展到食品工業、藥品工業、生物工程等。超濾膜分離技術的膜孔直徑通常為0.05nm到1.00nm。利用篩選的原理可以處理混合物中的懸浮物質和固體顆粒物質，與此同時超濾膜分離技術和微濾分離技術使用的有機膜的不足，即使大分子物質和膠體物質已經分離的狀態下，也能保證混合物的通過率。值得注意的是超濾膜分離技術的有效實現，需要以耐高溫、強抗氧化性的有機膜或膜組件作為基礎，只有這樣才能夠保證超濾膜分離技術的正常通過率。以城市污水處理為例，城市污水作為重要的水資源形式，近幾年在我國已經普遍適用超濾膜分離技術對污水進行處理。通過研究有的學者提出可以將超濾膜分離技術與CASS相結合，兩者在一定環境下的結合使用，可以保證出水水質符合國家標準，酸堿度（pH）控制在7.25~7.88，水質污濁污濁程度為0.4，超濾膜分離技術對城市污水的處理更好的節約水資源。

2.3反滲透膜分離技術的應用

反滲透膜分離技術使用的反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，當溶液滲透壓高于混合物滲透壓時，溶液中的某些物質不會再滲透回混合物中，從而將過濾物質與水分離，反滲透膜是反滲透技術的核心構件。反滲透膜的膜孔直徑非常小，能讓直徑為0.00001μm的物質通過，因此能夠高效地去除混合物中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等等，同時允許水分子通過。反滲透膜具有一下幾個特征：①即使混合物滲透速度快也能保證高效的脫鹽率；②裝置性能好，使用壽命長；③外界壓力低或化學位素動力不足的情況下也能發揮功能；④耐受性強；⑤耐酸堿性強；⑥反滲透膜原料來源廣泛，易加工，成本低。因此，反滲透分離技術系統具有低耗能、水質佳、污染小、操作簡單等優點。科學地使用反滲透膜分離技術，能夠提升混合物的滲透純度，從而使反滲透水質能達到國家標準。我國目前將反滲透分離技術應用在海水淡化領域當中，截止到目前已有反滲透海水淡化裝置能日產10萬t水量，特別是在河北，已經建設有日產水量18000t的“亞海水”脫鹽裝置，它是國內最大的使用海水淡化膜的反滲透裝置。

3膜分離技術的發展前景分析

經過上述對膜分離技術應用的分析，認識到膜分離技術類型非常多，而且特點不同、效能高，不僅能處理工業廢水，還能處理生活用水，以實現節約能源、保護環境的成果。總的來說，膜分離技術的發展前景明朗。膜分離技術未來發展方向將向集成膜分離技術靠攏。集成膜分離技術是膜分離技術的進化，通過將膜技術和其他相關傳統工藝相互融合，形成的一種新型的、進化的膜分離技術。將膜分離技術發展為集成膜分離技術能擴大膜分離技術的應用范圍。例如：處理造紙業廢，目前常用的是利用膜分離技術回收廢水中的素磺酸納，需要使用超濾膜分離技術或者反滲透膜分離技術等，雖然高效快捷，但是與集成膜分離技術相比仍存在一定不足，集成膜分離技術可以有效清除廢水當中的一些有毒害物質。

4結束語

膜分離技術雖然經過長時間的研究和發展，但是目前仍處于實踐應用的初級階段，還需要進一步的發展，需要社會各界提高環境保護的意識，加強對環境工程的重視程度。從目前膜分離技術的發展情況分析，超濾膜技術已經有了初步改善，仍需要行業專家學者的進一步推動發展，大力開展與環境工程緊密相關的其他領域課題研究，進一步發展我國的環境工程研究。

參考文獻

[1]劉方瑞.環境工程技術規范的定位及作用探究[J].當代化工研究，2017，（04）：73-74.

作者:張強 單位:安徽環境科技股份有限公司