自從1748年法國科學家abble nallet發現了膜分離現象，即水能自然擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱膜內，各國學者就開始了對膜的研究。膜分離技術與傳統的分離過程如過濾、精餾、萃取、蒸發、重結晶、脫色、吸附等相比，具有操作簡便，設備緊湊，工作環境安全，節約能耗和化學試劑，無相變，無污染等特點，被認為是21世紀zui有發展前途的*之一，將在21世紀的工業技術改造中起決定性的作用。目前，膜分離技術已廣泛應用于各行各業，尤其在水處理的領域，現已遍布生活污水、工業污水(電廠廢水、重金屬廢水、造紙工業、印染廢水、石化工業廢水和醫藥廢水)、生活飲用水等方面。

膜分離原理及其特點

膜分離技術是在外力推動下，利用一種具有選擇透過性能的特制薄膜作為選擇障礙層使混合物中某些組分易透過，其他組分難透過被截留，來達到分離、提純、濃縮作用的技術，其工作原理為：一是根據混合物中組分質量、體積、大小和幾何形態的不同，用過篩的方法將其分離;二是根據混合物不同化學性質進行分離，物質通過分離膜的速度(溶解速度)取決于進入膜內的速度和進入膜表面擴散到膜另一表面的速度(擴散速度)，其中溶解速度*取決于被分離物與膜材料之間化學性質。一般，膜的形態結構決定其分離機理及應用方式。根據結構的不同，膜可分為固膜和液膜，固膜又可分為對稱膜(柱狀孔膜、多孔膜、均質膜)和不對稱膜(多孔膜、具有皮層的多孔膜、復合膜)，液膜可分為存在于固體多孔支撐層中的液膜和以乳液形式存在的液膜兩種。

目前，常用膜分離技術可分為反滲透(ro)、超濾(uf)、微濾(mf)、納濾(nf)、電滲析(ed)和膜接觸器(mc)等。在使用過程中，膜都需制成組件形式作為膜分離裝置的分離單元，工業上常用的膜組件形式有板框式、圓管式、螺旋卷式和中空纖維式。后三種皆為管狀膜，差別主要是直徑不同：直徑大干10mm的為管式膜，直徑在0.5～10mm之間的是毛細管式膜，直徑小于0.5mm的為中空纖維膜。管狀膜直徑越小，則單位體積里的膜面積越大。廢水處理中常用膜分離法如表所示。

與傳統分離技術相比，膜分離技術具有以下特點：①膜分離是可分離相對分子量為幾千甚至幾百物質的分離過程。②膜分離過程基本不發生“相”的變化，耗能低，能量轉化率高。③膜分離過程可在常溫下進行，適用于熱敏性物料如果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮。④膜分離設備的運動部件少，結構簡單，操作、控制、維修方便。⑤膜分離效率高，設備體積小，占地少，適用范圍廣。

膜分離技術在生活污水處理方面的應用

1.超濾在生活污水處理方面的應用

超濾以壓力為驅動力，利用超濾膜的高精度截留性能進行固液分離或使不同分子量物質分級的膜分離技術。廣泛應用于生活污水處理中的超濾膜過濾精度為0.01 m，對膠體、藻類、病毒、有機大分子等有很好的去除率。山西大唐云岡熱電有限責任公司的生活污水處理系統，周李鑫、濮文虹等以北京市郊某市政污水處理廠一期(氧化溝處理工藝)工程二沉池出水和二期(sbr處理工藝)工程二沉池出水為原水，分別采用絮凝一砂濾一超濾和直流一混凝一超濾的預處理工藝，結果表明，兩種工藝出水的sdi,'b于2，濁度達no.04-0.1ntu，cod 去除率20%～60%，一定程度上還降低了氨氮、總磷等污染物濃度，sdi、濁度與產水量均達到了反滲透進水水質的要求。

2.納濾在生活污水處理方面的應用

納濾(nf)是近20年發展起來的介于反滲透(ro)和超濾(uf)之間的新型膜分離技術，對二價或多價離子及分子量介于200～500之間的有機物有較高脫除率。由于其特殊的孔徑范圍和制備時的特殊處理(如復合化、荷電化)，使得納濾膜具有較特殊的分離性能。生活污水一般用生物降解/化學氧化法結合處理，但氧化劑用量太大，殘留物多，若在它們之間加上納濾環節，使可被微生物降解的小分子(mw<100)透過，截留住不可生物降解的大分子(mw>100)，然后大分子物質在化學氧化器處理后再進行生物降解，這樣就可節約氧化劑和活性炭的用量，降低zui終殘留物的含量。

慢用新型抗污染濾膜對主要成分為某高校家屬院區化糞池上清液的生活污水進行處理，結果經納濾中試設備過濾的處理水的水質*達到建設部頒布的生活雜用水標準，除不能飲用外，可滿足澆花、洗車、洗衣、洗浴等各種生活雜用，回用率達75%。

膜分離技術在工業廢水處理方面的應用

隨著膜分離技術的發展，其在生活污水和工業廢水方面的應用越來越廣泛，如循環冷卻排污水、重金屬廢水、造紙廢水、印染廢水、制藥廢水等。

1.膜分離技術在循環冷卻排污水處理方面的應用

火力發電廠一直是工業用水大戶，其耗水量約占工業用水總量的20%左右。火電廠用水中循環冷卻水的用量zui大，因此許多火電廠把節水工作的重點放在循環冷卻排污水回用上。于是，采用反滲透技術處理循環冷卻水達到回用目的就顯得十分重要。河北某電廠共有6臺發電機組，總循環冷卻水量6.3萬m3/h。循環水濃縮3倍左右，排污水約為900m3/h。該電廠地處北方缺水地區，淡水資源緊缺，為緩解供水矛盾，電廠投資建設了200m3/h，l1反滲透除鹽水項目，以循環冷卻排污水為水源，反滲透出水作為鍋爐預脫鹽補充水，通過泵打到煤場和輸煤棧橋做噴淋水，結果實現回用及綜合利用目的。

2.膜分離技術在重金屬廢水處理方面的應用

含硒的農業排放廢水已在世界范圍內成為一個新的污染源，如美國加利福尼亞州的san joaquin谷，鹽化污水含硒量已達到4 200mg/l。濕地環境受該廢水污染，出現高比率的水鳥胚胎畸形和死亡的硒中毒現象。kharaka等人試驗得出，采用納濾技術處理加利福尼亞谷的重污染廢水，可截留95%以上的硒和90%以上的其他多價陰離子。

納濾膜處理大量污水且所需壓力低，預處理步驟少，成本低，處理含硒的農業排放廢水為其他含硒廢水提供了突破性的處理方法。在金屬加工和電鍍工業中清洗水和電鍍液中常含有濃度較高的重金屬離子，如銅、鎘、鎳、鐵等，采用納濾膜可使這些金屬離子濃縮10倍，并回收90%以上的廢水。利用某些金屬離子在一定氯離子濃度下可形成荷電和非荷電絡合物的性質，用荷電納濾膜可將它們分離開，如鎘和鎳在氯化納濃度為0.5mo1/l時，前者以電中性絡合物的形式存在，而后者形成荷正電絡合物，于是帶正電的納濾膜可截留鎳離子，實現兩種離子的分離”。

結束語

半個世紀以來，膜分離完成了從實驗室到大規模工業應用的轉變，成為一項節能的新分離技術。膜分離技術在水處理方面的應用既保護環境，又回收有用物資。除上述應用外，膜分離技術在電鍍廢水、電泳漆廢水、纖維工業廢水、食品加工、醫療醫藥、攝影廢水和放射性廢水等方面也都有很多應用。但是膜技術畢竟還是一門年輕的發展中的綜合性學科，膜分離技術正處于發展上升階段，無論是理論上還是應用上都還有很多工作要做，所以還需要不斷探索，不斷開發新的過程，研制新的材料，將膜技術進一步發展和完善，使它在各個領域發揮更大的作用。