分离技术论文范文

关键词： 膜分离 印染 废水 技术

小伙伴们反映都在为论文烦恼，小编为大家精选了《分离技术论文范文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要:膜技术被称为“2l世纪的水处理技术”,现已受到越来越多的水处理工作者的关注。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超滤,其次是自然渗析和液膜技术。近年来,膜材料、膜组件以及膜工艺在不断更新,使得膜分离技术发展很快,在水和废水处理、化工、医疗、轻工、生化等领域得到大量应用。

第一篇：分离技术论文范文

膜分离技术处理印染废水的应用

摘 要：该文介绍了印染废水的来源及特点，对比了印染废水传统处理方法(物理法、化学法及生物法)的优缺点，描述了膜分离技术分类及优点，详细介绍了不同膜在印染废水处理中的应用，指出了膜分离技术存在的问题并展望了膜分离技术未来的发展方向。

关键词：印染废水 膜 分离技术

我国是纺织印染第一大国，纺织业作为我国传统支柱产业之一，为人们提供衣着所需的同时每年排放的印染废水高达30×108 t，占全国工业废水排放总量的35%，2015年4月2日国务院发布的《水污染防治行动计划》中印染行业是专项整治的重污染行业之一[1]。

印染废水主要来源于预处理(烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等)、染色、印花和整理四大工序中排放的废水。废水所含污染物种类多且复杂，包括染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐、杂环类、胺类、取代苯类和醇类等有毒有害污染物，因此该废水具有水质、pH值、水温水量变化大、色度高(400倍以上)、有机物含量高、BOD5/CODCr值低(20%左右)可生化性差，含盐量高、电导率大以及生物毒性等特点[2，3]。

1 传统处理方法

目前，印染废水处理的传统处理方法可以分为以下3类：物理法、化学法及生物法。

物理法主要为吸附法、混凝法[4，5]。吸附法是利用活性炭、离子交换树脂、煤渣和膨润土等吸附剂吸附废水中的杂质，去水中的污染物。其优点是：成本较低、操作简单;缺点是：再生费用较高。混凝法通过添加絮凝剂使废水中的固体悬浮物沉淀下来，缺点是对水溶性染料的去除效果不佳，污泥量大。

化学法包括电化学法、化学氧化法等[6-9]。化学氧化法又分为Fenton试剂法、O3氧化法、光催化氧化法等，Fenton试剂法利用由H2O2与Fe2+混合组成氧化体系分解印染废水中的大分子。对O3氧化法利用O3具有的强氧化能力分解有机污染物。光催化氧化法以光化学氧化为基础，在光照条件下借助催化剂，将有机污染物氧化降解。化学氧化法的主要优点是：设备简单、操作方便，能有效分解有机污染;缺点是：成本较高。电化学法是主要通过絮凝和氧化还原作用，将废水中的污染物去除，其优点是：设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高、脱色效果好;缺点是：成本高、能耗大、电极材料制备复杂且副反应多。

生物法[10]利用微生物的絮凝、吸附和生物降解功能，对有机物进行分離、氧化降解，分为好氧法和厌氧法。生物法的优点是：运行费用低、不产生二次污染、处理效果较好;缺点是：去除率低、出水难达标、污泥处理费用较高。

2 膜分离技术

早在18世纪分离膜的概念就已被提出，但是当时膜并没有应用于过滤方面，发展到今天膜分离技术作为一种节能、高效、环境友好的新技术，被广泛应用于资源回收及环境治理等领域。膜分离技术基本原理是以选择性透过膜为分离介质，物料组分在膜的推动力(如浓度差、压力差、电位差等)作用下，选择性地透过膜，达到分离、提纯、浓缩的目的。按分离功能划分膜分离技术主要分为微滤(micro-filtration，MF)、超滤(ultra-filtration，UF)、纳滤(nano-filtration，NF)、反渗透(reverse-osmosis，RO)[11]。膜分离技术因其在分离上具有高效节能、无污染、工艺简单、操作简便、过程易控制等优点，在污水处理领域得到大力发展。

3 膜分离技术处理印染废水

3.1 微滤

微滤(micro-filtration，MF)，孔径在0.1～10 μm之间，其分离机理与筛分机理相同， 主要截留悬浮颗粒物(胶体、细菌、微粒)，是发展最早、技术最成熟的膜之一，因此微滤膜分离技术在印染废水处理方面发展得很成熟。早期李文翠等[12]使用碳膜对印染废水进行处理，其对染料分子的截留率最高可达到99%以上。嵇鸣等[13]采用氢氧化镁吸附与陶瓷膜微滤相结合，色度去除率可达98%。杨大春等[14]采用Fenton试剂与微滤工艺结合处理印染污水，色度去除率可达99.5%，COD去除率可达69.8%。

3.2 超滤

超滤(ultra-filtration，UF)主要依靠膜表面的微孔结构对不同物质进行选择性分离，超滤的膜孔径为2～100 nm，截留分子量为500～5 000，截留分子直径为5～10 μm。采用超滤技术对印染废水的研究中，李富祥等[15]利用中空纤维膜对废水中COD、色度、浊度和无机离子进行去除，去除率分别为17%、10%以下、98.5%和5%。中科院环化所用超滤膜对还原染料废水处理试验研究[16]表明，超滤处理染料废水脱色率98%，CODCr去除率60%～90%，染料回收率95%以上。陈士明等[17]采用微絮凝直接过滤-超滤工艺处理印染废水，使用MODEC改性聚氯乙烯(PVC)内压式中空纤维膜，其对浊度去除率99.2%，脱色率86%和COD平均去除率为56%。

3.3 纳滤

纳滤(nano-filtration，NF)的孔径大约为1 nm，截流分子量为300～500道尔顿，纳滤过主要用于对无机盐和有机小分子的过滤。Yi He等[18]采用CA纳滤膜对C.I.活性橙12、C.I.活性红24、C.I.活性蓝74、C.I.活性黑5和C.I.活性蓝13，5种活性染料进行拦截，截留率均高于99%，对染料回收再利用取得进展。Goksen Capar等[19]使用纳滤膜对酸性染料废水进行处理，研究发现废水被中和后，再经过纳滤对色度的去除率为100%，COD、浊度的去除率分别为92%、97%。马江权等[20]采用微滤-纳滤联用技术处理印染废水，水质COD去除率大于86%，盐截留率大于95%，浊度和色度去除率高达100%。

3.4 反渗透

反渗透(reverse-osmosis，RO)早在20世纪70年代就应用于印染废水处理[21]。曾杭成等[22]研究了BW30和CPA2两种反渗透膜对印染废水的处理，结果表明，两种反渗透膜产水COD均小于10 mg/L，电导率小于80 μs/cm，对有机物去除率可达99%，盐的去除率93%以上。邹勇斌等[23]应用反渗透膜深度处理印染废水，CODCr的去除率97.4%、脱盐率97.0%，浊度去除率接近100%，废水回收率80%。叶舟等[24]采用超滤和反渗透连用处理印染废水并实现废水回用，COD去除效率99%以上，色度及浊度去除率接近100%，脱盐率99%以上，废水的总回用率达到85%。

3.5 双膜组合法

双膜组合法近年来逐渐成为国内外研究的热点之一。双膜法在对印染废水的处理和回收利用上表现出巨大的优势。丛纬等[25]采用超滤/纳滤双膜技术处理印染废水，COD去除效率90%，浊度去除率90%。付江涛等[26]采用Omexell SFP2860超滤膜和BW30-365FR反渗透膜组合，对浙江绍兴以棉类、涤纶类、丝织类、针织等类布匹印染加工的某印染厂废水进行处理，通过双膜法处理，CODCr去除率99%以上，浊度、色度去除率接近100%，脱盐率98%以上。张勇[27]采用“O3+UF+RO”组合工艺对经前处理、生化处理及物化处理和过滤工段的印染废水进一步处理，COD去除率93%以上，浊度、色度去除率接近100%，脱盐率97.5%以上。双膜组合法极大地提高了印染废水COD、浊度、色度及盐的去除率，尤其是超滤或纳滤膜与反渗透膜的连用，可实现废水回用，降低了经济成本。

4 问题及展望

随着环境的日益恶化，国家对环境保护越来越重视，对印染企业的用水量、排放量和排放标准日趋严格，企业的压力不断上升，国内外研究者对废水资源化回用的技术研究越来越多。膜分离技术是一种高新技术，具有高效节能、无污染、工艺简单、操作简便、过程易控制等特点，其在印染废水处理方面的展现出巨大的潜力。

目前膜主要存在以下问题：(1)膜价格较高，膜材料主要依靠进口;(2)膜较易污染并导致膜通量下降;(3)膜组件寿命短，需经常更换，增加运行成本;(4)膜清洗困难，药剂清洗会改变膜的物化性能并缩短膜的寿命。针对以上问题，开发低价格、抗污染、抗菌、通量高、寿命长、化学稳定性好的膜材料是未来膜发展的重要方向之一。同时针对印染废水水质的复杂特点在工艺上将膜技术与其他技术(化学、生物技术)有机耦合，开发出如光催化膜、電催化膜、MBR-RO等新的膜技术，使得膜分离技术不断完善，对现有工艺的不足之处加以弥补，促进印染企业在经济效益、社会效益与环境效益三方面同步发展。

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作者：杨俞 王淑影 徐瑧

第二篇：膜分离技术研究近况

摘要:膜技术被称为“2l世纪的水处理技术”,现已受到越来越多的水处理工作者的关注。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超滤,其次是自然渗析和液膜技术。近年来,膜材料、膜组件以及膜工艺在不断更新,使得膜分离技术发展很快,在水和废水处理、化工、医疗、轻工、生化等领域得到大量应用。

关键词: 膜技术;膜材料;膜组件;膜工艺;膜污染

1 概述

1748年,法国学者Ahble Nollet发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内,首次揭示了膜分离现象。此后,膜分离技术经过了近200年漫长的发展过程。膜技术(Membrane Technology)是用天然或人工合成的高分子薄膜以外界能量位差(如压力差、浓度差、电位差和温度差等)为推动力,对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。

膜技术是一种分子水平上的分离技术。按照膜的功能可分为分离膜、识别膜、反应膜、能量转化膜和电子功能膜等,其中,分离膜的应用最为广泛。分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性,按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同,可分为20世纪30年代的微滤(MF);2O世纪40年代的渗析(D);20世纪5O年代的电渗析(ED);20世纪60年代的反渗透(RO);20世纪70年代的超滤(UF);20世纪80年代的气膜分离(GS);20世纪90年代的渗透汽化 (PV)和乳化液膜(ELM)等。有资料显示,目前国际膜市场的75%分布在美国、欧洲国家和日本,20世纪80年代后膜分离技术的工业化应用迅速发展,新发展了膜蒸馏和渗透汽化等膜分离过程,世界膜产售额已超过100亿美元,年增长率为14%～30%。

膜分离概念:可以将分离膜看作是把两相分开的一薄层物质,称其为“薄膜”,简称膜。膜可以是具有渗透性的,也可是具有半渗透性的,但不能是完全不透过性的。膜可以存于两流体之间也可以附着于支撑体或载体的微孔隙上,膜的厚度应比表面积小得多。成膜,以外界能量或化学位差作推动力,对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法,统称为膜分离法。膜分离法可用于液相与气相,对液相分离,可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其它微粒的水溶液体系等。

膜分离是一项新兴的高效分离技术。60年代后,膜分离技术逐步在工业界得到广泛应用,目前膜及组件在全世界的年销售额已达30亿美元以上,年增长率高达14% ～30%,在1987年国际膜会议上(日本东京),膜技术被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高新技术之一。膜分离技术目前已普遍应用于化工、轻工、电子、医药、食品、环境工程和石油行业。

纳滤(NF)膜技术是近10多年来发展起来的一种新型的膜分离技术,纳滤膜由于其特殊的孔径范围和制备的特殊处理化(如复合化、荷电化),使得纳滤膜具有较特殊的分离性能——对二价和多价离子及分子量在200～l000之间的有机物有较高的脱除性能, 对单价离子和小分子的脱除率则相对较低.NF膜所具有的特点使之特别适于海水的软化,即去除海水中易结垢的Ca2+,Mg2+,SO42-等二价离子.NF技术已经在水处理技术、环境工程等方面显示出很强的优势。在海水软化方面的研究与应用国内外也已经开展。

膜技术应用

多元多层纳米膜技术是在离子键技术上发展起来的一项镀膜技术。其应用范围有:(1)刃具、模具的表面强化。在高速钢、硬质合金制造的刃具(如钻头、铣刀、车刀)及模具表面获得超高硬度的多元多层纳米膜.提高刃具、模具的耐磨性;(2)机械零件的表面强化,如叶轮、叶片、气缸、活塞环表面获得纳米镀层,延长零件使用寿命。

富氧技术的应用亦非常广泛,一般情况下,凡需空气之处,均可用富氧来替代。特别是膜法富氧,由于设备简单、操作方便、启动快、规模可小可中、投资少、节能效果显著、免维护及用途广等,是一项日趋成熟的高新技术,被发达国家称为“资源的创造性技术”。许多文献已有这方面的应用报道:如华北制药股份有限公司玻璃分公司于1996年建设的富氧燃烧项目,使用3年后总结:随着时间的推移、技术的成熟,取得了增产、节油和合格率提高均超过10%的效果;而且采用富氧燃烧技术后,火焰燃烧状况有较大改善,火焰底部明显发白发亮,火焰强度增加,火焰尾梢减小,从而既延长炉龄,又提高产品的产量和质量。

目前,膜技术广泛的用于从含盐和被污染的水源生产可饮用水和工业废水的处理等。进一步的应用包括:药品传输系统、通过蒸汽浓度检测爆炸材料、燃料电池等。在过去的2O年中,BARC已经涉及反渗透技术的开发,用于微碱水和海水的脱盐等工艺。最近,开发了一种民用水净化器,其能够在自来水压力条件下,去除细菌污染物,生产安全的饮用水。

由于膜过滤技术是一种高教、低能耗和易操作的液体分离技术,因此在废水处理中有着广阔的应用前景。在介绍膜过滤技术性质、分类的基础上对膜过滤技术在含油废水、生活废水、造纸废水、有色废水、化工合成废水、重金属离子废水及其他废水处理的应用研究和进展状况进行了综述,讨论了膜过滤技术的研究方向和发展前景。认为减轻膜污染、研究开发廉价的过滤膜和膜组件是膜过滤技术在水处理中应重点解决的问题。在实际应用中,将膜过滤技术与其他分离技术和废水处理技术相结合,充分发挥各自优势和协同效应,得到最佳处理效果和最佳经济效益。

另外,锦化化工(集团)有限责任公司树脂厂采用膜分离技术回收VCM精馏尾气,研究了气体膜分离技术的原理,并对该技术的各项工艺参数进行了优化、调试。总结出一套最佳控制方案,彻底解决了循环气在系统中的累积、膜组件传递动力等工艺参数影响膜分离效果的问题,可使精馏尾气中的VCM、c2 H2回收率达到95%、85%以上,回收VCM 303 t/a、 H2 89 t/a,获经济效益202万元/a。

在城市饮用水膜处理方面,由于新型膜处理技术具有适应的水质范围广,出水水质好,占地面积小等优点,及其在国外的推广应用,因此这种新型的膜处理技术不仅能有效地去除水中的浊度、病原微生物和病原寄生虫,纳滤膜还能有效地去除水中的有机污染物,包括常规工艺很难去除的农药等.

结语

膜分离技术由于其良好的透过性,分离效率高,操作简便,能耗低等优点,在许多领域

得到了广泛应用,在油田采油废水处理中亦得到应用,但仍有许多方面需要改进。例如,膜组件的选择,操作条件的控制,膜材料的表面改性,减少膜污染,同时开发新型膜分离工艺与新型膜材料。成功解决了上述问题,膜分离技术将会在含油废水处理中得到更加广泛的应用。

作者：王忠伟

第三篇：生物化工及膜分离技术分析

摘要：科学技术的发展能够提高生产力，随着社会经济的发展，各行业都严重依赖高新技术以提高工作效能，在生物化工行业内的膜分离技术使用极广，这是一种发展起来不久的高新产业技术，可显著提升生物产品的最终质量。在生物化工行业中，膜分离技术的地位不可或缺，膜分离技术会随生物科学技术的发展而扩大其应用范围，提高工作质量，但是现在膜分离技术的工作效率和提纯精度仍有很大的提高空间，需要对其进行进一步的研究，推动生物化工行业的平稳发展。

关键词：生物化工;膜分离技术;分析

前言：生物化工是一种交叉学科，它包含了生物学和化学等多个学科的内容，主要研究生物活性物质等对象，包含了理论的内容，也包含了一些技术问题。生物化工技术甚至涉及到了重组DNA技术和细胞技术等高端技术，能够有力推动基因工程等技术的发展。当前生物化工技术已经成为生物技术中重要组成部分，但其具有较为特殊的特点，其中膜分离技术对产品的纯度要求较高，同时要保证生物活性，但在具体操作时影响因素较多，因此要对生物化工及膜分离技术的技术特点进行深入了解，结合具体情况选择比较实用的膜分离技术，从而提高分离质量。

一、生物化工技术的研究

生物化工的研究以实验为根基，囊括了理论研究，也离不开工程研究，例如细胞工程和酶工程等，通过对工程和控制进行设计和操作，产生想得到的生物产物。生物化工产出价值高、生产成本低，可用于环境、能源、食品等方面的研究。以青霉素为代表的抗生素是生物化工技术研究领域在近现代最杰出的成果，二战时期，从青霉素的研究和生产开始，生物化工技术得到了快速发展，二战后已经渗透到转基因领域，新型生物技术不断出现，与生产生活的联系越来越密切，酒精等产品的生产都离不开生物化工技术，生物化工技术成为促进农业、工业、医学发展的重要技术，甚至在化妆品方面也可以利用生物化工技术进行转化。

二、膜分离技术的原理和发展前景

膜分离技术，顾名思义就是发半透膜作为过滤介质，形成不同大小分子中间的隔离屏障，通过膜的选择性、渗透压、浓度差等作用因素使不同组分能够被分离甚至提纯。半透膜中膜的孔洞大小差异较单纯的目的。在生物化工行业中膜分离技术的优势明显，设备比较简单，一般不产生次生污染物，因此，其在生物化工行业得到了较大的普及应用机会，例如在生产蛋白质和酶的时候，就可以充分利用膜分离技术。当前膜分离技术应该向着更好的方向发展，包括向开发多元化的原材料和低成本、高环保性能的技术方向进行研究，还要对膜分离系统的操作工艺进行优化，从而提升分离效果，对于特定膜分离材料进行开发，研究能够对膜进行高效清洗的药剂和方法，降低生产成本，还要注重传统技术与膜分离技术的有机融合，從而推动膜分离行业的市场化进展，应该扩大膜分离应用深度并加强普及。

三、膜分离技术的分类

1.微滤膜分离

微滤膜分离技术顾是采用孔隙非常细微而且孔距非常密集的滤膜来进行分离纯化，这种分离技术选择压力为主要动力源来进行过筛形式的分离，大分子和盐类等物质可直接通过滤膜，但是体积较大的分子甚至微细的颗粒反而会被微滤膜拦截在反面，通过这种过滤分离技术让溶液得以净化，微滤膜分离在当前的膜分离系统中具有较大的应用意义，能产生较多的经济效益。

2.超滤膜分离

超滤膜分离技术比微滤膜技术更先进一些，它同样使用筛分原理，就是在进行具体的分离的时候，以压力差为动力使溶液的成分得以实现分离的目的，其分离效能优于比微滤膜分离技术，仅可容纳一部分小分子物质和溶剂穿过超滤膜的滤孔，大分子物质和微细颗粒没有机会通过这种不对称膜，膜的表面性质、孔径的大小和拦截的能力的大小有直接关系，超滤膜适用于大分子溶液的分离过滤，因此在生物化工领域的使用相当普遍。

3.反渗透膜分离

虽然原理同样是基于扩散和溶解，但自然渗透过程和同样利用压力差进行物质分离的反渗透膜分离的原理不同，两者原理正好相反。将大于自然渗透压的压力施加于浓度较高的溶液一侧之后，浓度偏高的溶液中的一部分溶剂沿滤膜向反方向渗透，从而完成了物质的分离，这就是半透膜的分离原理，反渗透膜分离技术多用于低分子量溶液的浓缩，反渗透的渗透压受溶液的性质影响，不受膜的种类的影响。

4.纳滤膜分离

纳滤膜分离技术也是根据扩散吸附的原理进行分离，与压力差有一定的关系，以反渗透为主主要形式的纳滤膜分离隶属于低压分离技术，作为相当先进的一种分离技术，其分离原理还涉及超滤和反渗透原理技术，纳滤膜分离比反渗透和超滤的渗透效果要好，纳米膜为人工合成的一种复合膜可用于200～2 000的分子量的阻断。一些无机盐和溶剂可以穿透纳米膜，使用纳滤膜分离可以节约动力，纳滤膜分离不需要施加太高的压力，超滤膜无法截断的物质可用纳滤膜的反渗透能力来分离和拦截，纳滤膜的功能比反渗透和超滤膜都好，性能相当稳定，应用极其广泛，除了化生物化工领域，还可以应用医药行业。

5.液膜分离技术

液膜分离技术与其他固态膜分离技术形态差别显著，它以液态形式的膜对不同性质的溶液形成分离效果，其原理同样依据扩散和溶解原理，其提纯原理则以渗透原理为核心。相较于固态膜分离技术，液态膜分离技术的选择方向更精准，表面活性剂和溶剂构成的夜膜可使萃取和反萃取在分离期间同时发生，具有分离和浓缩双重功能。

结束语

生物化工技术已经随着科学的进步成为一种新兴核心产业，它的主要工作内容是以生物化学和生物学理论为基础，分离技术是生物化工的重要部分，其中膜分离技术又是分离技术中的核心内容。膜分离技术随着科学的发展而不断更新，应用范围在逐渐扩大、效果更好，不同地膜分离技术适用于不同的化工产品，这样才能够实现理想的分离效果，我国在膜分离技术方面取得了不少的成就，但是有一些膜分离技术问题与其他国家中有较大差别，需要加强研究。

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作者：罗明刚 李航