mo技術(shù)在飲用水深度處理中的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)化肥、殺蟲劑的大量持續(xù)使用，工業(yè)廢氣、廢水的超標(biāo)排放，和人們生活污水的大量增加，導(dǎo)致水源污染日趨嚴(yán)重。另一方面，隨著生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)的技術(shù)進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們對飲用水的品質(zhì)提出了新的概念和要求，飲用水與人體健康這一話題，引起了各級人民政府和廣大群眾，比以往任何時間都要關(guān)切。飲水安全、衛(wèi)生已成為當(dāng)前消費(fèi)者的主導(dǎo)潮流。
mo技術(shù)是近30年來發(fā)展起來的一項*，也是當(dāng)前促進(jìn)和保證社會持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，已在能源、電子、化工、醫(yī)藥、食品、汽車、家電、環(huán)保等領(lǐng)域，發(fā)揮著其*的重要作用。1.3×104 t/d的海水淡化大型工廠，2.4×104 t/d苦咸水電滲析淡化工廠，用mo近萬平方米的大型超濾退漿廢水處理廠，2400 t/d的地表水微孔過濾凈化工廠，每年救治幾十萬人生命的人工腎(透析器)已成為現(xiàn)代的重要醫(yī)療手段，mo法制取的礦泉水、純凈水、飲用水等已進(jìn)入千家萬戶……，這些已充分了顯示了mo技術(shù)應(yīng)用規(guī)模、水平和重要作用。本文就mo技術(shù)的進(jìn)展和在飲用水深度處理中的應(yīng)用作一綜合介紹。
電滲析
電滲析(ED)是以直流電為推動力，利用陰陽離子交換mo對水溶液中陰陽離子的選擇透過性，使一個水體中的離子通過mo遷移到另一水體中的物質(zhì)分離過程。1952年，美國Ionics公司，根據(jù)電滲析原理，研制成功世界上*臺電滲析器，用于苦咸水淡化制取生活飲用水。70年代頻繁倒極電滲析技術(shù)(EDR)開發(fā)成功，使電滲析裝置運(yùn)行更加方便，工作應(yīng)用更加穩(wěn)定；日本50年代末開發(fā)這一技術(shù)，60年代用于海水濃縮制鹽和氯堿工業(yè)制濃鹽水；我國1958年開始研究開發(fā)電滲析技術(shù)，1965年我國*臺電滲析裝置試用于成昆鐵路建設(shè)，1967年完成了異相離子交換mo的工業(yè)化生產(chǎn)，三十年來，已在海水、苦咸水淡化制取生活飲用水和工業(yè)用純水、超純水制造，發(fā)揮了顯著的效果。其應(yīng)用面遍布全國各地的各行各業(yè)，其應(yīng)用面之廣和mo產(chǎn)量大均居世界同行前列。在我國，電滲析已成為一種成熟的水處理工藝技術(shù)。電滲析本體已按專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)，制水量從每小時幾十升到幾十噸多種規(guī)格可選，工程應(yīng)用可由單臺至幾十臺組合排列，以滿足不同制水量和不同脫鹽效果的要求。
與水平相比，我國電滲析工藝工程水平已接近*水平，差距較大的是離子交換mo的品種單一，限止了這一技術(shù)在高濃度濃縮和不同離子分離等方面的應(yīng)用，就水處理行業(yè)而言，盡管有少數(shù)電滲析裝置進(jìn)口，但由于進(jìn)口電滲析價格大大地貴于國產(chǎn)裝置，所以目前國內(nèi)電滲析仍由國貨所統(tǒng)治。1995年統(tǒng)計，電滲析用于苦咸水淡化，總造水量達(dá)1.07×106 t/d。
反滲透
反滲透(RO)是以壓力為推動力，利用反滲透mo只能透過水而不能透過溶質(zhì)的選擇透過性，從某一含有各種無機(jī)物、有機(jī)物和微生物的水體中，提取純水的物質(zhì)分離過程。1960年Loeb和Sourirajan，根據(jù)上述原理制備了世界上*張高脫鹽率、高通量的不對稱mo醋酸纖維素(CA)反滲透mo。70年代初美國杜邦(Dupont)公司開發(fā)成功了芳族聚酰胺(PA)中空纖維反滲透mo；80年代初聚酰胺復(fù)合mo及卷式元件研究成功，80年代末，高脫鹽率復(fù)合mo及卷式元件投入生產(chǎn)；90年代中，超低壓高脫鹽度聚酰胺復(fù)合mo及元件投放市場。我國反滲透mo技術(shù)的研究開發(fā)，始于1965年，1967-1969年的“全國海水淡化會戰(zhàn)”為CA不對稱反滲透mo的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)，1982年我國*個CA卷式mo元件研究成功，1983年CTA中空纖維組件研制成功；1984年大型8"卷式組件研制成功；1985年8"大型中空纖維組件研制成功。這些組件成功地應(yīng)用于18MΩ-cm超純水，高壓鍋爐補(bǔ)給水，無菌無熱源水和食用純凈水……的制造。并產(chǎn)生了重大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，近三年來，由于國外卷式PA復(fù)合mo的大量進(jìn)入中國市場，對國產(chǎn)CA卷式mo的沖擊很大，目前國產(chǎn)CA卷式mo已停產(chǎn)，而國產(chǎn)CTA低壓中空纖維mo組件，雖其脫鹽率低于進(jìn)口PA復(fù)合mo，但其由于相對價格低，供貨充足，目前仍在生產(chǎn)，以滿足市場的需求。
在反滲透工藝研究和工程應(yīng)用方面，80年代末，國家“七.五”科技攻關(guān)期間，電子工業(yè)用18MΩ-cm大型工業(yè)化超純水系統(tǒng)、高壓鍋爐補(bǔ)給水用大型反滲透裝置，和海島苦咸水反滲透淡化制取飲用水，三項示范工程獲得成功，并在全國范圍內(nèi)純水、超純水的制造中得到大力推廣應(yīng)用，該項目獲國家科技進(jìn)步一等獎。1991年國產(chǎn)CTA中空纖維反滲透mo組件用于食用純凈水生產(chǎn)獲得成功，我國*批純凈水投放市場，1994年二級反滲透系統(tǒng)研制成功，并用于純凈水的制造，割除了原工藝中的離子交換過程，1995年mo法直接制取醫(yī)用注射用水獲得成功，并分別在安徽繁昌制藥廠和北京協(xié)和醫(yī)院投入示范考核運(yùn)行。制備的無熱源水符合中國藥典(95版)和美國藥典(21版)注射用水的標(biāo)準(zhǔn)。
與國外相比，我國反滲透工藝和工程技術(shù)已接近*水平，但mo和組器技術(shù)同同類產(chǎn)品仍有較大的差別，復(fù)合mo雖已完成中試放大，但離工業(yè)生產(chǎn)仍有較大距離，當(dāng)前反滲透mo組件市場，中空纖維型仍以國產(chǎn)CTAmo組件為主，而卷式型，基本上由進(jìn)口PA復(fù)合mo元件所占據(jù)。在工程上，引進(jìn)PA復(fù)合mo和其他關(guān)鍵部件，設(shè)計制造反滲透裝置，取代了以往*的局面，實踐證明是成功的。但注意的是許多小企業(yè)由于缺乏反滲透系統(tǒng)設(shè)計的專業(yè)技術(shù)，用戶技術(shù)培訓(xùn)不到位，操作、維護(hù)不當(dāng)，致使反滲透mo使用壽命大大縮短，這已成為當(dāng)前我國反滲透工程應(yīng)用中的一個普遍問題，應(yīng)引起同行的注意。
超 濾
超濾(UF)以壓力為推動力，利用超濾mo不同孔徑對液體進(jìn)行分離的物理篩分過程，其切割分子量(CWCO)103、106，孔徑1100 nm。
1965年，首先由美國亞米康(Amicon)公司開發(fā)成功中空纖維式超濾器，并投放市場。超濾應(yīng)用范圍很廣，除在水處理工程中，用于除菌、除熱源、膠體和大分子有機(jī)物等外，還可以用于許多特殊溶液的分離、精制，如血液凈化、蛋白質(zhì)精制、大分子有機(jī)物與鹽的分離和脫水等。同時，由于超濾是常溫操作對那些熱敏性物質(zhì)，如果汁、生物制品等的分離、濃縮、精制特別有效，節(jié)能效果尤為顯著。
我國超濾技術(shù)的開發(fā)始于70年代初，zui初開發(fā)的CA管式mo組件首先用于電泳漆行業(yè)中然后應(yīng)用于酶制劑的濃縮，80年代初，聚砜(PS)中空纖維超濾組件研究成功，80年代中期卷式超濾組件研制成功，90年代初聚丙烯中空纖維組件研制成功。目前在水處理行業(yè)中，聚砜和聚丙烯中空纖維式組件應(yīng)用zui多。
與產(chǎn)品相比，國產(chǎn)超濾mo組件品種單一，通量和截留率綜合性能較低，抑制了超濾技術(shù)在水處理以外領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)展步伐。在水處理工程應(yīng)用中，雖有少數(shù)公司推出全自動快沖洗 式裝置，但在實際應(yīng)用中仍是以手動為主，水通量難于穩(wěn)定，另一方面，大型化裝置應(yīng)用較少，但由于產(chǎn)品較貴，目前國內(nèi)超濾市場仍以國產(chǎn)為主
