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水污染净化材料我国污水处理现状目前，我国水污染现象十分严重，生活污水、工业废水的处理势在必行，而且在向深度处理的方向发展。现在，污水处理的工艺和设备已经日益成熟，用于水污染净化的材料的重要地位逐渐显露出来，同时也被广大环保工作者广泛关注。氧化还原材料悬浮物质分离材料AB膜分离材料D沉淀分离材料C用于水污染的材料分类氧化还原法通过在废水中投加氧化剂或还原剂，使废水中的有机或无机的污染物与药剂发生氧化还原反应，从而使废水中的有毒污染物转化为无毒或微毒物质。氧化还原材料在现代给水和排水的诸多处理技术中，混凝技术是一种应用最广泛、最经济、简便的水处理技术。混凝过程达到高效能的关键在于恰当地选择和投加性能优良的悬浮物质分离材料-混凝剂。悬浮物质分离材料沉淀分离就是向废水中投加某些化学药剂，使之与废水中的污染物发生化学反应，形成难溶的沉淀物，然后进行固液分离，从而去除废水中的污染物。对于某一具体的离子是否采用沉淀分离，首先决定于是否能找到适宜的沉淀分离材料-沉淀剂。沉淀分离材料膜可以看做是一种材料，它能让某种物质比其他物质更容易通过，既有分离、浓缩和净化的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤等特征。膜在很多污水处理流程中被用来去除水中的固体或溶解性污染物，而允许“纯净”的水通过它。膜的理论基础：扩散定理、膜的渗析现象、渗透压原理、膜电势等。膜制造的生产目标：具有足够的机械强度能维持高的膜通量具有高的选择度膜的最佳物理结构：膜材料的厚度要薄孔径尺寸分布要窄表面孔隙率要高可用作膜的材料种类繁多，根据如何实现物质分离可把膜为：致密膜通过透过组分与膜的膜材料之间的物理-化学反应实现分离，它的选择度最高，因此反渗透、电渗析和纳滤等过程可以从水中去除离子。膜材料多孔膜通过物理作用实现分离，即筛分作用，其概念上接近于通常的过滤过程。超滤可以去除胶体和溶解性大分子物质，微滤只能去除悬浮物质。根据膜材料的组成对膜进行分类则更加方便实用：有机膜-聚合物优点：分离效率高、不发生相变、设备简单易操作、能耗少缺点：易受污染、操作温度低、使用寿命短膜材料无机膜-陶瓷和金属由无机材料加工而成，是一种固态膜，以无机材料科学为基础的无机膜具有聚合物分离膜所无法比拟的优点一）无机膜概述及其特点无机膜的发展始于20世纪40年代，至今发展已经历三个阶段。由于无机膜的优异性能和无机材料科学的发展，无机膜的应用领域日益扩大，将无机膜与催化反应过程结合而构成的膜催化反应过程被认为是催化学科的未来三大发展方向之一。因此无机膜的应用成为当前膜技术领域的一个研究开发热点。我国的无机膜研究始于20世纪80年代末，通过国家自然科学基金及各部委的支持，我国已能在实验室制备出无机微滤膜、超滤膜以及金属钯膜。进入九十年代，国家科技部对无机陶瓷微滤膜的工业化技术组织了科技攻关，推进了陶瓷微滤膜的工业化进程。2002年第七届国际无机膜大会在中国召开，标志着我国无机膜的研究与工业化应用已经进到国际领先水平。无机膜是由无机材料加工而成，是一种固态膜，以无机材料科学为基础的无机膜具有聚合物分离膜所无法比拟的优点：※孔径大小容易控制。※化学稳定性好，耐酸、碱、有机溶剂。※耐高温，可用蒸气反冲再生和高温消毒灭菌。※抗微生物污染能力强，适宜在生物医药领域应用。※机械强度大，可高压反冲洗，再生能力强。※无溶出物产生，不会产生二次污染，不会对分离物料产生负面影响。※分离过程简单，能耗低，操作运转简便。※膜使用寿命长。（二）无机膜分类1、无机分离膜从表层结构上可以分为：致密膜和多孔膜两大类。应工业化生产的需要，目前，多孔陶瓷膜应用较为成熟和广泛。2、无机膜按照制膜材料，可以分为：陶瓷膜、金属膜、玻璃膜、合金膜、高分子金属络和物膜、分子筛复合膜、沸石膜等。3、无机膜按照结构特点，可以分为：非担载膜（主要在实验室和科研工作中居多）和担载膜（主要应用于工业化生产居多）。（三）无机膜结构工业上应用推广极为成功的无机多孔分离膜元件，主要由三层结构构成：多孔载体、过渡层和活性分离层。（四）无机膜元件、膜组件1、无机膜元件从微观角度来看，有对称和非对称两种结构。由于非对称膜元件具有处理效果稳定、机械强度高、高渗透通量等优势，因而是目前工业化应用的主要形式。从几何外形来看，商业无机膜有多种形式：多通道、管式、平板式、蜂窝体等。鉴于工业化生产需要较大的过滤面积，且多通道膜元件采用的是错流过滤方式，不同于其他膜过滤形式，并具有安装简便、机械强度高、适合于工业化大生产应用等优点，因而成为工业生产应用的主要产品。2、无机膜组件为了保证无机膜元件的正常使用，我们要求将膜元件和膜外壳配套使用，因此膜组件应运而生了。通常膜组件的形式按照装填膜元件的支数命名，非常简单明了。无机膜的具体应用在是在分离和反应过程中以膜组件形式出现。无机膜组件是由1根、3根、7根、19根、37根或者是更多的根数的膜元件组成，根据具体使用者实际生产或者实验的要求而定。一台无机膜设备通常包括很多膜组件。（五）无机膜分离系统过滤方式无机膜分离系统包括膜组件、原料输送系统、压力流量测量控制系统等等。采用的主要是错流过滤方式，与终端过滤不同的是，错流过滤存在着渗透液和循环流体两股液体。（六）无机膜应用领域膜分离技术以其节能效果显著、操作维护简便、控制简易而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代真空过滤、板框压滤、离子交换多种传统的分离与过滤方法。无机膜的应用主要涉及液相分离与净化，气体分离与净化和膜反应器三个方面。无机膜的工业化应用主要集中于液相分离领域，无机膜在液体分离方面的应用主要是微滤和超滤，其中使用最多的是陶瓷膜，占据了80%的市场。食品饮料植（药）物深加工果汁、蔬菜汁乳品工业农产品深加工糖类食品添加剂、天然色素、调味品酒类等生化医药生物发酵液蛋白、酶中药、保健品口服液动物血浆、血清医药及中间体化学工业合成印染料及中间体精细化工化工原料及中间体合成及微生物农药催化剂颗粒回收利用有机化工原料的回收精制化工酸、碱液环境工程饮料工业、食品工业等各类工艺用水的制备食品、生物发酵、染料等工艺废水处理制浆造纸、纺织工业、脱脂废水处理含油废水处理空气过滤在气体分离领域应用主要包括气体（空气）的净化和气体组分的分离，但目前成功应用的仅是铀同位素的分离，其他气体净化与分离过程均处于研究开发过程中。膜分离定义:借助于一定孔径的高分子薄膜材料而实现不同大小、不同性状和不同特性的物质颗粒或分子分离的过程称之为膜分离。基本原理:利用天然或人工合成的，具有选择透过性的薄膜,以及外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集.膜分离技术的发展简史:人类对于膜现象的研究源于1748年，然而认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。1950年W.Juda试制出选择透过性能的离子交换膜，奠定了电渗析的实用化基础。1960年洛布(Loeb)和索里拉简(Souriringan)首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜，这在膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。发展历史大致为：30年代微孔过滤→40年代透析→50年代电渗析→60年代反渗透→70年代超滤和液膜→80年代气体分离→90年代渗透汽化。此外以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程也日益得到重视和发展。常用的膜分离过程（一）微滤鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。（二）超滤早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。（三）纳滤纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保净水和污水处理及其资源化工业……（四）反渗透由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水.（五）其他常用膜分离过程1.气体膜分离气体膜分离是利用气体组分在膜内溶解和扩散性能的不同，即渗透速率的不同来实现分离的技术，具有很大的发展前景。2.渗透汽化渗透汽化也称渗透蒸发，它是利用膜对液体混合物中组分的溶解和扩散性能的不同来实现其分离的新型膜分离过程。反渗透膜的主要种类及各自特点1.纤维素系膜醋酸纤维素脂醋酸纤维素丙酸脂水通量、脱盐率与聚合物的乙酰化度密切相关优点：易于工业化制备，力学性能好，抗余氯等物质的氧化性等。缺点：易水解、PH范围窄(4~6)、不耐高温(35度以下)及不耐微生物腐蚀等。2.芳香-杂环化合物系膜芳香共聚多酰胺芳香聚酰肼亲水基团增加水通量,刚性基团交联结构改善膜的抗压密性和化学稳定性优点：克服了纤维素系膜易水解、PH范围窄、不耐高温及不耐微生物腐蚀等缺点。缺点：去除小分子有机溶剂方面，性能不是很理想3.复合膜RC100/PA300复合膜将超薄的皮层经不同方法附载在微孔支撑层上复合而成的膜克服了上述两种膜的缺点，性能大幅度提高。我国反渗透膜的产业现状反渗透膜，其原材料被国外化学巨头所垄断，目前全球被美、日、西欧等少数国家垄断，国内市场主要被美国陶氏化学、科氏、海得能、日东电工、日本旭化成以及日本东丽等几家公司瓜分，国内从事于反渗透膜的企业有一两家，但目前还没有一家能形成产业化，性能和国外的膜无法相比。我国反渗透膜产业的发展前景经测算，到2010年，我国城市污水处理率将达70%以上，膜市场需求将高达200亿元，而且还将以年20%的速度递增。膜分离设备:1)板框式膜组件板框式膜组件使用平板式膜，这类膜器件的结构与常用的板框压滤机类似，由导流板、膜、支承板交替重叠组成。优点:组装方便，膜的清洗更换比较容易，料液流通截面较大，不易堵塞，同一设备可视生产需要而组装不同数量的膜。缺点:需密封的边界线长2)卷式膜组件卷式膜组件也是用平板膜制成的，其结构与螺旋板式换热器类似。优点:目前卷式膜组件应用比较广泛,与板框式相比卷式膜组件的设备比较紧凑、单位体积内的膜面积大。缺点:清洗不方便，膜有损坏，不易更换，尤其是易堵塞，因而限制了其发展。3)管式膜组件管式膜组件由管式膜制成，它的结构原理与管式换热器类似，管内与管外分别走料液与透过液，管式膜的排列形式有列管、排管或盘管等。管式膜分为外压和内压两种。缺点:管式膜组件的缺点是单位体积膜组件的膜面积少,一般仅为33～330，除特殊场合外，一般不被使用。4)中空纤维膜组件中空纤维膜组件的结构与管式膜类似，即将管式膜由中空纤维膜代替。优点:设备紧凑，单位设备体积内的膜面积大(高达16000～30000)缺点:中空纤维内径小，阻力大，易堵塞，所以料液走管间，渗透液走管内，透过液侧流动损失大，压降可达数个大气压，膜污染难除去，因此对料液处理要求高。无机膜分离装置陶瓷膜分离设备