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化学工程与装备2012年第3期
114黄Chemical游：超滤技术在水处理领域的研究进展Engineering&Equipment2012年3月

超滤技术在水处理领域的研究进展

黄游，柴续斌，黄臣勇
（苏州有色金属研究院有限公司，江苏苏州215026）
黄游：超滤技术在水处理领域的研究进展
摘要：介绍了超滤的工作原理、超滤膜的类型及超滤的特点，在此基础上重点阐述了超滤技术给水和废
水处理回用中的应用，并对超滤技术的发展趋势和研究方向进行了展望。
关键词：超滤；给水；废水回用；应用

前言动力的作用下，当水流过膜表面时，只允许各种低分子溶质
近年来，随着我国经济建设的快速发展，水污染呈发展(如水、无机盐、矿物质)透过膜，成为渗透液被收集，而大
趋势，工业发达地区水污染问题尤为突出，水资源短缺问题于膜孔的各种高分子物质(如各种悬浮物、胶体、细菌、病
也日益突出，全国各地水质性缺水或水源性缺水现象越来越毒、蛋白质等)被截留成为浓缩液外排。
严重。据统计，目前原水中已经检测出来的有机污染物达2超滤技术的应用至今已有四十余年的历史了。1965年美
000余种，其中含有致癌、致畸形、致突变的三致物质。而国亚米康(Amicon)公司首先开发出中空纤维式超滤膜。超滤
传统的水处理工艺中预加氯氧化、混凝沉淀、过滤、消毒等过程通常采用不对称膜，所分离的组分直径为0.005～
对这类物质去除能力有限，且加氯消毒会使氯与水中的某些10μm，一般相对分子质量大于500的大分子和胶体，所用膜
有机物反应产生危害更大的副产物。而另一方面，2007年7常为非对称膜，膜的水透过率为0.5～5.0m3／(m2·d)。膜表
月1日起实施的《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)对皮层厚度只有0.1～lμm，当过程不存在浓差极化时，溶液
饮用水水质有了更严格的要求，大幅度提高生活饮用水卫生的渗透压很小，可以忽略，过程所需压差范围约为0.1～
标准的指标数量，水质指标由原来的35项增至106项，增加0.5MPa。
了检测甲醛、苯、甲苯和二甲苯的含量等项目的要求。对于超滤膜按膜材料分为有机超滤膜和无机超滤膜两类[1]。
新的饮用水水质标准，常规水处理工艺（混凝+沉淀+过滤+有机超滤膜包括醋酸纤维膜(CA)、聚丙烯腈膜(PAN)、聚砜
消毒）的局限性将越来越明显。总之，常规工艺难以应对日膜(PS)、聚醚砜膜(PES)、聚碳酸酯膜(PC)、聚对苯二甲酸
益严重的水污染和愈加严格的饮用水水质标准。在这方面，乙二醇酯膜(PET)、聚酰亚胺膜(PI)、聚偏氟乙烯膜(PVDF)
作为膜分离技术的超滤可以发挥其独特的作用。超滤对去除及聚氯乙烯膜(PVC)等，其中CA、PS、PES、PAN、PVDF及PI
水中微米级的颗粒优于常规水处理技术中的过滤能力，而且是常见的超滤膜成膜聚合物。常用的无机超滤膜则有陶瓷
还具有去除过滤所不具备的纳米级微粒的能力，可以有效去膜、氧化铝膜及多孔玻璃膜等。目前在工业上已经得到广泛
除水中的悬浮物、藻类、细菌、病毒、氨氮和部分大分子有应用的主要为有机超滤膜。工业规模的超滤组件形式主要有
机物，符合了饮用水水质不断提高的要求和工业水处理的要管式、中空纤维式、平板式、卷式及回转式等。
求。与普通的分离技术相比，超滤技术主要有以下特点：①
1超滤技术介绍筛分孔径小，处理效率高，几乎能截留溶液中所有的细菌、
超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过滤过程，平均孔病毒及胶体微粒、蛋白质和其他大分子有机物[2，3]；②分离
径在3～100nm之间。超滤膜技术是一种能够将溶液进行净过程仅以低压为推动力，耗能少，设备及工艺流程简单，易
化、分离、浓缩的膜分离技术。其截留机理主要是通过筛分于操作管理；③运行无相际间变化，操作可以在常温下进行；
作用来截留水中的颗粒物质，即在膜两侧一定的压力差为推④应用范围广，采用系列化不同截留分子量的膜能将不同分
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子量溶质的混合液中各组分实现分子量分级；⑤设备体积FI≤4、浊度≤0.2NTU[7]。超滤作为反渗透的预处理在废水
小，结构简单，易于操作、管理及维修；⑥投资及运行费用回用处理领域有着广泛的应用，如当前流行的双膜法技术
相对较低[3]。(超滤+反渗透)就常被用来对废水进行回用处理，出水可用
2超滤技术在给水处理中的应用作循环冷却水的补充水或生产工艺用水。
近年来随着膜的生产技术水平的不断提高，超滤膜的生超滤主要从水中分离悬浮物、胶体物质、细菌、病毒、
产成本随之降低，这为超滤水处理技术的开发应用奠定了基微生物和大分子有机物。超滤做反渗透的预处理相比传统的
础。超滤技术最初用于化工和医药行业，20世纪80年代开始机械过滤、石英砂过滤、活性炭过滤有如下优点：过滤出水
用于饮