劉明亞 張 凱 畢遠偉

（核工業(yè)理化工程研究院，天津 300180）

反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理與回用中的應(yīng)用

劉明亞 張 凱 畢遠偉

（核工業(yè)理化工程研究院，天津 300180）

近年來，隨著社會的進步，我國工業(yè)也得到了長足的發(fā)展，但與此同時，工業(yè)生產(chǎn)之中所產(chǎn)生的重金屬廢水給人們帶來了很大的困擾，如何對重金屬廢水進行處理與回收成為相關(guān)行業(yè)熱議的話題，反滲透技術(shù)在這種情形下得到了極為廣泛的應(yīng)用?；诖?，文章對反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理與回用中的應(yīng)用進行了研究。

反滲透技術(shù)；重金屬廢水；廢水處理；廢水回用；節(jié)能環(huán)保；工業(yè)生產(chǎn)

重金屬廢水處理與回用的問題隨著我國工業(yè)的發(fā)展日益凸顯。礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、冶煉金屬時排放的酸洗水和化工企業(yè)的生產(chǎn)廢水都屬于重金屬廢水。重金屬廢水中含有各種重金屬成分，這些成分在處理時只能夠用物理或化學(xué)辦法對其進行抽離或者稀釋，但無法被徹底除去或消失，因此重金屬廢水若是不經(jīng)處理就進行排放的話，勢必會對環(huán)境造成極為嚴重的危害，且重金屬成分的流散本身也是一種極大程度的浪費。

1 反滲透技術(shù)原理

目前處理重金屬廢水的方法有很多種，如離子交換法、電解法、吸附法以及反滲透處理法等。重金屬廢水中含有較多的重金屬離子，且種類較多、成分復(fù)雜，因此在對其進行處理時，采用反滲透技術(shù)往往會取得比較顯著的效果。

反滲透技術(shù)的工作原理，就是利用外界的作用力，對廢水中的溶劑通過半透膜進行過濾，從而隔離出重金屬離子。在這一項技術(shù)的實施過程中，必須要滿足兩項基本條件：一是要讓外界的作用力遠遠超出溶液的滲透壓；二是要求具有一種高選擇性和滲水性的半透膜。一般來說，反滲透技術(shù)中用到的半透膜表面孔徑不能超過1nm，只有這樣才能保證在進行滲透的過程中對絕大多數(shù)重金屬離子進行隔離。反滲透技術(shù)主要的依據(jù)為滲透截留機理，通過對這一理論的實際應(yīng)用來對金屬離子進行篩選分割，因此在對其應(yīng)用的時候要考慮到離子的價態(tài)問題。

20世紀中后期，人們開始應(yīng)用反滲透技術(shù)對重金屬廢水進行處理，在最初始的時候，其只被應(yīng)用于電鍍水的處理當中，由于其效果較好，因此被人們越來廣泛地應(yīng)用于重金屬廢水處理的各個領(lǐng)域。利用反滲透技術(shù)進行廢水處理時，既不用任何化學(xué)藥劑，也不需要輔助手段，因此其具有能耗低、效率高的突出優(yōu)點。

2 反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理中的應(yīng)用

2.1 在電鍍廢水處理中的應(yīng)用

電鍍行業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水與漂洗金屬所產(chǎn)生的廢水中重金屬離子含量都很高，其中鎳、鉛、鎘等元素尤為突出，除此以外，上述廢水中還含有較多的氯化物以及氰化物。在廢水處理中應(yīng)用反滲透技術(shù)的先驅(qū)就是電鍍行業(yè)。在對電鍍廢水進行處理的過程中，為了將廢水之中的重金屬離子進行有效回收，一般會采用脫鹽或者是局部滲透的方法。對電鍍廢水的有效處理是十分必要的，比如在電鍍行業(yè)進行電鍍鎳的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生含有很多鎳離子的重金屬廢水，眾所周知，鎳離子對于人體的毒害作用極大，如果不對含鎳廢水進行處理就任其排放，就會對周邊居民的生命安全造成極大的威脅，因此必須對電鍍鎳過程中產(chǎn)生的廢水進行科學(xué)有效的處理，這不僅可以保障人們的生命安全，還能對廢水之中的鎳離子進行回收，從經(jīng)濟上講也是十分合理的。從20世紀中后期開始，電鍍行業(yè)就開始在處理廢水時應(yīng)用反滲透技術(shù)，到現(xiàn)在為止，其已經(jīng)形成了一套較為完備的體系。在利用反滲透技術(shù)處理污水的過程中還可以與鈉濾工藝技術(shù)結(jié)合使用來對重金屬進行回收利用。

2.2 對其他重金屬廢水的處理

重金屬廢水不僅僅是指電鍍廢水，其還包含著許多化工行業(yè)、冶金行業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水以及其他行業(yè)產(chǎn)生的廢水等。在這些重金屬廢水中，均含有大量的重金屬離子，諸如鉛、鋅等，對這些重金屬廢水進行處理回收，一方面可以在很大程度上減小重金屬廢水對于環(huán)境產(chǎn)生的危害，保護生態(tài)環(huán)境，降低重金屬對人們造成的威脅與損傷；另一方面，對廢水里的重金屬離子進行回收，可以減少資源的浪費，從而降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。通過實際的調(diào)查研究可以得出結(jié)論，利用反滲透技術(shù)在對重金屬廢水進行處理時，可以將其中重金屬離子的95%以上進行回收，這就表示反滲透技術(shù)對于重金屬廢水的處理是具有十分顯著效果的。

3 運用反滲透技術(shù)處理廢水時值得注意的問題

3.1 反滲透技術(shù)的成本問題

隨著反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理與回收之中得到越來越廣泛的應(yīng)用，我們必須要對其成本問題進行深入的思考。反滲透技術(shù)中的核心部分就是反滲透膜，能否選擇好正確的反滲透膜對于廢水處理的效果有著極為關(guān)鍵的影響。如今我國市場上已經(jīng)研發(fā)出了很多的反滲透膜類型，其具體功能與處理能力不一，因此其價格也不盡相同，但總體來說，反滲透膜的價格還是比較昂貴的，企業(yè)在對其進行選擇時一定要結(jié)合自身的實際情況，不要盲目選擇價格高的。值得一提的是，隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷進步與發(fā)展，反滲透膜的專業(yè)水平也得到了長足的進步，這種情況若是不斷發(fā)展，反滲透膜的整體成本將在未來得到降低，這對使用反滲透技術(shù)處理污水的企業(yè)無疑是一個好消息。

3.2 對于污水的預(yù)處理

在利用反滲透技術(shù)進行重金屬污水的處理過程中，對重金屬污水進行科學(xué)合理的預(yù)處理手段可以有效的延長滲透膜的使用時間，從而使企業(yè)因更換滲透膜而產(chǎn)生的成本降低。在利用反滲透技術(shù)進行重金屬污水處理時，一定要保證進水的質(zhì)量符合其處理要求，如此才能保證在處理過程中滲透膜不會受到污染或受到的污染較小，并同時對滲透膜的使用壽命和反滲透技術(shù)的處理效果做出保障。總之，在利用反滲透技術(shù)對重金屬廢水進行處理回收時，一定要進行科學(xué)有效的預(yù)處理，保證處理水體的質(zhì)量符合標準，從而在整體上保證對于重金屬廢水處理的高效性。

3.3 反滲透膜的選擇

當前國際上有很多生產(chǎn)反滲透膜的企業(yè)，我國市場上各種國際品牌的反滲透膜屢見不鮮，國產(chǎn)反滲透膜也層出不窮，各企業(yè)生產(chǎn)的不同類型的反滲透膜在性能上各有千秋，其在去污染物能力與抗污染能力和產(chǎn)水量等方面的功效有著較大的區(qū)別。不同的廢水之中含有的溶質(zhì)及溶質(zhì)的濃度都不盡相同，在應(yīng)用反滲透法對其處理時要注意其相關(guān)的酸、堿、氧化性等性能，根據(jù)這些來選擇合適的反滲透膜。當前很多膜生產(chǎn)企業(yè)都有針對膜選擇的專業(yè)軟件，其能夠根據(jù)需處理水質(zhì)來選擇膜的型號、滲透率以及濃縮倍數(shù)等，并可以對設(shè)計方案的可靠性、處理效果以及膜的壽命進行評估。

3.4 工藝操作參數(shù)

根據(jù)原水的水質(zhì)特點來合理選擇反滲透系統(tǒng)的工藝操作參數(shù)，能夠有效地提高出水水質(zhì)。反滲透裝置的主要工況參數(shù)為進水的pH值、溫度以及運行壓力等。

用卷式反滲透膜設(shè)備處理含Cu2+的漂洗水，結(jié)果表明膜通量隨膜壓降和溫度的增加而增加；溫度不變時，滲透液的濃度隨膜壓降的升高而降低，降低的速率也隨壓降升高而降低，呈漸近線關(guān)系；離子的透過性與水對膜產(chǎn)生的膨脹作用有關(guān)。反滲透膜對重金屬離子的截留率隨pH下降而降低，不同的膜要求pH值不同，一般控制在4～7比較好。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，反滲透膜的pH耐受范圍在擴大，pH的使用下限一般為2；也有報道表示，用反滲透膜濃縮含銅料液，其濃縮液pH達0.9。

3.5 膜清洗

反滲透裝置長期運行后，膜表面會逐漸積累各種污染物，如無機物垢和金屬氧化物等，這些物質(zhì)沉積在膜表面上，會引起反滲透裝置性能的下降。為了恢復(fù)膜的性能，需對膜進行化學(xué)清洗和消毒?；瘜W(xué)清洗時應(yīng)根據(jù)膜的材質(zhì)和污染物的種類選擇合適的清洗劑。合理選擇洗膜方法、定期洗膜，如定期的反沖洗能夠最大限度地減少膜結(jié)垢，保證膜通量以延長膜的壽命、提高出水水質(zhì)、增加產(chǎn)水量。

4 結(jié)語

總而言之，反滲透技術(shù)應(yīng)用在重金屬廢水的處理回收過程中可以起到很好的效果，對于重金屬離子的回收率甚至可以達到98%以上，這對凈化回收重金屬廢水、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)有著極為重要的意義。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，反滲透技術(shù)也必將得到更為廣泛的應(yīng)用與更好的發(fā)展，從而提高重金屬廢水的回收利用率，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值。

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（責任編輯：王 波）

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1009-2374（2017）12-0138-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.071

劉明亞（1982-），男，河北石家莊人，核工業(yè)理化工程研究院工程師，研究方向：工藝控制、水處理系統(tǒng)工藝。

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