我国近些年来社会经济的快速发展,推动了科学技术的进步,但是在社会生产力不断提高的同时,我国的环境污染问题也越来越严重,这对我国经济社会的健康可持续发展造成了严重的影响。尤其是在利用和处理水资源方面,由于受到水污染、温室效应等一系列环境问题的影响,全世界很多国家和地区都深受淡水短缺问题的困扰,也正是在这种情况下膜分离技术越来越受到人们的重视,并且随着该技术的不断发展也为人类利用淡水资源以及处理水污染提供了一个新的途径。
1.膜分离技术概述
膜分离技术最早应用于化学实验中,主要用来过滤和分离一些溶液颗粒物质,并且在20世纪初就已经得到一定的发展。该技术的应用使得分离溶液内物质的方式发生了明显变化,具体来说就是可以在常温下分离溶液内的各种物质,不需要再使用改变溶液的方式提取相应的物质,比如蒸发或者萃取等。目前,膜分离技术由于自身所拥有的众多优点,已经广泛应用于各个领域和行业中。
2.膜分离技术的主要种类
膜分离技术根据操作方式的不同可以划分为不同的种类,主要包括反渗透膜分离技术、超滤分离技术以及微滤分离技术等。目前,随着我国对生态文明建设的日益重视以及水资源短缺问题的进一步加剧,膜分离技术已经被大量应用于海水淡化和废水处理等领域[1]。
2.1反渗透膜分离技术
反渗透膜分离技术涉及到很多方面的内容,其工作原理具体来说就是针对不同液体利用不同的压力差,使其进行溶质交换。简单来说就是利用膜来隔离两种溶液,之后利用不同的压力差使其形成渗透压,之后根据实际需要工作人员计算出分离两种溶液的膜的数值,之后通过由此形成的反渗透效果分离溶液中的为物质。在溶液分离工作中应用反渗透膜分离技术能够获得更高的精度,并且该技术在实验室环境中的运用空间更加广泛。目前,该技术发展比较成熟,并且已经应用于多个领域内,比如纯净水制造、污水处理以及农产品加工等,对我国水资源处理技术的发展起到了重要的促进作用,提高了我国利用水资源的能力和水平[2]。
2.2微滤分离技术
在各种类型的膜分离技术中,微滤分离技术相对比较常用,新材料技术的发展是推动微滤分离技术获得广泛应用的核心因素。该技术主要是利用新型的膜材料通过相应的工艺制造出一种过滤膜,这种过滤膜上有很多微小的膜孔,能够使菌类物质以及颗粒物在液体和空气中进行交换,这对现实生活在中的工程建设具有重要的指导意义,为医疗药物、污水处理以及食品加工等行业的进一步发展提供了新的方向。目前,在物质分离以及提纯方面已经广泛应用微滤分离技术,不仅提高了分离效率,同时也大幅提升了提纯纯度[3]。
2.3超滤分离技术
超滤分离技术的发展主要是基于反渗透膜分离技术和微滤分离技术,反渗透和微滤分离技术原理是其主要的理论依据,具体来说就是利用压力分离不同直径的粒子。因此,在使用超滤分离技术的过程中对膜孔的直径进行有效的控制是其关键所在。由于该技术要对不同直径的分子进行区分,因此在资源与环境工程以及污水处理等领域应用较为广泛。另外,在中药药剂制作等医药领域,由于该技术具有高效率以及较小的空间占用率等多个方面的优势,因此受到了相关领域专业人士的高度重视[4]。
3.水处理环境工程中膜分离技术的应用分析
3.1工业废水处理中膜分离技术的应用
每一个国家在实现现代化的过程中都不可避免的遇到工业废水问题,特别是在科技和经济都不发达的发展中国家这个问题尤其突出,并且由于无法有效的处理工业废水,导致生态环境的污染问题日趋严重。而在我国近些年的发展中这种现象也比较突出,不过随着我国在发展社会经济的同时越来越重视生态文明建设,使得我国环境问题近两年来得到了明显的缓解,这对我国现代文明的快速发展起到了巨大的促进作用。在实际的工业生产过程中,利用膜分离技术处理工业生产废水,能够有效分离废水中的各种病原体、微生物以及其他杂质,从而使工业废水可以进行循环利用,进而节省大量的水资源,对我国经济社会的发展具有重要的意义。另外,在处理工业废水的过程中合理运用膜分离技术,还可以更加有效的保护水资源[5]。
3.2纯净水处理中膜分离技术的应用
人们日常生活中直接饮用户或者做饭、洗衣所使用的自来水都已经在自来水厂中进行了相应的处理。不过,以往的水处理方法时往往存在着各种安全问题,无法充分保证饮用水的安全,比如利用悬浮剂将水中悬浮物去除以及氯气消毒等,这些方法无法充分满足饮用水的纯度要求。针对这一问题,目前我国很多自来水厂等相关企业纷纷采用膜分离技术进行纯净水的处理,利用膜分离技术能够有效隔离自然水域中的各种杂质、微生物和细菌,从而使纯净水的安全性得到充分的保障。将膜分离技术应用在纯净水处理中,一方面能够使生产成本大幅降低,另一方面还能够使纯净水处理更加的简单方便,对于纯净水生产行业的进一步发展具有非常重要的意义[6]。
3.3苦水、咸水处理中膜分离技术的应用
虽然我国国土面积辽阔,但是非常缺乏水资源,特别是我国人口众多,这进一步增加了水资源的紧张趋势。另外,从空间分布上来看,我国水资源呈现出明显的南多北少、东多西少等特点,分布非常不均匀吗,这对我国社会经济的进一步发展产生了严重的阻碍,是我实现可持续发展必须要解决的一个重大问题。针对这一现象,我国一方面利用南水北调等一系列水利工程重新分配水资源,另一方面为了获得深层地下水,近些年来开始大力发展相关方面的钻井技术[7]。利用现有技术虽然能够对地下水的具体位置以及含量等数据勘测出来是,但是仍然无法准确有效的预测水质。因此在钻井之后抽出来的地下水很多情况下都是苦水或者咸水,针对这种现象如何对这些水资源进行有效的处理使其变成普通的淡水资源就成了继续解决的问题。而随着我国膜分离技术近些年来的快速发展,将其应用到苦水和咸水的处理过程中,能够使整个处理流程变得更加简单方便,更容易进行操作,能够在很大程度上提高苦水和咸水出来的工作效率。另外,利用渗析法等膜分离技术一方面能够将苦水和咸水中的各种细菌、微生物等有效去除,另一方面还能够有效提高水资源的提纯度,从而水资源中的ph值以及盐分等得到有效的改善,最终达到饮用水的各项要求,充分保障饮用水的安全[8]。
3.4海水淡化护理中膜分离技术的应用
海洋的水资源虽然非常丰富,但是海水中的杂质太多并且含量很高,与此同时还具有很高的盐分,有大量的无机物溶解其中,因此至今为止人类并没有大规模开发利用海水资源。但是随着全球人口的不断增长以及工业和农业生产规模的进一步扩大,所需要的水资源也会越来越多。但是,在工业和农业生产中并不能直接利用海水,同时人类也不能直接饮用海水。因此,必须要对海水进行淡化处理,目前一些中东沿海缺水国家在这方面有着丰富的经验,并且相关方面的海水淡化处理技术也比较先进。而我国近些年来随着科学技术的发展也在海水淡化处理方面取得了一系列重大进展,其中最常用的方法为电渗析法,利用该方法进行海水淡化处理所形成的氢气还能够循环利用,是一种非常清洁环保的能源。但是相比与膜分离技术,电渗析法的生产效率比较低下,因此未来仍然需要以膜分离技术为主来进行海水淡化处理[9]。
4.结语
总而言之,在20世纪处产生并取得一定发展的膜分离技术,在60年代开始迎来了发展的快速期,并且在各个领域的应用中取得了良好的效果。进入21世纪,随着新材料等技术的发展,膜分离技术也取得了更进一步的发展,并在水处理环境工程中得到了广泛的应用,对我国社会经济的发展起到了重要的作用。
参考文献:
[1]唐磊,龚丹洁,刘国华.浅析膜分离技术在水处理环境工程中的应用[J].农村经济与科技,2016,027(008):71-71,76.
[2]黎永茂.膜分离技术在水处理环境工程中的应用[J].商品与质量,2016,000(036):210-210,211.
[3]刘成.浅析膜分离技术在水处理环境工程中的应用[J].工程技术:全文版,2016(7):00252-00252.
[4]李彩霞.膜分离技术在环境工程中的应用现状及发展前景[J].赤峰学院学报:自然科学版,2018,034(005):92-93.
[5]严华峰.浅谈环境工程中膜分离技术的应用[J].建筑工程技术与设计,2017,000(019):761-761.