超滤膜分离的基本原理精选(九篇)

第1篇：超滤膜分离的基本原理范文

论文摘要:本文首先论述了超滤膜技术的基本原理及特点,进而从5个方面论述了超滤膜技术在水处理中的应用,以供参考。

1前言

超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术,介于微滤和纳滤之间。超滤膜是悬浮颗粒及胶体物质的有效屏障, 同时超滤膜也可以实现对“两虫、藻类、细菌、病毒和水生生物的有效去除,从而达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。与传统工艺相比,超滤膜技术在水处理方面具有能耗低、操作压力低、分离效率高、通量大及可回收有用物质等优点,广泛应用于饮用水净化、生活污水回收、含油废水、纸浆废水、海水淡化等水处理中。在此,本文就超滤膜技术在环境工程水处理中的应用展开简要阐述,以供参考。

2 超滤膜技术的基本原理及特点

2.1超滤膜技术的基本原理

超滤(Ultra Filtration,简称UF)是溶液在压力作用下,溶剂与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧,而高分子溶质或其他乳化胶束团被截留,实现从溶液中分离的目的。其截留机理主要是筛分作用,但有时膜表面的化学特性(膜的静电作用)也起着截留作用。超滤分离时是在对料液施加一定压力后,高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附,在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等三种方式被超滤膜阻止,而水、无机盐及低分子物质透过膜。

超滤膜技术截留分子量的定义域为500-500000左右,对应孔径约为0.002-0.1μm,操作静压差一般为0.1-0.5MPa,被分离组分的直径约为0.005-10μm。

2.2 超滤膜技术的特点

1.对杂质的去除效率高,产水水质大大好于传统方法。

2.彻底消除或者大大减少化学药剂的使用,避免二次污染。

3.系统易于自动化,可靠性高。运行简易,设施只有开启,关闭两档。

4.具有良好的化学稳定性,有耐酸、耐碱以及耐水解的性能,能广泛应用于各种领域。

5.耐热温度可达到140℃,可采用超高温的蒸汽和环氧乙烷杀菌消毒;能在较宽的PH范围内使用,可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。

6.过滤精度高,能有效滤除水中99.99%的胶体、细菌、悬浮物等有害物质。

7.与常规水处理系统费用相当生活污水经过超滤使处理水质变好从而进行回用,而工业废水中由于一般技术不能达标,采用超滤技术能充分处理废水。

3 超滤膜技术在水处理中的应用

3.1 饮用水净化

当前,随着我国水污染问题的日益严重,我国出现了新的水质问题,如贾第虫和隐孢子虫(两虫)问题、水蚤及红虫问题、藻类污染加剧及臭味和藻毒素问题、水的生物稳定性问题等。而将超滤膜技术应用于饮用水的净化时,其可去除水中包括水蚤、藻类、原生动物、细菌甚至病毒在内的微生物,对水中的致病微生物、浊度、天然有机物、微量有机污染物、氨氮等都有较好的处理效果,能满足人们对水质的要求。

如,张艳等以混凝沉淀为预处理方法,通过中试试验,对浸没式超滤膜处理东江水的最佳运行方式进行了研究,该工艺通过对水中的致病微生物、浊质、天然有机物、有毒有害微量有机污染物、氨氮、重金属等设置多级屏障,可以使其含量得到逐级削减,最后得到优质饮用水。

3.2造纸废水的处理

超滤膜技术应用于造纸废水中,主要是对某些成分进行浓缩并回收,而透过的水又重新返回工艺中使用。一般,造纸废水膜分离技术研究主要包括:回收副产品,发展木素综合利用;制浆废液的预浓缩;去除漂白废水中的有毒物质等。

杨友强等研究了超滤法处理造纸磺化化机浆(SCMP)废水及影响超滤的各种因素,结果表明:截留分子量为20000u的聚醚砜(PES200)膜适于处理SCMP废水,清洗后膜的通量可恢复98%。黄丽江等采用0.8μm微滤(MF)与50nm超滤(UF)无机陶瓷膜组合工艺对造纸废水进行了处理,在温度为15℃、压力为0.1MPa的操作条件下,0.8μm膜对COD的去除率为30%~45%,50nm膜对COD的去除率为55%~70%。

3.3含油废水的处理

含油废水存在的状态分三种:浮油、分散油、乳化油。前两种较容易处理,可采用机械分离、凝聚沉淀、活性炭吸附等技术处理,使油分降到很低。但乳化油含有表面活性剂和起同样作用的有机物,油分以微米级大小的离子存在于水中,重力分离和粗粒化法都比较困难,而采用超滤膜技术,它使水和低分子有机物透过膜,在除油的同时去除COD及BOD,从而实现油水分离。

如,油田含油废水中通常油量为100~1000mg/L,超过国家排放标准(<10mg/L),故排放前采用先进的高效衡压浅层气浮技术和中空纤维膜分离技术进行了分离,在操作压力为0.1MPa、污水温度40℃时,膜的透水速度可达60~120L/(m2·h),出水中含油量为痕迹,悬浮物固体含量平均值为 0. 32mg/ L,悬浮物粒径中值平均值为 0. 82μm,完全达到了特低渗透油田回注水的水质标准。

3.4城市污水回用

城市污水是一种重要的水资源,国外早已开始广泛英语膜法进行城市污水回用,随着我国水污染问题的愈发严重,将超滤膜技术应用于城市污水回用,也日渐引起了人们的关注。如,汤凡敏等利用 CASS 与超滤膜组合工艺处理小区生活污水,当水力停留时间为12h、CODCr浓度在215~ 677 mg/ L 之间时,该工艺出水 CODCr稳定在30 mg/ L 左右;NH3-N 浓度为 22.2~ 41.2 mg/ L时,出水NH3-N 最低可达0. 2 mg/ L,去除率达到90%以上,出水pH 值在 7.26~7.89 之间,出水浊度小于 0. 5,出水水质优于回用水标准,可直接回用。

3.5海水淡化

海水淡化技术经过半个世纪的发展,从技术上已经比较成熟,目前主要的海水淡化方法有反渗透(SWRO)、多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和压汽蒸馏(VC)等,而适用于大型的海水淡化的方法只有 SWRO、MSF 和 MED。随着膜技术的不断发展,从19世界60年代开始膜技术开始应用于海水淡化。但在这一过程中,由于膜污染问题,使得反渗透系统在处理海水方面出现了瓶颈,而超滤膜技术的应用,可有效地控制海水水质,为反渗透系统提供高质量的入水。

如,叶春松等采用中空纤维超滤膜直接处理高浊度海水,该超滤膜的产水浊度平均值为 0. 11NTU,SDI15 平均值为 2. 4,COD 的平均去除率为60.0%,胶硅的平均去除率为 89. 0%,跨膜压差小于6.0×104Pa,远远小于超滤膜本身最大操作压差2. 1×105Pa,该超滤膜对浊度高、变化大的海水有很强的适应性,可以在以高浊度海水为进水的情况下作为海水反渗透系统的预处理装置。

参考文献:

[1] 张安辉,游海平.超滤膜技术在水处理领域中的应用及前景[J].化工进展,2009(S2).

张艳,李圭白,陈杰.采用浸没式超滤膜技术处理东江水的中试研究[J]. 中国环境科学,2009, 29 (1).

杨友强,陈中豪,李友明.超滤法处理造纸化机浆废水的研究[J].中国给水排水,1999(12).

黄江丽,施汉昌,钱易.MF与UF组合工艺处理造纸废水研究[J].中国给水排水,2003(6).

第2篇：超滤膜分离的基本原理范文

关键词：含盐污水；双膜法；废水回用；锅炉用水

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0089-02

1 废水资源化的意义

水资源和水环境容量的承载能力是现代企业发展的制约因素。废水资源化，肩负着缓解水资源与保护环境的双重使命，是和谐环境、人类可持续发展的重要途径。

生活污水、某些低浓度的生产废水，经过去除悬浮物、油类、生化、过滤处理后基本回用至循环水系统或作为杂用水，但是高浓度的含盐污水，由于其高盐特性，导致难以再次利用。现代工业企业为了节约用水，大量采用循环水，并采用处理过的污水作为循环水的补充水，循环水排水在排水量中占据相当大的比例。随着循环水水质处理技术的提高，循环水浓缩倍数大幅提高，导致循环水的排放废水中盐含量大幅提高，需要进行除盐处理后才能

回用。

含盐废水的大量回用可以缓解工业企业的用水紧张，减少污水的排放量。

2 水的除盐工艺技术

水的除盐工艺有离子交换除盐、膜分离除盐、蒸馏法除盐等。

2.1 离子交换除盐技术

离子交换除盐是指水中所含的各种离子和离子交换树脂进行离子交换反应而被去除的过程。离子交换除盐技术已非常成熟，适合于水中含盐量不高的场合，一般总含盐量小于500mg/L时，选用离子交换除盐系统较为合适。由于离子交换再生过程消耗大量的酸、碱，其排放液又会污染环境，同时废水中往往含有一定的有机污染物，会污堵离子交换树脂，所以对高盐的废水显然是不合适的。

2.2 膜分离除盐技术

随着膜研究的进展，膜分离技术已迅速发展，在高盐高硬水、苦咸水及海水的淡化上都有应用，它具有操作方便，设备模块化高度集成、自动化程度高、能耗和药耗低，并可根据不同的水质组合成不同的流程，适合含盐废水的处理。膜分离技术有电渗析和反渗透。

2.2.1 电渗析除盐技术。电渗析的基本原理，是在直流电场作用下，使用对阴阳离子具有选择性通过的离子交换膜（阴离子交换膜与阳离子交换膜，简称阴膜与阳膜），对水中的电解质（阴阳离子）进行分离，以达到降低水中的导电度之效果。

电渗析的膜堆是由重复堆放的阳膜-隔板-阴膜-隔板所堆积而成。隔板为挖空的平板，其上下两侧均与阴膜阳膜紧密压合后，便产生一个水可以流通的隔室。隔片具有引导水流、支撑薄膜、与产生紊流，提高膜表面的离子迁移。这些隔室在通入直流电场后，会因为其阴阳膜排列位置，产生淡水隔室与浓水隔室。当膜堆施加直流电场后，淡水隔室内水中的阳离子受到负极吸引穿过阳膜进入浓水隔室；阴离子则受到正极的吸引穿过阴膜的进入浓水隔室。而在浓水隔室内的阳离子无法穿透阴膜，阴离子无法穿过阳膜而都被限制在浓水隔室内，于是膜堆可以产生淡水与浓水。浓水的循环使用，便可以提高淡水的回收率。而浓水随着循环次数提高，其中的盐类累积越高，需要以原水补注的方式控制在一定的浓淡盐模拟值，以避免高浓度盐类在浓水隔室内渗析到淡水隔室，反而降低脱盐率。

2.2.2 反渗透（RO）除盐技术。反渗透装置是用足够的压力使溶液中的溶剂（一般是水）通过反渗透膜（或称半透膜）而分离出来，因为这个过程和自然渗透的方向相反，因此称为反渗透。经过反渗透处理，使水中杂质的含量降低，提高水质的纯度，其脱盐率可达到99%以上，并能将水中大部分的细菌、胶体及大分子量的有机物去除。

一般用超滤作为反渗透除盐的预处理，即双膜法进行废水的除盐处理，是现代废水回用处理的主要工艺技术。

2.3 蒸馏法除盐技术

蒸馏法是一种最古老、最常用的脱盐方法，其优点是结构简单、操作容易、所得水质好，但蒸馏法需要大量的热源，对大水量的处理系统不合适。

3 案例介绍

某企业循环水排污水、经过生化处理的高盐污水等废水经双膜法处理后作为锅炉补给水源。设计规模为5000m3/d。

3.1 原则工艺流程

根据水源水质以及回用水要求，主要是去除原水中的盐、浊度、COD和悬浮物，采用高效浅层气浮、多介质过滤、自清洗过滤、超滤（UF）、保安过滤器和反渗透（RO）的工艺路线。高效浅层气浮、多介质过滤、自清洗过滤作为超滤的预处理，主要去除原水中藻类、悬浮固体、胶体等物质；超滤是反渗透正常运行的保障设备，进一步去除水中病毒病菌、胶体、大有机分子、油类、蛋白质、悬浮物等；反渗透主要去除水中离子及有机物。

3.2 主要工艺设备

3.2.1 调节水池。由于来水的不均匀性和水质的多样性，为保证后续装置的进水水质相对稳定，设置调节池，调节时间为8h。

3.2.2 气浮。采用加压溶器气浮，回流比25%，混合室停留时间10min，分离段停留时间30min。

3.2.3 多介质过滤器。通过多介质过滤器去除水中的COD及悬浮物，并使其满足超滤的进水要求，采用2台Φ4m直径，滤料为无烟煤和石英砂双层滤料，设计滤速8m/h，采用。

3.2.4 自清洗过滤器。为防止原水中较大的机械性杂质进入超滤膜系统而对膜造成损坏，在原水进入超滤膜系统之前设置了过滤精度为100μm的自清洗过滤器作为超滤膜的保安过滤器，根据压差水力自动反洗。

3.2.5 超滤装置。选用国产内压式耐污染中空纤维超滤膜，由于前面已有的工序可保证进入超滤装置的浊度小于10NTU，故超滤装置运行方式设计为全量过滤，设计通量为56.2L/m2・h，操作上采用全自动恒流控制方式，具有产水流量稳定、节能等优点，产水SDI

3.2.6 反渗透装置。反渗透装置膜选择美国海德能公司（HYDRANAUTICSCO）生产的PROC10耐污染反渗透膜组件，设计通量17.9L/m2・h。

3.3 运行结果

本项目于2010年10月投产，各项指标基本达到设计要求，运行结果见表1：

4 结语

通过对多家企业应用双膜法废水处理系统的调研以及对本文案例2年来成功运行，总结如下：

（1）双膜工艺对高盐废水回用处理是在技术经济上是可行的，可以提高水的重复利用率，并且减少废水的排

放量。

（2）应该针对不同的原水水质，采用相应的预处理

流程。

（3）针对废水，超滤膜和反渗透膜的选择非常重要，一定要选择抗污染膜，同时膜的工作通量应该取厂家推荐范围的下值。

参考文献

[1] 煤化工零排放技术及相关案例介绍[A].2011水处理技术交流暨工业给水排水委员会换届大会会议文件[C].

第3篇：超滤膜分离的基本原理范文

[关键字] 重金属离子 微滤膜 超滤膜 反渗透膜

[中图分类号] X5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-1-173-1

0 引言

重金属主要来自于金属矿山和重工业工厂排放出的矿坑水和工业污水等，这些重金属会造成我们日常饮用水、地下水、空气和土壤的严重污染，给人们的生活生产带来不便，破坏土壤、水生及陆生生态环境，阻碍了工业、农业、渔业的可持续发展。传统的重金属处理工艺周期很长，成本过高，并且处理不当容易产生二次污染现象不能对有价金属进行回收。随着工艺和滤膜技术的不断发展，使得重金属可实现循环利用，经过膜分离处理后的废水和土壤可实现重金属离子的"微排放"甚至是"零排放"[1]。下面对主要的几种采样滤膜技术进行介绍，分别给出消解重金属离子的方法和选择的主要依据。

1 采样微滤膜技术去除重金属

微滤膜的孔径一般都会大于0.1μm，所以不会对溶液态的重金属离子进行截留，必须要经过一定的预处理使重金属离子转化为大于0.1μm的不溶态微粒，再利用微滤膜方式进行去除[2]，微滤膜主要有两种方法：

1.1 还原-微滤法。Cr+6金属离子在任何pH值下都能很好的溶解，但Cr+3在pH很高时不会溶解。所以可使用一些还原剂使Cr+6还原为Cr+3，并且在pH超过9的时候和氢氧化铁形成共沉物，便可以应用微滤膜把他过滤出来。对于两者的混合物处理后总铬的含量低于0.1mg/L。这种工艺对铬的去除效果可以使污水处理后的铬含量低于0.002mg/L，使用费用经济合理，具有广泛应用价值。

1.2 共沉淀-微滤法。这种方式采用硫酸铁作为重金属离子的共沉淀剂，再经过微滤膜的滤除工艺。这种方式对重金属有很高的去除效果，去除的比率主要与铁和重金属离子的比率决定，比率越高去除率越高。通常金属离子的废水或溶液中会含有油脂一类的杂质，所以会添加少量的氢氧化铁作为凝聚剂还可以对不沉淀的一些阳离子进行吸附。通常在300-500gfd通量下可将重金属离子的含量降低到0.1mg/L。

2 胶体超滤膜技术去除重金属

对超滤膜的孔径进行合理的选择可以有效的去除污水中较低含量的Cu2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+等金属离子氧化物，此方法用氢氧化钠作为PH的调节剂，是重金属离子的氢氧化物呈现胶体的状态，然后用超滤膜进行截留处理，这种方式处理的污水冲金属离子含量远远低于排放的标准含量，通过对PH值进行调节还可以对金属离子进行超滤浓缩的分离，甚至可以实现废水处理和金属回收的双重目的[3]。

3 吸附/脱附膜技术去除重金属

采用一定的技术室污水或者污泥中重金属沉淀物减少5%，然后使其和无害固体进行分离是一件具有挑战性的新课题。采用的方法固定床吸附和膜分离技术无法应对这种高含量的悬浮固体，所以采用一种新型的吸附/脱附膜技术去除重金属。这种工艺的核心技术是在多孔聚四氟乙烯薄膜中网集着粒径小于100μm含有亚氨基二醋酸功能团的选择性螯合剂微粒，这种构型可以便利的置入和推出污泥反应器不被污染，并且目标溶质可以被吸附，对相应的材料进行增强后，由于缓慢的传动皮带会连续的运行，这种复合膜可以连续再生，所以用很少的膜就可以完成大量污泥中重金属离子的吸附，下面用含重金属氢氧化物的污泥为例说明整个吸附/脱附的主要过程：

3.1 吸附过程

把这种复合膜置于pH值在30.-5.0之间的污泥中，它的碱金属或者是碱土金属的存在会进行选择性的吸附，溶解重金属发生化学反应。整个过程中重金属由一个固相选择性迁移到另一个固相。这种反应的条件要求在非强酸或非强碱的环境下进行。

3.2 脱附过程

吸附后的复合膜中污泥传送到的重金属含量为2%-10%进行脱附。在这个过程中膜中的交换剂按照下列的反应进行再生：

再生后的复合膜重新传入污泥中，进行连续的循环反应过程。

4 反渗透膜技术处理重金属

反渗透膜的原理是在高于溶液渗透压的作用下，按照金属离子不能透或半透膜，而将这种金属离子和水分离开的一种技术。反渗透膜的膜孔径非常小，所以能有效的去除污水中的重金属离子和杂质等[4]。但反渗透膜技术一般应用在已经经过一定处理的重金属污染物中，利用反渗透膜作为终端进行重金属污水的处理。目前反渗透膜是分离溶解固体的一种最有效的方法，这种发发在确保污水中重金属例子完全去除的基础上，完全实现了水质的优良循环利用。

5 纳滤膜技术去除重金属

纳滤膜最为一种新型的技术兴起于20世纪80年代，这种技术介于超滤和反渗透之间的一种压力驱动膜过程。纳滤膜的主要特征是具有纳米级的微孔并且对于大多数的荷电5都具有筛分效应和Donnan电荷效应的分离特征。这种特点使得纳滤膜不仅可以对低分子量物质进行截留还可以完成对溶解无机盐具有一定的截留能力，尤其是对二价金属离子的截留作用更为明显。废水和污泥中的重金属大多数是以二价离子的形式存在，所以采用纳滤膜的方法进行滤膜具有一定的应用优势。

纳滤膜的主要分析方法是对带测定污水的pH值、原子吸收光谱及重金属离子的浓度进行测量。实验的主要工艺流程是：污水--沉淀--活性炭柱--微滤--UV--纳滤膜--出水。其中活性炭柱主要完成的功能是对水中余氯进行吸附；微滤主要用于进一步的去除水中的杂质防止膜组件的污染；UV紫外线杀毒用于去除水中的细菌微生物对纳滤膜的污染。经过纳滤膜处理过的污水颈侧时候可以作为人们日常的生活用水并可以循环利用，所以此方法是目前污水重金属采样滤膜的发展趋势。

6 结语

水资源，生物资源和土壤资源中重金属的污染已经严重影响到人们的日常生活，如何对重金属进行采样滤膜消解成为目前亟待解决的问题。本文结合实际情况对目前常使用的几种滤膜方式进行介绍，分析给出了各种方式的优缺点、选择的依据和主要的实现过程，经探讨分析后发现，纳滤膜的出水中重金属离子浓度最低，是最有效的采样滤膜方式，具有广阔的市场前景。

参考文献

[1]许振良.膜法水处理技术[M].北京：化学工业出版社环境科学与工程出版中心，2001.

[2]钟常明，郎万中，许振良，等.纳滤膜脱除纺丝洗涤废水中非挥发组分的研究[J].工业水处理，2006，10（26）：30-33.

第4篇：超滤膜分离的基本原理范文

    一、超滤膜技术的基本原理及特点

    1.超滤膜技术的基本原理。

    超滤(UltraFiltration,简称UF)是溶液在压力作用下,溶剂与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧,而高分子溶质或其他乳化胶束团被截留,实现从溶液中分离的目的。其截留机理主要是筛分作用,但有时膜表面的化学特性(膜的静电作用)也起着截留作用。超滤分离时是在对料液施加一定压力后,高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附,在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等三种方式被超滤膜阻止,而水、无机盐及低分子物质透过膜。

    超滤膜技术截留分子量的定义域为500-500000左右,对应孔径约为0.002-0.1μm,操作静压差一般为0.1-0.5MPa,被分离组分的直径约为0.005-10μm。

    2.超滤膜技术的特点。

    (1)对杂质的去除效率高,产水水质大大好于传统方法。

    (2)彻底消除或者大大减少化学药剂的使用,避免二次污染。

    (3)系统易于自动化,可靠性高。运行简易,设施只有开启,关闭两档。

    (4)具有良好的化学稳定性,有耐酸、耐碱以及耐水解的性能,能广泛应用于各种领域。

    (5)耐热温度可达到140℃,可采用超高温的蒸汽和环氧乙烷杀菌消毒;能在较宽的PH范围内使用,可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。

    (6)过滤精度高,能有效滤除水中99.99%的胶体、细菌、悬浮物等有害物质。

    (7)与常规水处理系统费用相当生活污水经过超滤使处理水质变好从而进行回用,而工业废水中由于一般技术不能达标,采用超滤技术能充分处理废水。

    二、超滤膜技术在水处理中的应用

    1.饮用水净化。

    当前,随着我国水污染问题的日益严重,我国出现了新的水质问题,如贾第虫和隐孢子虫(两虫)问题、水蚤及红虫问题、藻类污染加剧及臭味和藻毒素问题、水的生物稳定性问题等。而将超滤膜技术应用于饮用水的净化时,其可去除水中包括水蚤、藻类、原生动物、细菌甚至病毒在内的微生物,对水中的致病微生物、浊度、天然有机物、微量有机污染物、氨氮等都有较好的处理效果,能满足人们对水质的要求。

    如,张艳等以混凝沉淀为预处理方法,通过中试试验,对浸没式超滤膜处理东江水的最佳运行方式进行了研究,该工艺通过对水中的致病微生物、浊质、天然有机物、有毒有害微量有机污染物、氨氮、重金属等设置多级屏障,可以使其含量得到逐级削减,最后得到优质饮用水。

    2.造纸废水的处理。

    超滤膜技术应用于造纸废水中,主要是对某些成分进行浓缩并回收,而透过的水又重新返回工艺中使用。一般,造纸废水膜分离技术研究主要包括:回收副产品,发展木素综合利用;制浆废液的预浓缩;去除漂白废水中的有毒物质等。

    杨友强等[3]研究了超滤法处理造纸磺化化机浆(SCMP)废水及影响超滤的各种因素,结果表明:截留分子量为20000u的聚醚砜(PES200)膜适于处理SCMP废水,清洗后膜的通量可恢复98%。黄丽江等[4]采用0.8μm微滤(MF)与50nm超滤(UF)无机陶瓷膜组合工艺对造纸废水进行了处理,在温度为15℃、压力为0.1MPa的操作条件下,0.8μm膜对COD的去除率为30%~45%,50nm膜对COD的去除率为55%~70%。

    3.含油废水的处理。

    含油废水存在的状态分三种:浮油、分散油、乳化油。前两种较容易处理,可采用机械分离、凝聚沉淀、活性炭吸附等技术处理,使油分降到很低。但乳化油含有表面活性剂和起同样作用的有机物,油分以微米级大小的离子存在于水中,重力分离和粗粒化法都比较困难,而采用超滤膜技术,它使水和低分子有机物透过膜,在除油的同时去除COD及BOD,从而实现油水分离。

    如,油田含油废水中通常油量为100~1000mg/L,超过国家排放标准(<10mg/L),故排放前采用先进的高效衡压浅层气浮技术和中空纤维膜分离技术进行了分离,在操作压力为0.1MPa、污水温度40℃时,膜的透水速度可达60~120L/(m2·h),出水中含油量为痕迹,悬浮物固体含量平均值为0.32mg/L,悬浮物粒径中值平均值为0.82μm,完全达到了特低渗透油田回注水的水质标准。

    4.城市污水回用。

    城市污水是一种重要的水资源,国外早已开始广泛英语膜法进行城市污水回用,随着我国水污染问题的愈发严重,将超滤膜技术应用于城市污水回用,也日渐引起了人们的关注。如,汤凡敏等[5]利用CASS与超滤膜组合工艺处理小区生活污水,当水力停留时间为12h、CODCr浓度在215~677mg/L之间时,该工艺出水CODCr稳定在30mg/L左右;NH3-N浓度为22.2~41.2mg/L时,出水NH3-N最低可达0.2mg/L,去除率达到90%以上,出水pH值在7.26~7.89之间,出水浊度小于0.5,出水水质优于回用水标准,可直接回用。

第5篇：超滤膜分离的基本原理范文

关键词：含油污水 矿化度 聚合物 粘度 超滤膜 离子交换器

在聚驱开发过程中，由于采出含油污水矿化度高，会造成聚合物降解，所以一般采用低矿化度清水配制聚合物溶液。近年来，随着聚驱开发规模不断扩大，低矿化度清水用量大幅度增加，不但增加了聚驱开发成本，也导致含油污水采注失衡，出现污水外排。因此，利用油田采出污水配制聚合物的技术就显得越来越重要。

降低矿化度后含油污水稀释聚合物工艺采用膜分离技术，将阴阳离子从含油污水中分离，达到降低矿化度，使处理后的污水水质满足配注聚合物的用水标准。降低含油污水矿化度，一方面可以消除含油污水中离子对聚合物粘度的影响，保证含油污水配制的聚合物溶液粘度不低于清水，既节省了聚合物用量，也可以节省清水。另外，聚合物仍然可以采用中、高分子量聚合物，这样既避免了聚合物配、注系统的改造，又可根据不同注入油层的需要，配制不同浓、粘度的聚合物在二、三类油层注入进行驱油。因此，降低含油污水矿化度，将其作为聚合物溶液的配制用水循环使用，是聚合物驱用水的良性循环，是油田可持续开发的重要保证，是油田污水再生利用必须重点研究开发的方向，将会产生重大的社会效益和经济效益。

一、降矿化度处理工艺原理

离子分离器工作的基本原理是在直流电场作用下，溶液中的离子选择性地通过电驱动膜，主要用于溶液电解质的分离。

离子分离过程脱除溶液中的离子以三个基本条件为依据：

（1）形成稳定的直流电场；

（2）在直流电场的作用下，溶液中的阴阳离子作定向迁移，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；

（3）电驱动膜的选择透过性使溶液中的离子作反离子迁移。

二、降矿化度处理工艺流程

本站主流程采用循环超滤膜离子分离器处理工艺。

循环超滤膜及离子分离器均采用二段工艺流程。含油污水经1#循环超滤膜组处理，产水送至离子分离器进行处理，产生的浓水进入循环超滤膜组缓冲罐，经2#循环超滤膜处理，产生的浓水自流至浓缩水池，再回到生化站。循环超滤膜产水经1#离子分离器（采用离子交换膜）处理后，产水进低矿化度水池，部分极水进入高矿化度水池，其余浓水、极水进入2#离子分离器（采用纳滤膜），产水进入低矿化度水池，浓水进高矿化度水池。所有膜清洗液进入中和水池。

三、试验结果分析

1.设备调试参数

2012年9月22日开始试运行，原水为聚南2-2污水站深度处理污水，经监测水质指标为：温度24-30℃，PH值=9.12，电导率6600-6750μs/cm左右，矿化度4000mg/L左右。含油≤5mg/L，悬浮物≤5mg/L，悬浮物粒径中值≤2mg/L。系统按照设计工艺运行，循环超滤膜系统总产水率为80%左右，离子分离器总产水率60%以上。

2.水质指标

原水经过超滤处理后，含油量、悬浮物固体、粒径中值分别为0mg/L、0 mg/L、0.08μm，达到了“511”的深度处理水指标。经过离子分离器处理后，清液中钙镁等金属离子含量明显下降，均降到1mg/L以下，矿化度降到1000 mg/L以下，超滤、离子分离器浓液中各种悬浮物固体含量、离子含量明显增加，表明上述物质经过处理后得到有效分离。

3.配聚效果

采用降矿化度处理后的污水进行配聚实验，配置浓度为1000mg/L的聚合物溶液。

通过实验数据可以看出，使用总矿化度859 mg/L的低矿化度污水稀释普通中分聚合物溶液至1000mg/L时，聚合物溶液粘度≥50mPa.s，处理后的污水配制聚合物溶液粘度不低于低矿化度清水配制聚合物溶液。

四、结论

1.预处理采用的聚偏氟乙烯改性有机超滤膜出水含油、悬浮物、粒径中值可达到“511”标准。

第6篇：超滤膜分离的基本原理范文

关键词：饮用水水处理技术；膜分离；超声空化技术；技术选择原则

中图分类号：C35 文献标识码： A

引言

常规处理工艺在饮用水净化技术的发展过程中，对提高饮用水水质，保障居民的身体健康起到了非常积极的作用。但面临水源水质污染、水质标准提高、消毒副产物、微生物指标、内分泌干扰物质等问题，常规处理工艺已显得力不从心。在政府出台有效措施控制污染物排放以及加强水环境保护的同时，必须对传统工艺进行改造，采取经济有效的净水工艺，进一步提高供水水质，保证生活饮用水水质安全。本文主要对膜分离技术、吹脱技术、超声空化技术等较新技术进行分析和讨论，提出技术选择原则，为工艺改造提供参考。

1、膜分离水处理技术

膜分离技术是以人造膜为隔断，在外加推动力的作用下，利用膜的透过能力达到分离水中离子或分子以及某些微粒的目的。可利用的推动力有电位差、压力差、浓度差和化学位差，在水处理中，目前只限于利用电位差和压力差为推动力，利用压力差的膜法有反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UP）和微滤（MF），利用电位差的膜法有电渗析（ED）。

反渗透、纳滤、超滤和微滤最初应用于工业用水、海水苦咸水的淡化和脱盐处理等，现在己经广泛地应用于去除水中的浊度、色度、臭味、消毒副产物前驱物质、微生物、溶解性有机物等。微滤技术是目前所有膜技术中应用最广泛的一种膜分离技术，主要用于过滤0.1～10μm大小的颗粒、细菌、胶体，它在水质波动较大时仍可连续处理，占地面积小。超滤孔径范围为0.05～1nm，主要用于去除固体颗粒、悬浮物、大分子有机物和胶体。纳滤介于反渗透和超滤之间，其操作压力通常为0.5～1.0MPa，纳滤膜的一个显著特点是具有离子选择性，它对二价离子的去除率高（95%以上），一价离子的去除率低（40%～80%），因此纳滤广泛应用于河水及地下水中三卤甲烷前体、低分子有机物、农药、异味、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质的去除。反渗透膜几乎对所有的溶质都具有很高的脱除率，在水处理中通常用于最后的精制。电渗析膜是由离子交换树脂制成的，所以它实质上是离子交换树脂除盐的另一种形式。

选择合适的膜技术或膜技术组合，可以对饮用水进行深度净化处理，甚至可以将原水处理到所希望的任何水质水平。该技术去除污染物范围广，设备紧凑易于实现自动控制，可以去除更细小的杂质、溶解态的有机物和无机物，在受污染的水源处理、消毒副产物控制等方面被美国环保局推荐为最佳技术之一。但膜法在处理前必须对原水进行严格预处理，并定期进行化学清洗，所以膜滤的基建投资和运转费用较高，并且存在着膜堵塞、膜污染以及反渗透和纳滤浓缩等技术问题。随着高强度、长寿命、抗污染、高通量膜材料的开发和制造，清洗方式的改进，膜堵塞和膜污染问题的改善以及各种膜价格的下降，膜滤作为一种净水新工艺将会对给水处理产生重要的影响，被誉为21世纪最有前景的水处理技术

2、吹脱法水处理技术

3、超声空化水处理技术

研究表明，超声降解有机物的程度，除了与超声声强和频率有关外，还与有机物的物化性质有关。不同物化性质的有机物，因降解机理不同，超声降解的效果也存在差异。超声辐照对疏水性、易挥发性有机物（如CCl4、CHCl3 等卤代烃和脂肪烃类）去除效果明显，对亲水性、难挥发的有机物（如氯苯和4―氯酚）则需较长的辐照时间才能降解。该技术既可单独使用，又可与其他工艺联用（如超声―臭氧、超声―过氧化氢、超声―光氧化等）。但现阶段超声空化技术主要用在实验室小水量的处理研究中，尚处于基础研究阶段。

4、饮用水处理技术选择原则

饮用水处理技术的选择要以用水安全为主，同时还需要遵循以下原则：

（1）可靠性。如果处理技术的可靠性不高，无法保持稳定的处理能力，也就失去了使用该技术的意义。可靠性与经济合理性是密切相关的。从经济上看，饮用水处理技术的可靠性高就减少或避免因发生故障而造成水质波动影响用水安全。但可靠性越高，则需要在处理设施的建设中投入更多的资金。因此，不能片面追求可靠性，而应全面权衡提高可靠性所需的费用与当地实际经济承受能力，从而确定最佳的可靠度。

（2）运行费用经济合理性。如果水处理设备运行费用过高，超出了当地人民的经济承担能力，即使是水处理建设工程建设完工，也会因为高昂的设备运行费用当地人民承担不起而失去建设的意义。所以在水处理设备工程建设时一定要考虑到设备运行费用问题。

（3）操作简易性。针对经济欠发达地区设备技术管理人员相对短缺的问题，在设备管理和维护方面要求尽量做到简单、易管理。如果设备的管理技术要求的过高，则设备的正常运行和管理将得不到保障。

第7篇：超滤膜分离的基本原理范文

关键词：环境卫生管理部门；垃圾处理；超滤膜系统；应用设计

中图分类号： TB43 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）05-71-2

0 引言

近年来，科学技术的创新与发展，推动了我国各领域的技术创新。科学技术在环境卫生管理部门中的应用，促使垃圾处理技术的不断创新发展。目前，我国常用的垃圾处理技术有填埋、焚烧、堆肥。垃圾渗滤液主要是有垃圾本身产生的及焚烧遗留的液体，其处理技术主要包括：物理处理法、化学处理法和生物处理法等等。超滤膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用，不仅可以提高垃圾渗滤液的净化水平，同时，也能够提高水质。因此，环境卫生管理部门应重视超滤膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用，保证应用效果，提高垃圾处理水平。

1 垃圾渗滤液处理工艺概述

为了充分认识到超滤膜技术在垃圾渗滤液中的应用效果，我们就需要对其处理工艺进行比较，以此来突出超滤膜技术优势，推动超滤膜技术的应用发展。目前，垃圾渗滤液的处理方式有物理化学法和生物法。物理化学法垃圾渗滤液处理主要包括活性炭吸附法、氧化还原膜渗析等等。物理化学处理不会受到水质水量变电的影响，出水水质比较稳定，但是，其成本较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理。生物处理法主要包括：好氧处理和厌氧处理，但是，生物处理容易受周围环境的影响，工艺不稳定[1]。

2 超V膜技术在垃圾渗滤液中的应用研究

2.1 超滤膜技术原理

超滤膜技术主要是运用活性污泥，通过膜渗透将水及浓缩液进行有效分离的技术。其基本过滤原理如下图所示：

图1 超滤膜基本过滤原理图

通过原理图可以发现，在膜处理工艺中，其工艺原理运用的是渗透压的模式，即膜管内部压力大于膜管的外部压力，在渗透压的作用下，将水排除管外。留在管内的一些悬浮物通过相应的渠道输送除去，从而达到净化垃圾渗滤液的目的。该技术在垃圾渗滤液中的应用，不仅可以保证滤膜的洁净，同时也可以避免膜管堵塞。此外，一些不能透过超滤膜流出膜管的液体，通过膜管的另一端时，会浓缩生成污泥，我们称其为浓缩液。从图1中可见，进入膜管内部的验收比浓缩液要明亮，说明污泥在膜管内传输时在逐渐变稠。

2.2 超滤膜技术的工艺流程设计

主要工艺流程包括供给程序、过滤程序、冲洗程序和化学清洗CIP程序[2]，辅助工艺流程为充水排气程序超滤标准工艺流程图，如图2所示：

图2 超滤标准工艺流程图

通过超滤膜工艺流程图我们可以充分了解到有关超滤膜系统的各个功能。一是供给系统，该系统是吸入活性污泥，将其供给超滤膜管理进行反应，然后，在将其送入生化池中；二是过滤系统，在过滤过程中，超滤单元由于过滤需要，其供给管理的控制方式会发生一些变化，即活性污泥供给管路的压力变送器控制给水泵的运行。三是冲洗系统，在过滤过程中，由于一些垃圾渗滤液无法通过超滤膜流出管外，导致超滤膜内仍然存在高浓度的活性污泥，为防止堵塞膜管和滋生微生物污染，需将这些活性污泥尽快从膜管内去除，所以，在过滤停止后，要将膜管内的污泥冲出；四是化学清洗CIP系统，虽然超滤膜系统在运行过程中有冲洗系统，但是，在冲洗过程中常会有小颗粒粘附在超滤膜表面，增加清洗阻力，同时会降低膜通量，化学清洗CIP系统，可以有效避免此种现象的发生；五是冲水排气系统，该系统在运行过程中主要是排除超滤单元中的气体，避免因气、水混合而引起的压力冲击对膜的损害，所以，在启动超滤系统前，要做好超滤单元的冲水排气工作。

2.3 超滤膜系统在应用过程中出现的问题

虽然超滤膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用比较广泛，但是，超滤膜系统在应用过程中，其膜污染及膜堵塞问题比较严重，出现这一问题的主要原因是由于垃圾渗滤液中的膜污染纤维较多，超滤膜的水通量小等等，从而造成非正常停机，影响超滤膜的流通。因此，超滤膜系统在生产过程中，企业或商家都需要针对超滤膜的实际应用情况，制定相应的清理措施，避免超滤膜堵塞或污染问题引起的停机事故。超滤膜在运行过程中，我们可以通过观察膜管进水端了解膜管的堵塞情况，因此，为了保证超滤膜系统的正常运行，企业可以进行定期检查，周期建议不超过2周[3]。

2.4 超滤膜技术的应用优势

为了能够直观地了解超滤膜的应用优势，我们对超滤膜技术的应用参数进行了汇总，如下表所示：

处理站的成本投入，为引进先进的设备和技术提供了资金保障。组件中的中空纤维膜为外皮层超滤膜，耐污染且易清洗；系统采用UPVC不锈钢管路和内循环系统，省能耐用；采用卡环式连接，易于拆卸、组装。

3 结束语

目前，我国超滤膜技术在垃圾渗滤液中的处理技术还不算成熟，与国外技术水平相比还有所差距。因此，相关部门应加大超滤膜技术在垃圾渗滤液中的应用力度，不断对其进行研究与探索，提高国内超滤膜技术的应用水平，保证垃圾渗滤液的处理效果，促进我国环保事业的发展。

参 考 文 献

[1] 祝海鹏.超滤膜系统在垃圾渗滤液处理中的应用与设计[A].中国环境科学学会.2013中国环境科学学会学术年会论文集（第五卷）[C].中国环境科学学会，2013：3.

第8篇：超滤膜分离的基本原理范文

关键词：光催化；大肠杆菌；改性超滤膜；氧化石墨烯-二氧化钛

中图分类号：X703

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12005704

1引言

随着城市化人口的激增与集中，人类对水资源的需求日益增加，而水资源本身的有限性与水污染则限制着人们对于水的利用，为了解决这个矛盾，越来越多的水处理方法应运而生。其中，膜分离技术由于兼具高效、节能、环保及过滤过程简单等优点，已成为当今水处理技术中最重要的手段之一。然而，膜的污染问题始终制约着该技术进一步扩大应用与发展。

膜污染是指在膜过滤过程中，过滤液中的微粒或粒子由于与膜存在物理或化学作用从而引起了膜表面或孔内的吸附、沉积二导致膜孔径变小或堵塞。而使得膜的通透率减小，分离特性的产生变化的现象。膜污染主要分为三大类即沉淀污染、吸附污染与生物污染。其中微生物污染是导致膜水通量衰减的主要原因之一，其主要有两种形式：一种是微生物代谢产生的溶解性或胶体物质在膜分离过程吸附在膜表面及孔道内，另一种是细菌吸附在膜表面并增殖形成生物膜。

PVDF 属于结晶型聚合物，具有突出的化学稳定性、机械稳定性和耐热性，可在室温下溶于某些强极性的有机溶剂，易于通过相转化法制膜[1]。然而PVDF 膜由于其疏水性而易污染，这是由于膜表面与水分子间无法形成氢键，易吸附蛋白质、有机物等，这种吸附造成的膜污染，会使得膜通量大大下降。因此对 PVDF 膜进行亲水化改性是相当重要的[2]。PVDF 超滤膜的改性技术主要为两种，一是膜本体的改性，二是对膜表面的改性。本体改性是对成膜前的原料通过共混等形式进行改性。膜表面改性则是在成膜后膜表面植入亲水基来改性[3]。二氧化钛（TiO2）纳米颗粒不仅能有效提升PVDF膜的亲水性[4]，且具有光催化性，能在紫外光照射下降解有机物与微生物等污染物，同时在TiO2中参杂少量的GO可以增加电子传递速率从而提升膜的亲水性，提高种很好的共混材料。 利用氧化石墨烯-二氧化钛纳米颗粒与膜材料共混可以制备出亲水性高分子膜，能有效提升PVDF膜的亲水性。

本文利用聚偏氟乙烯（ PVDF） 为聚合物的基体，聚乙烯吡咯烷酮（ PVP） 为分散剂和成孔剂，N甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，以GOT为亲水添加剂，通过非溶剂致相分离法（NIPs），制备得到GOT/PVDF改性膜（GOT膜）。同时将 PVDF、PVP 混合通过非溶剂致相分离法（NIPs）制备成 PVDF-PVP膜（Neat膜），作为对照。以大肠杆菌溶液（BS）为料液，分别在黑暗和紫外光照条件下，测定在错流超滤实验中，GOT膜的截留率和水通量的变化情况。

2实验材料和仪器

2.1实验试剂与材料

试剂与材料见表1。水中NOM的主要组分是HA，所以本课题中以HA取代NOM作为模拟污染物进行实验探究。实验中选用Aldrich公司生产出的HA试剂，制得2 mg/L的HA溶液用于错流超滤实验。

2.2实验仪器与设备

本课题涉及到的主要实验仪器与设备及其规格型号、生产厂家见表2。

3实验过程及方法

3.1Got超滤膜的制备

实验过程中所用到的过滤膜分为两种类型，其中不添加氧化石墨烯-二氧化钛材料的过滤膜称之为Neat膜用来作为改性超滤膜的对比材料，而添加了氧化石墨烯-二氧化钛材料的过滤膜称之为Got膜。

Neat膜的制备：以PVDF8.0g、PVP0.4g、N，N-二甲基乙酰胺31.6g为原料加入100 mL烧瓶中。将烧瓶70℃的水置于浴锅中，在搅拌机的转速为420rad/s的条件下搅拌24 h，停止搅拌后静置24 h使铸膜液充分脱泡。再在干燥洁净的平板玻璃上用平板刮膜机刮出厚度约为 0.2 mm 的膜，随后将平将板玻璃浸入25℃的水浴中，待铸膜液凝固脱落形成Neat膜。将超滤膜用纯水冲洗后浸泡于纯水中，以除去膜孔中残留的溶剂。

Got膜的制备（Got单为0.1%）：首先是Got材料的制备（具体的制备防法见参考文献）[6]，将已制备好的Got材料同31.6gN，N-二甲基乙酰胺混合后用超声波处理30 min，随后将所得溶液与F8.0gPVDF、0.36gPVP混合并将所得材料在70℃水浴锅中加热搅拌，剩余步骤与制备Neat膜一致。

当将膜制好后利用接触角测量仪测量膜的接触角，以表征膜的亲疏水性，同时使用纳米粒度测量仪测量膜的zeta电位，用以分析膜表面的电荷情况。

3.2大肠杆菌的培养

液体培养基的配制：

①将3.0 g胰蛋白胨、1.5 g酵母粉和3.0 g Nacl加入500 mL锥形瓶中，加入300 mL去离子水，震荡使所加入的药剂完全溶解。

②当溶质完全溶解后，将锥形瓶放入高压灭菌锅中进行灭菌处理。

第9篇：超滤膜分离的基本原理范文

关键词：超纯水；纯水制备技术、实验室用水国家标准

文章编号：1005－6629(2011)03－0068－03

中图分类号：0661.1

文献标识码：E

中学化学实验，通常分为无机化学实验、有机化学实验、生物化学实验等。在三类实验的过程中，除对参加化学反应的试剂有严格的不同级别要求和对反应条件的选择外，它们共同的特点之一，是在进行分析过程中的试剂配制、化学器皿的清洁处理等，都离不开一定纯度水质要求的用水。而且水的用量远远大于化学试剂的用量，对于水质的要求不亚于对于化学试剂纯度的要求。

传统的化学实验用水一般就是指蒸馏水。系指采用蒸馏装置(电热源或外能源)将水煮沸产生的蒸气经冷却后的再制水。这种水因当地所处的海拔位置高度不同，水的沸点不同所产生的水蒸气质量(纯度)也不同，而使蒸馏水水质产生很大的差异。(大气压随海拔高度的增加而降低，海拔上升300米，水的洗点降低1℃，照此推算，珠穆朗玛峰上，水的沸点是70℃左右；低于海拔1000米的矿井中，水的沸点上升到103℃。高压蒸气锅炉内，约14大气压，水的沸点达到200℃。所以只有在一个标准大气压下纯水的沸点方是100℃。高山上煮食品不容易熟，采用高压锅，锅内气压可以达到1.2大气压。

蒸馏水质的保证，除温度外，蒸馏水的设备至关重要，蒸馏水器有玻璃、石英玻璃，若水产量要求多，则常用金属电蒸馏器。为保证蒸馏水质量的一致，国家标准GB 6682－1992规定，实验室三级用水纯度标准为：水质电阻率≥106Ω・cm，或电导率≤1us・cm-1。如此完全可以满足在一般实验室的常规分析。

1　水质纯度的划分

为统一规范实验用水的纯度，中国国家实验室用水标准GB6682－1992中指出：一级用水用于有严格要求的分析实验室，如测量动物源食品中微量、痕量药物污染残留的液相色谱检测(LC-MS、HPLC、HPLC-MS／MS)、测量果蔬中农药残留污染的微痕量检测的气相气谱(GC、GC-MS)用水。二级水用于无机痕量分析，如原子吸收光谱检测动、植物源食品或儿童玩具材料中微痕量级铅、砷、镉、汞等毒害金属元素。三级用水用于一般化学分析实验(常量定性、定量实验)。

国标补充说明：由于在一级和二级水的纯度下难以测定其真实的pH。因之，对一级和二级水的pH范围，不作规定。

一、二级水的电导率需用纯水器新制的纯水在线测定。由于一级水的纯度下难以测定可氧化物和蒸发残渣，故国标对其限量也不作规定。可用其他条件和制备方法规范保证一级水的质量。国标对一、二级水电导率的测试方法明确规定：用于一、二级水测定的电导率，需要配备电极常数在0.01～0.1cm-1的在线电导池并具有温度补偿功能。不同的国际标准组织，如ASTM、CLSI、ISO等制订的水质标准也有所不同。所以，很难明确地划分实验室用水等级，而只能依据相应的应用领域而划分区别。

2　纯水的制备

2.1石英管加热式双重蒸馏水

该仪器全部与水接触部分都采用优质玻璃材质，经二次自动蒸馏，可获得二级纯水(若采用自动三重蒸馏水器，可获得一级纯水)。加热器采用石英玻璃制成，节能、洁净、长寿命、辐射率高、出水量大(1500mL／h)，水质纯度可达≤1us・cm-1，是常规实验室理想纯水设备。

2.2离子交换水

离子交换剂制备的纯水称为离子交换水。离子交换剂是合成的有机高分子化合物(微球)，其化合物分子包括两个部分，一部分是交联成网状立体高分子骨架的苯乙烯或二乙烯苯；另一部分是连接骨架上的可电离的活性基团。当它与水接触时，交换剂颗粒吸附溶解于水中的阳离子或阴离子。可除去水中阳离子的树脂，称为阳离子交换树脂，如简式为RSO3H的树脂；能吸附除去水中阴离子的交换树脂，称为阴离子交换树脂，其分子简式为RNH4+OH-，其中R代表具有网状结构的高分子骨架。当水源通过阳离子树脂时，水中的阳离子杂质被其吸附，树脂骨架上的H+被置换出来进入水中，水呈弱酸性。弱酸性的水被阴离子树脂吸附，而被置换出来的OH-离子，与从阳离子树脂中置换出来的H+离子中和生成水，原水中的杂质在该过程中被除去。

n[R-H+(阳树脂)]+Mn+=(R)n－Mn++nH+

n[R-OH-(阴树脂)]+Mn-=(R)n-Mn-+nOH-

nH++nOH-=nH2O

采用离子交换树脂制备的去离子水，可除去水中绝大部分的金属离子和非金属(酸根)离子，不需消耗大量的能源，其方法的不足之处是，水质中的微量的有机杂质未能清除。

离子交换水设备主要用于分离提纯(如硬水的软化)，制备去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属及贵金属和分离提纯抗生素等。根据各自需用水的目的不同，所需的水质要求亦不同。通常离子交换水的电阻率0.5～1.0mΩ・cm以上时，即可满足一般化学实验的要求。

为得到更纯的水质，离子交换设备可采用混床(即将一定比例量的阳、阴离子混合装入离子交换柱内)深度脱盐设备以制备高纯水。水质电阻率可达10～18mΩ・cm(25℃)，以二氧化硅(以SiO2计)≤0.02mg／L。“混床”又分为单床和双床两种及抛光床等型。双床可一用一备，亦可串联使用，更有利于提高水的纯净度质量要求，有效地利用树脂的交换容量。离子交换树脂达到饱和吸附失效后，可经再生处理恢复性能重复使用。

2.3电导水

电导水是在去离子水或普通蒸馏水中，加入强氧化剂高锰酸钾的碱性溶液，在石英蒸馏器内进行蒸馏，除去其中的残留有机物和挥发性酸(如CO2)后，继而在该水中加入非挥发性酸(H2SO4或H3PO4)再一次蒸馏，除去NH3等挥发性碱。为了避免蒸气在空气中冷凝时有气体溶解入水中，最后的蒸馏过程必须在真空中进行。该法制备的水，纯度高、电导率很低(可达≤10-5Ω・cm-1)，故称为电导水。

2.4亚沸水

为避免难以挥发的杂质因在直接的沸腾状态下，被带入蒸馏水中，采用经红外线加热源加热液体表面，避免可激烈的液体沸腾，使水在整个蒸馏过程中始终处于稳定的“亚沸”状态。亚沸蒸馏水的杂质含量可降到10-9(即u・mL-1，达一级纯净水标准)，是理想的痕量分析和超微量分析的理想用水。

2.5反渗透制备水

反渗透技术与离子交换、活性炭滤层、微孔膜等

合理配合，是目前制备高纯水的主要技术之一。到目前为止，反渗透作用还没有一个有力的理论解释，然而其效果是理想的。即当纯水和盐水被理想的半透膜隔开时，膜只允许纯水自发地通过半透膜流入盐水一侧，即经一定时间二种不同浓度的水质相混，最终自动达到均匀平衡的现象，这种现象称为渗透。然而，若在膜的盐水一侧(或高浓度水质一侧)施加压力，将使水的自发流动受到抑制、减慢，当施加压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力被称为渗透压。当施加在膜的盐水侧的压力大于渗透压的时候，水的流向就会逆转，这时盐水中的水将流向纯水一侧，这一过程就是水的反渗透(RO)处理的基本原理。

RO反渗透膜的孔径≤10-9m，在一定的压力下，H2O分子通过RO膜，而水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质被阻隔在膜的另一侧，从而将纯水和浓缩的杂质区分开来。常规性自来水经过RO膜过滤的纯水电导率达到5us・cm-1。一般而言，反渗透的脱盐都能达到99％以上，五年内运行仍能保证达到大于97％。若对水电导要求较高(即纯度较高)的水质可用二级反渗透，再经过微孔膜(0.2um孔径)和超声波处理，水的电导率可达到≤1us／cm，符合国家三级用水纯度。若再经过原子级离子交换柱，循环过滤出的水质，电阻率可达到18.2mΩ・cm(即0.056us・cm-1)，超过目前国家实验室一级水标准(GB6682-92)，是现今国际上处理水的最高纯净度。过程大意如图1所示。

如：MILLI-ELIX5-SYNERGY纯水器，经反渗透处理，产出初步纯水的基础上，经紫外光氧化(185nm)，抛光核子级树脂过滤、微滤、超滤等一系列有序的技术处理，将水中不离解的胶体物质气体及有机物、细菌、微粒等除去到极限程度，即产出高纯水(有太空水之称)。

2.6超滤膜技术(ultrafiltration membrame，UM)

超滤膜(孔径范围0.001～0.02um的微孔过滤膜)是采用纤维素及其衍生物、聚碳酸脂、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰铵、聚砜酰铵、磺化聚砜、交联聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等为材料制成的高分子分离膜。

超滤膜筛分过程以膜两侧压力为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定压力下，当源液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小微孔只允许水及小分子物质通过而成透过液，源液中体积大于膜表面微孔径的物质都被截留在膜的进液侧，成为浓缩溶液，因而实现对源液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上有约60亿个0.01um的微孔，以分离分子量大于500，粒径大于2～20nm的颗粒，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过(在微量、痕量分析技术中，采用离子交换除去)，由于最小细菌的体积都在0.02um以上，因之此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都被越滤膜截留下来，从而实现水体的净化。

根据所需要和用量大小的不同，超滤膜可以是平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式，而被广泛应用于医疗药品、食品和环境工程及生物制品等。

无机膜主要是陶瓷膜和金属膜。其中以陶瓷超滤膜在净水器中应用较多，它的特点是膜寿命长、耐腐蚀，然因出水有异味、较易堵塞、不易清洗而被中空纤维膜替代，由于它的填充密度大、有效膜面积大、纯水通量高、操作简单易清洗等优势被广泛应用于各种净水设备中。

在此单位膜丝面积产水量不变的情况下'滤芯装填的膜面积越大，滤芯的总产水量越多。其计算公式如下：

S内=πdL×n　S外=πDL×n

S：内外膜丝总表面积；　d：超滤膜丝的内径；

D：超滤膜丝的外径；　L：超滤膜丝的长度；

n：超滤膜丝的根数。

中空纤维超滤膜又分为内压式和外压式中空纤维滤膜。

2.7纳滤膜技术