分离膜——环保技术新星 [复制链接]

第7版(国际)
专栏：科技大观

分离膜——环保技术新星
　　膜分离技术，被认为是21世纪最有发展前景的高新技术之一。它在工业技术改造中起战略作用、对传统产业升级起着关键作用。
　　在环保领域，膜分离技术的使用成为一种发展趋势。目前，全球正在运转和建设中的采用膜技术的饮用水处理厂规模日达411万吨，其中已运转的日处理量超过1万吨的采用膜技术处理的饮用水处理厂，美国有42个，欧洲有33个，大洋洲有6个，规模最大的在法国，日处理能力为14万吨。英国近期即将投产的一个采用膜技术的水处理厂规模将达每天16万吨。日本正考虑在横滨建设一个规模达每天20万吨的饮用水处理厂。美国还计划建造用膜技术日处理100万吨的饮用水处理厂。
　　这种技术在国际上何以受到如此重视？膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种过程。其中所采用的薄膜必须具有使有的物质可以通过，有的物质不能通过的特性。膜的材料和形态各异，可以是有机的或无机的，也可以是固态的、液态的或气态的。推动膜分离过程的外力可以是压力差、电位差、浓度差、温度差或浓度差加化学反应。
　　尽管膜不过是极薄的一层，却在淡化海水方面显示了巨大神通。1950年，人们推出第一张具有实用意义的膜，使苦咸水和海水得以淡化。1960年，新的制膜工艺被发明出来，由此制成的反渗透膜同时具有高脱盐率和高透水率的优点，进一步拓展了苦咸水和海水淡化的应用市场。
　　近代科学技术的发展更为分离膜的研究和制造奠定了基础。高分子材料学科的进展，为膜的研究提供了许多种具有不同分离特性的高聚物膜材料；电子显微镜等近代分析技术的进展，为膜的形态及其与分离性能和制造工艺之间关系的研究提供了有效工具。此外，现代工业对节能、低品位原材料再利用和能消除环境污染的新技术的迫切需要，极大地推动了膜分离技术的发展。
　　目前，已有微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜在不同过程和众多领域得到了广泛应用，成为替代传统技术，提高产品质量的重要手段。以饮用水处理为例，随着工业的发展，天然水中的农药和“三致”（致癌、致畸、致突变）特质不断增加，而这些物质都是传统处理技术无法除掉的。因此，为了保证人民饮水的清洁，发达国家已开始用膜技术逐步取代传统的饮用水处理技术。
　　在废水处理方面，膜分离技术的应用也十分广泛。值得一提的是，由于在膜分离过程中不加入任何其他物质，因此膜技术净化废水的过程同时也使有用物质得以回收，产品质量或生产效率得以提高，成本降低，能耗与物耗减少，污染消除或减轻，因而是名副其实的环保生产技术。比如，采用超滤膜处理电泳漆废水，不仅处理后的水可以回用于清洗，而且分离出的涂料也可以回用；采用纳滤膜处理染料废水，不仅可以净化水，还可回收染料。
　　20世纪60年代以来，膜分离技术的研究与开发一直受到各国政府和工业、科技界的高度重视。许多国家建立了与膜分离技术开发密切相关的政府管理机构，近年来还从战略高度加强了投资。例如，欧盟将膜技术列为9个优先发展的课题之一，仅水处理一项每年就投入3亿法国法郎；美国陶氏、杜邦等大公司也已对膜分离技术的开发计划进行相应调整，增加了力度，加快了步伐；日本从1992年开始实施“MAC21”计划，对微滤和超滤膜应用于水处理进行大规模研究。
　　在国际膜会议上，专家、学者多次对膜分离技术在21世纪多数工业技术改造中所扮演的战略角色进行了讨论。工业发展也提出新要求，具有更好耐酸碱、耐热、耐压、耐有机溶剂性能、抗氧化、抗污染性能和易清洗性能的高聚物膜、无机膜和生物膜材料，结合多种膜过程优点的集成膜过程，取代反渗透和蒸发工艺的膜蒸馏过程等，都是21世纪人类追求的目标。