膜分离环境工程论文范文

膜分离环境工程论文范文第1篇

一、膜分离法污水处理技术的发展现状

近几年, 我国污水处理技术为了满足环境发展需求和环保参数标准, 逐渐寻求突破, 其中, 膜分离法污水处理技术尤为突出。追溯我国膜分离法污水处理项目的研究, 是从二十世纪七十年代开始, 目前则主要应用在污水再生、工业纯水管理、工业废水回收等多个领域。膜分离法污水处理技术中, 纯物理法分离以及和生物相结合的分离机制较为常见, 除此之外, 在超滤、反渗透、电渗析等方法的基础上, 借助相应技术实现浓缩处理已经成为研究趋势。整体技术模型和应用效果依旧和国外存在一定的差距, 因此, 需要相关研究人员进一步完善渗透管理项目, 从根本上强化工艺流程的完整性和实效性, 拓展其应用范围。

二、膜分离法污水处理技术的优势

在污水处理过程中, 膜分离法污水处理技术具有一定的优势, 能有效分离小分子物质, 并且有效整合其应用优势, 因此, 借助其选择性就能达到有效提升回收和再利用的效果, 保证污水处理工序的最优化。需要注意的是, 在膜分离法污水处理过程中, 主要的动力就是浓度梯度、电势梯度以及压力梯度, 只有有效分析相关参数和环境之间的关系, 才能更好地应用相关梯度结构, 完善技术运行机制的基础上, 确保技术应用效果的最优化。另外, 在膜分离法污水处理技术应用过程中, 技术便捷性也是较为突出的优势, 具有一定的应用潜质, 值得大面积推广。

三、膜分离法污水处理技术的应用

在膜分离法污水处理技术应用过程中, 技术优势较为明显, 因此, 应用范围也在不断扩大。

第一, 膜分离法污水处理技术中的微滤技术模式。这种技术结构主要应用在污水的紧密过滤工序中, 能有效整合污水性质, 对其中存在的细菌进行全面分析和处理, 并且有效分离微生物组, 能保证分离组直径范围控制在0.03mm到15mm之间, 不仅能有效提升去污能力, 也能结合超纯水处理机制维护应用效果。在工业废水处理工作开展过程中, 微滤技术会集中应用在涂料企业生产含油污水的处理工作方面。也就是说, 能有效处理含有重金属的工业废水, 从而保证处理效果的完整性和有效性, 微滤膜分离技术在印染污水处理方面也较为成熟, 应用的实效性较为理想。值得一提的是, 采用厚度为20的新型微滤膜处理技术, 能够有效对印染污水进行系统化整合, 确保色度和化学污染物的去除率能达到80%以上, 且整体出水浊度在0.5以下。

第二, 膜分离法污水处理技术中的超滤技术模式, 目前, 超滤技术模式主要应用在固体颗粒处理工作中, 由于其能分离直径范围在0.005mm到10mm之间的粒子, 应用效果较好。尤其是将超滤技术模式应用在病毒性分子分离方面, 其效果较好, 也正是基于此, 在医药管理方面、食品监督监管方面、超纯水制造方面应用都较为广泛。值得一提的还是, 将超滤技术模式应用在电泳涂料污水处理方面能实现全面处理和分离, 在高纯水制备以及重金属废水处理方面的水平也较高。基于此, 相关研究人员要对技术要点和相关运行机制有更加清晰的认知, 从而维护技术运行效果和管理水平。另外, 相关研究人员结合试验研究对具体问题进行了系统化分析, 超滤技术模式也能对炼油污水处理项目予以判定, 有效处理其中存在的悬浮物, 并且将其有效分离。这种应用机制能全面减少污水的浊度, 为反渗水顺利处理奠定坚实基础, 也能有效落实水资源循环利用工作, 确保基本污水处理成本得以节约, 维护整体管控机制的完整性和有效性。我国对于超滤技术模式的研究在不断发展, 无论是技术融合还是项目处理, 都将呈现出不同的发展趋势。

第三, 膜分离法污水处理技术中的反渗透技术, 反渗透技术一般应用在无机盐处理项目中, 能有效建构完整的处理机制, 按照相关原理有效进行具体操作, 能对污水中的不同溶质进行集中的分离和管控。按照实际发展流程, 反渗透技术能应用在海水淡化以及苦咸水分离方面, 对混合物的分离效果并不是非常明显, 要想发挥其实际价值, 就要按照标准化流程有序操作相关工序。除此之外, 反渗透技术也被广泛应用在城市污水处理方面, 在造纸废水处理、冶金污水处理以及化工污水处理等领域具有一定的现实意义, 能建构完整的脱盐处理机制, 确保技术运行结构和管控措施的完整性。我国反渗透技术水平是发展较为超前的技术项目, 在复合膜研究领域一直处于世界前列, 能在全面减少中空纤维型膜进口数量的基础上, 全面推进污水处理项目的发展进程。

第四, 膜生物反应器, 也被称为MBR, 是将传统的污水生物处理技术和膜反应器处理项目结合在一起的处理机制, 不仅能有效维护产水率, 也能提高污水处理效果, 保证分离后水体的稳定性。其工艺流程较为简单, 适用于任何场所, 能一定程度上实现自动化, 优势较为明显。

结束语:

综上所述, 借助膜分离法污水处理技术能有效实现环保目标, 具有高稳定性和可靠性, 其发展前景较好, 需要相关研究人员结合实际情况对技术进行进一步升级, 充分发挥其分离、浓缩以及纯化的目标, 确保处理机制的完整性, 维护实际工作效率, 建构更加系统化的污水处理技术模型, 也为后续工作的全面开展奠定坚实基础。

摘要：伴随着经济的发展和社会的进步, 人们的生态环保理念不断增强, 利用传统污水处理技术已经不能满足污水处理要求, 基于此, 要在化学处理和生物处理等方面进行深度研究, 提升技术处理效果和整体质量, 为后续工作的开展奠定坚实基础。本文对膜分离法污水处理技术的优势进行了简要分析, 并集中阐释了技术的应用路径, 以供参考。

关键词：膜分离法,污水处理,优势,应用

参考文献

[1] 李智皓.对膜分离法污水处理技术的几点探讨[J].科技展望, 2016, 26 (15) :105-105.

[2] 蒋学彬.膜分离技术在石油工业含油污水处理中的应用研究进展*[J].油气田环境保护, 2015 (05) :77-80.

膜分离环境工程论文范文第2篇

1 材料与方法

1.1 一般材料

本文根据结晶法与膜过滤法的工艺流程选取了不同的实验材料, 结晶法的实验原料主要为奶牛场鲜牛乳, 每次采样5kg, 将采样的样本分成没份500mL, 所有样本均冷藏。膜分离法的主要原材料是鲜奶干酪素生产线排放的乳清。

1.2 实验方案

1.2.1 结晶法实验方案

结晶法的实验流程可以参照工业分离流程, 具体步骤如下:牛奶脱脂点酸乳清加热中和加热过滤蒸发浓缩结晶分离母液洗涤结晶干燥乳糖检验包装成品。 (1) 脱脂, 利用医用离心机进行脱脂操作, 离心机转速为4500r/min, 进行三级分离, 一级分离与二级分离持续10min, 三级分离持续5min; (2) 点酸, 42℃下加入10%盐酸, 沉淀过滤后得到乳清; (3) 中和, 通过水域加热方式将乳清加热至65℃-70℃, 利用石灰乳中和; (4) 过滤, 利用布氏漏斗对乳清粗滤, 之后通过真空泵进行抽滤; (5) 活性炭脱色, 对活性炭进行150℃活化2h, 具体加入量根据糖液百分数计算; (6) 浓缩, 65℃下, 将母液浓缩至40Bx以上 (;7) 结晶, 采用自然结晶方式, 同时间歇搅拌浓缩液; (8) 洗涤、干燥, 利用10℃以下的蒸馏水洗涤, 在60℃下进行干燥。

1.2.2 膜过滤法实验方案

纳滤膜的具体型号是美国GE公司生产的DK2540C1030, 膜面有效面积为2.5㎡, 膜通量2.2m3/d, 本次实验选用卷式纳滤膜, 设备材质均为不锈钢。膜过滤法的具体实验步骤如下: (1) 准备, 检测进水水质各项指标, 包括BOD、COD等, 保证达到实验标准; (2) 清洗, 对设备管道回流部分进行清洗, 保证设备管道达到清洁要求, 一是清洗管道回路中的有害杂质与碎屑, 二是杀灭系统中的有害细菌、微生物等; (3) 检查, 对设备、管路、阀门进行检查, 保证开闭情况符合实验要求; (4) 运行, 开启水泵, 调节进出口阀门, 保证浓缩水流速; (5) 监控, 实时监控设备各个仪表与数据, 保证设备压力在可控范围内; (6) 停机, 缓慢降低设备压力, 最后切断电源, 用纯水冲洗膜表面; (7) 清洗, 利用0.1%的氢氧化钠溶液与0.2%的盐酸溶液清洗纳滤膜; (8) 干燥, 利用喷雾干燥机雾化器对过滤液进行喷雾, 进风温度控制在110℃-120℃, 出风温度控制在60℃。

2 结果

2.1 结晶法乳糖品质

通过结晶法制取的乳糖品质指标如表1 所示, 由表中数据可以看出, 每250mL乳清液可以回收5.782g乳糖, 回收率达到44.48%, 且乳糖的感官指标均符合国家标准。

2.2 膜过滤法乳糖品质

通过膜过滤法乳制取的乳糖品质指标如表2 所示, 由表中数据可以看出, 每30kg乳清液可以回收1.53kg乳糖, 回收率达到87.18%, 膜分离法可以过滤弃乳清中86.51%的氯化物且乳糖的感官指标均符合国家标准。

3 讨论

乳糖 (Lactose) 是由哺乳动物乳腺分泌的糖类, 乳糖常温下为白色粉末, 分子式为C12H22O11, 实质上是由一分子葡萄糖与一分子半乳糖组合形成的二糖。乳糖是影响幼儿智力发育的主要因素。除此之外, 乳糖具有多种功能, 能够促进胃肠道有益菌生长, 同时还可作为药品甜味剂, 或用作常见的食品添加成分。结晶法与膜过滤法的特点对比, 可以从原料、操作、效率以及品质进行分析: (1) 原材料处理, 结晶法通过电点分离蛋白, 需要利用加热法处理不稳定性蛋白, 膜过滤法处理原料时的温度不低于50℃, 在过滤前需要对母液进行粗滤, 防止大颗粒物堵塞膜孔; (2) 操作过程, 结晶法的工序较多, 包括中和、过滤、浓缩、干燥等, 降低了生产效率, 膜过滤法前期设备的投入成本大, 且设备维护成本较高; (3) 乳清处理量, 结晶法工艺流程较长, 导致难以连续生产, 乳清液处理效率不高, 膜过滤法可以连续生产, 乳清液处理效率更高; (4) 产品品质, 结晶法生产的乳糖晶体品相较好, 纯度高, 但不宜保存, 膜过滤法生产的乳糖纯度低。综合以上结果, 可以在实际工业生产中采用先过滤后结晶的分离方案。

摘要：目的 探究结晶法与膜过滤法分离乳清废弃液中乳糖的可行性, 并提出可行的分离方案。方法 利用结晶法分离鲜牛乳中的乳糖, 利用膜分离法分离鲜奶干酪生产线排放的乳清中的乳糖, 最后以国家标准评估乳糖的各项理化指标, 包括水分、灰分、乳糖、氯化物、致病菌等。结果 洁晶法与膜分离法可以有效分离废弃乳清中的乳糖, 结晶法分离的乳糖水分为2.06%, 灰分1.32%, 氯化物1.9%, 乳糖92.8%, 膜分离法可以过滤弃乳清中86.51%的氯化物, 得到的乳糖颗粒含量为83.68%%, 以上指标均符合国家标准。结论 结晶法纯度高、回收率低, 膜分离法纯度低、回收率高, 实际工业生产可以采用先过滤后结晶的分离方案。

关键词：结晶法,膜过滤法,分离,提取

参考文献

[1] 陈忠平.牛奶中酪蛋白和乳糖的分离[J]安徽技术师范学院学报, 2001, 15 (4) :58~59.

[2] 顾佳生, 夏静.乳糖及其代谢障碍[J]乳品科学与技术, 2003 (1) :17~23.

[3] 张鲁雁, 张剑霞, 丁声颂.推荐一个与生命科学有关的综合化学实验牛奶中酪蛋白和糖的分离与鉴定[J]大学化学, 2006, 3 (21) :45~47.

[4] 周夏衍, 夏春兰, 楚延锋, 等.牛奶中酪蛋白和乳糖的分离及纯度测定[J]大学化学, 2006, 2 (21) :50~52.

膜分离环境工程论文范文第3篇

1 膜分离技术概述

在膜分离技术中使用的膜, 具有选择性分离的功能, 为了使其能够对抗高温, 同时能够具有对酸碱的耐受性, 因此通常在该技术中选择无机膜, 主要材料包括金属以及陶瓷两种。膜分离技术主要根据混合物中不同分子的粒径, 对其中需要使用的有效成份进行分离, 同时还具有浓缩以及精制的作用。

2 提取活性成份

中药材包括植物类以及动物类两种, 而在植物类的药材中具有非常复杂且多样的化学成份, 包括有机酸、蛋白质、生物碱以及糖类, 除此之外还有纤维素、酚类以及无机盐等, 这些成份都具有不同的相对分子质量, 其中最高的能够达到几百万Da, 最小的只有几十Da。而在中药制药工作中所需要分离出的有效物质, 即目标产物, 通常只具有较小的分子量, 不会超过千位Da。在传统中药制药所使用的分离技术中, 最常用的为水提醇沉工艺, 但是该种方法分离出的目标产物, 其浓度相对较低, 制成的中药剂具有吸水的特性, 因此保存起来非常困难。使用膜分离技术对目标产物进行分离, 能够在分离过程中减少有机溶媒的使用剂量, 另外能耗也相对较低, 在保证药物质量的同时还能够减少生产的成本。比如使用相对分子质量为10000的超滤膜对银杏叶中的黄酮类化合物进行分离, 能够发现其透过率超过85%;使用相对分子质量为80000的管式膜对姬松茸中的多糖进行分离, 所得的活性多糖具有非常高的纯度, 能够达到78%左右, 同时回收率也超过75%[1], 因此能够看出, 在对中药材活性成分进行提取的时候, 使用膜分离技术能够提高目标物的纯度、透过率以及回收率, 对有效成份的浪费较少, 所得的产物相对较多。

3 精制与浓缩生产

3.1 中药液的精制生产

在传统方法中, 使用水提醇沉工艺对中药液进行精制, 但是该方法具有一定的缺陷, 会使得到的产品具有较大的黏度, 另外还可能延长生产流程, 同时降低了药液的质量, 使其中含有较多的微粒或者其他杂质, 降低了药物的效果, 因此使用该种方法精制的中药液, 如果经过长时间的静置, 就可能有沉淀物出现。但是如果使用膜分离方法对中药液进行精制, 就能够只得到具有需要的相对分子质量的成分, 有效排除其他分子质量的杂质, 得到口感良好同时药液颜色透亮的中药成品, 除此之外膜分离方法精制的药液还能够具有较长时间的保质期。相关研究显示, 绿茶中的茶多酚具有抗癌的作用, 如果使用膜分离技术将其从绿茶中分离出来制成药液, 能够提高其溶液的特性, 同时具有超过85%的截留率[2]。

3.2 去除针剂中的杂质

除了丸类、片类以及口服液类的中药, 中药注射剂也具有非常广泛的应用, 但是为了提高中药注射剂的效果, 需要对其中的热原进行去除, 常规情况下使用的技术为高温或者是化学药剂等, 可能会影响药物使用效果, 而使用膜分离技术, 就能够使去热原处理之后的中药针剂, 无论在效果还是其他方面都能够符合药典的相关要求。因为在膜分离技术中使用的超滤膜, 不会对药液中的有效成份进行截留, 但是能够去除热原, 除此之外还能够将产品回收率进行相应的提高。曾经有学者对吸附法以及膜分离技术对中药制剂的分离澄清效果进行了研究, 发现使用吸附方法以及超滤方法进行澄清之后, 所得药液的热原浓度小于0.01ng/ml, 明显低于使用吸附法所得的10-100ng/ml热原浓度。

3.3 药液浓缩方法

在现代化中药制药工程中, 除中药提取、除杂以及精制等环节之外, 浓缩也是极为重要的一个步骤, 该环节所要达到的目的包括节约能源, 同时还要提高药液的质量以及使用效果。而常规的浓缩方法通常都采用高温, 如果药物对温度较为敏感, 那么就会影响其质量和使用效果, 比如制备芦荟浓缩液, 需要通过喷雾干燥等方法将凝胶液中的大量水分进行清除, 但是常规方法可能会损失掉其中的有效成份, 因此如果使用膜分离技术, 采用双级分离膜就能够在浓缩的同时, 降低其中有效成份的损失。

4 结语

在现代中药制药过程中, 需要经过有效成份提取、过滤、浓缩以及精制等多个环节, 每个环节的技术都会对最终的药液质量造成影响, 因此需要根据时代的进步和技术的发展, 选择最具有优势的分离技术。膜分离技术虽然发展时间较短, 但是在现代中药制药过程中具有非常多优势, 不仅操作简单, 还能够避免温度、杂质等因素对药液造成的影响, 具有广泛应用的价值。

摘要：中药在许多疾病的治疗中都能够起到很好的效果, 同时相对于西药来说还具有较少的副作用, 因此受到许多人的欢迎。但是中药需要长期服用, 同时还必须通过煎煮等方法制成药剂, 因此使用起来较为困难, 所以需要通过现代制药技术, 将中药制作成成药, 方便患者随时服用。为了在保证中成药效果的同时, 提高制药效率和质量, 就需要在制药过程中使用完善且科学的技术提取中药的活性成分, 然后对其进行浓缩和精制, 因此本文研究了膜分离技术在现代中药制药中的应用价值。

关键词：膜分离技术,现代中药制药,应用价值

参考文献

[1] 韩伟, 罗文锋, 孙晓海等.固体膜分离技术在中药制药中的研究进展[J].机电信息, 2012 (11) :13-16.

膜分离环境工程论文范文第4篇

1 膜分离技术的基本概述

膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,半透膜又称分离膜或滤膜,膜壁布满小孔,常采用错流过滤的方式对其进行膜分离。

从1958年研究离子交换膜开始,我国的膜科学技术得以发展,20世纪60年代进入开创阶段,于1965年进行反渗透的探索,随着全国海水淡化会战的开始,使我国的膜技术得到进一步发展,20世纪70年代,我国开发出微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器,20世纪80年代我国的膜技术进入应用阶段,并开发出其他新膜。膜系统通常有回流液与透析液两个出口,对于在过滤过程中小于膜截留分子量的物质,分子透过膜形成透析液;而大于膜截留分子量的物质,分子不会透过膜回流料罐,最终经过一系列的处理,实现膜分离,是一种物理过程,被广泛的应用于石油化工领域。

2 在石油化工领域应用膜分离技术

2.1 处理油田回注用水

石油化工领域中各个环节都要用到水,不同等级的水有着不同的作用,由于多次对油田进行开采,原油在脱水之后产生大量的油田废水,为了确保地层结构稳定,油田继续高产,需要对油田废水进行深度处理,使其达到回注用水标准,之后进行再利用,在解决废水污染的同时,使经济效益得到了巨大提高。用中空纤维超滤膜处理地表水,之后用于油田回注,此项研究已取得了成功,采用径孔为6nm到10nm的中空纤维超滤膜进行实验。每只膜面积为7.5平方米,并排安装35只超滤组件,每小时产水量约为21立方米,以黄河水为原水,处理后进入中空纤维超滤器,超滤膜中的水进入中间贮藏槽中,通过水泵送到高压柱塞泵,之后注入地下,见图1。

2.2 应用在有机溶剂混合物分离中

膜分离技术不但应用于工艺用水方面,在有机溶剂混合物分离中也有所应用。膜分离技术的传统分离方法是精馏法,应用此方法时需要先加入溶剂,这种方法耗能高、不环保,没有被广泛的使用。随着科学技术的不断发展,研制出了渗透汽化膜、蒸汽渗透膜两种先进的膜分离技术,从而更好地对有机溶液混合物进行分离。通常采用致密的分离膜对有机溶剂混合物进行分离,采取渗透汽化或蒸汽渗透的方式。根据混合物中分子的溶解度及扩散系数不同,来对其进行分离,在进行分离时要注意克服有机物分子引起的分离膜结构破坏及过度溶胀等问题。在工业中渗透汽化分离膜可以将高浓度的乙醇进行脱水处理,进而得到无水乙醇。近几年来,由于无机膜的化学稳定性好,广泛的应用在有机溶剂混合物分离中,在膜市场中占有越来越重要的比重。

2.3 应用在气体分离中

随着对膜分离技术的不断深入探究,研发出一种新技术气体膜分离技术,在不断地改进的过程中,气体分离技术不断的发展走向成熟。将富氧空气添加到煤气发生炉中后,不但节约了大量的煤炭资源,还使气化强度得以提高,在石油化工产品中,空气分离富氧技术能够催化氧化反应,使石油化工产品的数量、种类、质量都有所提高,在不断发展的过程中通过多种方法来提高富氧空气的制备。

3 结语

工程实践已证明膜分离技术在石油化工企业具有较高的可行性,在水处理、原油勘测、储备、运输过程中已取得了丰富经验,但是与国外相比还是存在一定的差距,需要进行不断发展与完善,研发出适合领域发展的技术产品,创造出更大的经济利益。

摘要：随着我国国民经济的不断发展,出现了资源短缺、环境污染等一系列问题,而石油化工作为经济发展的重要组成部分,更应该加大节能环保技术的应用。21世纪膜分离技术成为一种高效的分离技术,被广泛地应用于石油化工领域。不但提高了石油化工业的经济效益,还使环境得到了极大的改善。

关键词：石油化工,膜分离技术,应用

参考文献

[1] 解兵华,沈小磊.石油化工技术中膜分离技术的应用[J].中国化工贸易,2014,(16):171.

膜分离环境工程论文范文第5篇

开发同时具有过滤和催化氧化除污染双重功能的膜材料经历了3个历程。最初以Ti O2粉末 (非纳米态) 为原料制备陶瓷无机微滤膜;后来更多的研究集中在在铸膜液中掺混纳米态Ti O2;当前的研究已发展成为直接以Ti O2纳米线为基材构建微滤膜或超滤膜。

1 以Ti O2 (非纳米态) 为原料制备陶瓷无机微滤膜

早在1988年, Anderson及其合作者就开始研究Ti O2陶瓷膜[1], 他们通过溶胶凝胶法 (SOL-GEL) 以醇盐制备了γ-Al2O3和Ti O2复合陶瓷膜, 用氮气吸附法测得了膜的孔径和区间分布。1994年美国威斯康星州立大学的Aguado等人考察了光强及膜特性等对Ti O2陶瓷膜光催化降解和机械筛分蚁酸的影响[2], 结果显示随着膜厚度的增加, 光的吸收率也相应增加, 且符合朗伯-比尔定律, 增加的光吸收效应产生了更多的电子空穴, 相应的提高了量子产额, 促进了蚁酸的分解。为了比较Ti O2陶瓷膜和Ti O2粉末 (非纳米态) 的催化能力, 亦即比较固化的Ti O2和分散系Ti O2的光催化动力学特性, Sabate等人考察了Ti O2陶瓷膜 (非纳米态Ti O2制成) 与水相中Ti O2悬浮颗粒体系去除水中含铬污染物的反应过程[3], 他们的研究发现对于同样的Ti O2量, 粉末状态的Ti O2是膜状态Ti O2对铬去除的四倍。

虽然把Ti O2固化成陶瓷膜状态, 能有效回收Ti O2, 实现催化剂的反复利用, 同时还可实现膜的筛分作用, 但是膜状态的Ti O2已经弱化了其与目标污染物的接触反应面积, 降低了Ti O2催化反应效能, 其除污染效果不如Ti O2粉末。

2 在铸膜液中掺混纳米态Ti O2

为了最大发挥Ti O2的催化能力和膜的筛分能力, 近些年, 有不少研究在铸膜料液 (有机高分子) 中掺混纳米Ti O2粉末, 使膜性能得到改善。CAO等人研究对比了PVDF超滤膜和掺混不同粒径的纳米态Ti O2的PVDF超滤膜[4], 结果显示Ti O2的尺寸大小对PVDF膜的结构和膜性能影响很大, Ti O2粒径越小越能提高超滤膜的抗污染效能。膜表面和断面的原子力显微图像证实了小的Ti O2粒径会形成小的平均膜孔径和高的膜孔隙率。韩国Bae等人利用纳米Ti O2和磺酸基团的静电自组装效应制备了抗污染的超滤膜[5], 通过建立膜生物反应器处理市政污水, 结果显示与传统膜生物反应器相比, 含纳米Ti O2的超滤膜的膜过滤初始通量降低过程变为缓慢, 其过滤动力学分析显示掺混了纳米Ti O2的超滤膜减缓了膜表面的滤饼层的形成。Yang等人把纳米尺寸的Ti O2分散在聚砜铸膜液中通过相转化的方法制备了无机/有机共混超滤膜[6], 在纳米Ti O2质量分数为2%的条件下, 成膜展现出了最好的渗透性、机械强度和抗污染能力, 掺混纳米Ti O2超滤膜过滤牛血清蛋白溶液的实验表明其具有优越的抗污染能力, 此外由于增加了膜的亲水性, 掺混纳米Ti O2超滤膜也展现了良好处理含有乳化油废水的脱油能力。Kim等人报道了在商业芳香聚酰胺反渗透膜上利用氢键和羧基官能团的键合作用附着纳米Ti O2[7], 大大提高了反渗透膜的抗生物污染性, 尤其在紫外光辐照时含纳米Ti O2的反渗透膜对大肠菌具有强大的杀菌能力。上述在铸膜液中掺混纳米Ti O2或在膜表面附着纳米Ti O2改善了膜的性能, Ti O2的赋存形态为纳米尺寸, 有效利用了Ti O2的高比表能, 提高了Ti O2与污染物的接触几率, 通过Ti O2激发羟基自由基氧化污染物, 降低了膜污染。

掺混纳米Ti O2仍然存在一些问题需解决, 掺混过程需Ti O2均匀混合, 这一点与液相中纳米Ti O2自发聚集相互矛盾, 此外, 由于多相性, 含有纳米Ti O2的膜材料机械强度的降低也是一个问题。

3 以纳米Ti O2为基材直接制备低压分离膜

当前, 最新的研究已发展成为单纯以纳米Ti O2为基材, 通过物理化学方法直接制备纳米线Ti O2无机微滤膜或超滤膜。2008年, 新加坡南洋理工大学Sun研究组[8]首次报道以纳米Ti O2为基材, 先通过水热反应自生长纳米线, 然后制备Ti O2纳米线超滤膜。超滤膜的膜孔径大约为0.05μm, 在对水中腐殖酸的氧化降解研究中, 该Ti O2纳米线超滤膜与市售的纳米Ti O2粉末 (P25 Degussa) 催化活性相当, 说明成膜过程没有降低纳米Ti O2的光催化活性。

Ti O2纳米线超滤膜的研究是当前水处理功能膜材料新方向, Ti O2纳米线超滤膜的主要优势表现在: (1) 以一维Ti O2纳米线成膜, 保持了高比表能, 高活性的特性, (2) 能同时过滤分离去除和光催化降解去除环境污染物, (3) 由于其具有光催化降解性, Ti O2纳米线超滤膜自成抗污染膜, (4) 由于具有较高的化学和热稳定性, 对环境有很高的适应性。

4 结语

当前, 集筛分去除污染物和降解污染物于一体的陶瓷膜制膜技术尚未成熟, 如制成的膜易龟裂。建议后续开展直接以纳米Ti O2为基材开发Ti O2纳米线环境功能膜材料的研究, 探索如何优化制备条件, 完善成膜方法, 强化Ti O2纳米线膜的除污染功能;考察Ti O2纳米线超滤膜对水中污染物的去除效果, 优化Ti O2纳米线膜的运行条件, 形成集筛分与降解污染物于一体的新型膜法水处理技术。

摘要：膜分离过程中最大的问题是膜污染的问题, 本文介绍了抗污染的集过滤和催化功能于一体的分离膜制备的研究进展, 并分析了不同制备方法的优缺点, 最后提出了新型膜制备的展望。

关键词：无机膜,制备,研究进展

参考文献

[1] Anderson, M.A.;Gieselmann, M.J.;Xu, Q., Titania and alumina ceramic membranes.Journal of Membrane Science 1988, 39, 243-258.

[2] Aguado, M.A.;Anderson, M.A.;Hill, C.G., Influence of light-intensity and membrane-properties on the photocatalytic degradation of formic-acid over tio2 ceramic membranes.Journal of Molecular Catalysis1994, 89, (1-2) , 165-178.

[3] Sabate, J.;Anderson, M.A.;Aguado, M.A.;Giménez, J.;Cervera-March, S.;Hill, C.G., Comparison of Ti O2 powder suspensions and Ti O2ceramic membranes supported on glass as photocatalytic systems in the reduction of chromium (VI) .Journal of Molecular Catalysis 1992, 71, (1) , 57-68.

[4] Cao, X.C.;Ma, J.;Shi, X.H.;Ren, Z.J., Effect of Ti O2 nanoparticle size on the performance of PVDF membrane.Applied Surface Science 2006, 253, (4) , 2003-2010.

[5] Bae, T.H.;Tak, T.M., Effect of Ti O2nanoparticles on fouling mitigation of ultrafiltration membranes for activated sludge filtration.Journal of Membrane Science 2005, 249, (1-2) , 1-8.

[6] Yang, Y.N.;Zhang, H.X.;Wang, P.;Zheng, Q.Z.;Li, J., The influence of nano-sized Ti O2 fillers on the morphologies and properties of PSFUF membrane.Journal of Membrane Science 2007, 288, (1-2) , 231-238.

[7] Kim, S.H.;Kwak, S.Y.;Sohn, B.H.;Park, T.H., Design of Ti O2 nanoparticle selfassembled aromatic polyamide thin-film-composite (TFC) membrane as an approach to solve biofouling problem.Journal of Membrane Science 2003, 211, (1) , 157-165.

膜分离环境工程论文范文第6篇

在传统化学工业当中, 分离技术是一项重要的组成部分, 分离技术遍及化学工业的方方面面, 随着高新技术的迅猛发展, 分离技术的重要性越来越得到彰显。在化学生产过程当中, 对于原材料的处理、对于产品的分离、对于产品的提纯, 以及对于废弃材料的再次利用, 都需要分离技术。

1.1 分离工程概述

在化工领域, 很多天然的物质丢失以混合物的形式存在的, 要想得到想要的物质, 就必须进行分离和纯化。在冶金、材料、医药、食品等领域尤其需要大量分离物品来得到自己想要的物品。同时, 分离技术还可以用于环境工程中对于污染物的清除与治理。图1所示。

1.2 分离工程绿色化

随着经济的发展以及化学化工产业的迅猛崛起, 分离工程这一项朝阳产业也正迈着昂扬的脚步向前发展。今年来, 由于传统分离工程当中对于能源的高损耗, 对于环境的高污染越来越被人们所关注。因此, 分离工程的绿色化势在必行。降低能源消耗、降低对于环境的污染, 是分离工程绿色化的目标之一。

2 绿色分离工程

绿色分离工程即在分离工程中实现绿色化, 简而言之, 就是在分离工程中实现低能耗、低污染、高产出。由于绿色分离工程是一项新型的事物, 并且这一事物刚刚进入大众的视野当中, 所以, 这条道路任重而道远。这一概念的提出是在20世纪初, 而它的完善与发展则是在20世纪中叶, 应用更是在20世纪的末期, 所以, 绿色分离工程还需要很长的道路要走。

2.1 传统分离过程的绿色化

传统分离工程的绿色化是指在分离工程中充分考虑的环境对于分离工程的巨大影响力。在分离的过程中仅仅考虑能源的消耗这一标准, 以环境影响的最小化为标准。而这一理论当中, 最成熟的是能量集成理论。但是在目前的国内来说, 对着一理论的研究还很少, 如何将能量集成这一理论应用到分离的过程当中, 仍然需要科学家们的不断努力。

2.2 现代分离过程的绿色化

伴随着化学工业的飞速发展, 现代分离过程也越来越实现其绿色化的发展, 不仅仅注重能源的消耗低、环境的污染小, 而是在这一基础上也注重分离效率的高低。实现在分离的过程中, 充分考虑到经济、环境、人口健康等因素, 避免传统分离模式当中只重视“结果”而不关注“过程”的弊端, 实现绿水青山与金山银山的协调发展。

3 绿色分离工程的应用

由于传统的分离技术在分离的过程中会消耗大量的能源, 并且在这一过程中还会产生环境的污染, 因此, 对于绿色分离技术产生了迫切的要求。无论是传统的分离技术还是现代的分离技术, 都要求对于能源的消耗要低、对于环境的污染要低, 这是必须要解决的问题。就目前的情况来说, 绿色分离工程主要有两条路可走:一是改进和优化传统分离技术, 在使用的过程之中尽可能的避免环境的污染与破坏;二是研发新型的技术, 例如下面提到的膜分离技术、超临界萃取技术以及新型吸附技术等。以上这些, 都是绿色分离工程可持续发展的有效途径。

3.1 膜分离技术

膜分离技术是一种新型的技术, 这一技术具有低碳、环保、健康的特点, 这一技术是在20世纪初开始出现, 并在20世纪的60年代开始以掩耳不及迅雷之势迅速发展, 成为当今社会应用较为广泛的一种新型绿化分离技术。膜, 顾名思义, 就是指在两种或者多种物质之间用来分离的东西, 在现代化学领域, 膜一般分为气相、固相、液相以及他们之间的组合。随着化学化工的迅猛发展, 今年来, 应用比较普遍的是固态膜以及液态膜。膜分离的过程实际上通过不同渗透性的膜和不同的压力, 在他们的相互作用下, 实现混合物分离的过程。膜分离技术凭借着自己操作条件较为成熟、能源的消耗低、环境的污染少、对于人体的危害小, 并且处理能力比较灵活, 处理的规模比较大的特点, 越来越受到人们的广泛重视和使用。今年来, 随着膜分离技术的不断发展和研究的不断深入, 越来越多的新技术开始产生和得到应用, 例如:纳米膜过滤技术、膜蒸馏技术、膜萃取技术等等, 这一系列的技术拓展了膜分离技术的应用领域和适用范围, 使得膜分离技术在分离技术领域的地位越来越突出。

3.2 超临界萃取技术

超临界流体最常用的是二氧化碳, 通常情况下是通过压力的作用将这一物质逼迫到临界值, 从而实现溶质与萃取物质的分离, 以达到分离的目的。超临界萃取及时有其独特的优势, 在这一过程当中, 没有任何有毒溶解物质的使用, 因此也就避免了有毒溶解物质的残留。超临界萃取技术是真正意义上的低能耗、无污染的新型技术, 但也有自身的局限性, 由于需要将物质在压力的作用下逼迫到一定的临界值点, 这就需要合理的压力和温度, 并且, 某些物质在纯超临界流体当中的溶解度很低, 因此, 这就导致即使在合理的压力和和压力的作用下, 其萃取的可能性仍然为零。当然, 一项新的技术在开始的初期, 一定会遇到各种各样的问题, 并且, 任何事物都有其两面性, 我们应该给予理解和接受。目前国际上超临界技术的研究越来越受到人们的重视, 相信在不久的将来, 超临界技术会克服它的弊病, 在绿色分离技术领域占有一席宝贵之地。

3.3 新型吸附技术

新型吸附技术是是现代分离技术中的一种重要的分离技术。新型吸附技术主要是从混合物中分离出特定的物质。这一理论在现实生活中应用十分的广泛, 例如医药、食品、卫生等领域。并且在水处理过程中应用也较为广泛, 我们利用一些物质从水中吸取那些比较脏的和不符合我们使用需要的物质, 来达到我们的使用要求。随着新型吸附技术的发展, 无论是在国际社会还是在目前的我国, 人们对这一技术的研究也越来越深入。在新型吸附技术领域, 对于吸附溶液的研究, 对于用基本纯气体等温线来预测混合气体平衡吸附等几个理论的研究都有了很大的头。新型吸附技术具有能耗低、污染小、简单易操作的特点, 因此在我们的生活当中被广泛的应用, 在普通老百姓的生活当中也经常能够看到, 比如用活性炭纤维来吸附装修材料当中的有毒气体。新型吸附技术这一绿色分离技术凭借着自身的优势, 必将在分离技术领域占据一席之地。

4 结语

伴随着化学工业的发展, 绿色分离技术作为一项前景可观的分离技术, 必将越来越受到人们的重视。传统的分离技术由于其能耗大、污染大的弊端也将最终被新型的技术所取代。绿色分离技术在工业领域的地位和作用越来越突出, 一系列低耗、环保的新型分离技术在应用中得到了人们的认可并且发挥着巨大的作用。

摘要：现代生物技术的迅速发展, 生物技术产品的分离纯化技术的重要性逐渐得到彰显, 绿色分离技术不断的技术改进中应运而生。本文阐述了分离工程与绿色分离工程的概念, 最后介绍了绿色分离工程技术以及对化学工工业分离技术的发展的重要参考意义。

关键词：分离工程,绿色化学,环境保护

参考文献

[1] 邓修, 吴俊生, 化工分离工程, 北京:科学出版社, 2000.

[2] 朱家文, 面向21世纪的化工分离工程[J].化工生产与技术, 2000, (2) :1~6.