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四川理工学院学报（自然科学版） 2005 年 6 月
2 膜分离技术在造纸废水处理上的应用
国内外应用膜分离技术处理造纸工业废水始于 20 世纪 60 年代。膜分离技术最先应用于蒸煮废液的
处理，以分离木素、低聚糖等。随着近 20 年来膜分离技术的快速发展，超滤、反渗透技术在造纸工业
废水处理中已实现工业化应用，并逐步扩展到处
理纸浆洗、选、漂废水和造纸白水。
2.1 MF 技术
微滤（MF）技术可除去废水中粒径大于
100nm 的微粒、胶体物质及高分子有机物（相
对分子量大于 100000AMU）。微滤是筛分过程，
在造纸方面的研究主要集中于涂布废水中高档
涂料过滤及超滤前的预过滤，以最大限度地回收
利用废水中的有利资源，去除废水中的悬浮物，减轻后续处理段的负荷。
2.2 RO 与 NF 技术
反渗透（RO）的透过机理
[1]
，一般认为是选择性吸附—毛细管流机理，是界面现象和在压力下流体
通过毛细管的综合结果，经历了高压（大于 10MPa）、低压（小于 2 MPa）、超低压（小于 1 MPa）发展
阶段。纳滤（NF）是近年来国际上发展起来的一种分离性能介于超滤和反渗透之间的新型技术，具有纳
米级的截流孔径，能截流有机小分子和部分无机盐，在处理造纸废水方面将具有很大潜力
[2
～
3]
。中科院冰
川所与兰州造纸厂合作研究 RO 法处理草浆黑液
[4]
，结果为膜与黑液接触 504h 未见水解现象，有机物去
除率 93.4%，无机物透过率 82.5%，膜通过量 120L/ m
2
·h。谭绍早等
[5]
以聚丙烯腈为基膜，壳聚糖为改
性剂采用紫外辐射法制备了一种新型纳滤膜，处理 CTMP 废水，其对钠的截流率为 40.1%，且浓缩液中
的固形物含量、燃烧热比原废液大大增加，可满足碱回收工段的要求。
2.3 UF 技术
超滤（UF）的去除机理主要是筛滤作用，利用溶液的压力为推动力，使溶剂分子通过薄膜，溶质则
阻滞在隔膜表面上。适于分离相对分子量在 500～15000 之间，直径为 2.0nm～100nm 的大分子和胶体，
如细菌、病毒、淀粉、树胶、蛋白质、粘土等。超滤是目前在造纸工业研究中应用较多的膜技术，主要
有以下几个方面：
2.3.1 UF 处理漂白废水
UF 技术处理漂白废水，特别是碱处理段（E 段）废水，选用透过 6000～8000 相对分子质量的膜，
COD、AOX、色度去除都可达到满意的效果
[6]
。陕西科技大学张方利用透过相对分子质量不同的膜已进
行了草浆 CEH 漂白废水的 UF 处理研究
[7]
，取得了较满意的效果。
据文献介绍
[8]
，草浆 CEH 三段漂白废水经超滤后透过液的特性为 COD
cr
浓度 136.8mg/L（COD 去除
率为 88%）、BOD
5
浓度为 91.4mg/L（BOD 去除率 60%）、TOCl 含量为 0.41 mmol/L（去除率为 76.8%），
且在透过液中加入 0.1%EDTA 后可用于膜的清洗，清洗后水通过量恢复率达 90%以上；日本大王造纸公
司三岛工厂
[8]
在 1981 年采用超滤技术处理硫酸盐木浆漂白 E 段废液，处理废水量为 4000m
3
/日，COD
cr
去除率达 78.7%，色度去除率达 93.7%，总固形物去除率达 35.5%，渗透液作为洗涤水回用，浓缩液则送
碱回收系统。
2.3.2 UF 处理蒸煮废液
汪永辉等
[9]
人应用超滤技术从造纸黑液中提取木素制备活性炭，该方法是黑液综合治理的一条新途
径，适合于中、小型纸厂。经超滤处理后的黑液，COD 去除率达 60%～65%，BOD
5
去除率达 80%以上，
黑液中木素提取率达 80%～85%，由木素制成的活性炭得率高，吸附容量大。
芬兰 Rauma 纸厂用面积 336m
2
的 UF 元件浓缩亚硫酸盐浆废液，日处理量可达 2500t；我国东北某亚
硫酸盐厂也在 90 年代引进 UF 装置，日处理 378.5t 亚硫酸盐废液,据称与蒸发方法比较,投资可节约 70%，
每去除 1m
3
水的操作费用可节约 60%；挪威 Borregard 公司利用 UF 技术纯化分级木素磺酸盐，后续生产
香草醛，可将废液 TDS 由 8%～10%浓缩到 22%，膜寿命长达 1 年以上
[10]
。另外，英国 Kronospan 纸业公
表 1 MF、UF、NF、及 RO 的区别
项 目 MF UF NF RO
孔径（nm） 50～10000 1～100 1～2 0.3～0.7
截流粒径(nm) >100 2.0～100 >1.0 >0.06
带电否 否 否 负电 负电
运行压力（×10
5
Pa） 0.5～0.7 1～7 3.5～20 8～69
能截流的物质
盐分（%） 0 0 20～90 98～99.6
病毒 不能 部分 完全 完全
细菌 部分 较完全 完全 完全