超濾膜分離論文

A. 超濾膜的凈水原理是什麼

超濾膜的過復濾原理是什制么?

1. 超濾膜的篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。

2. 每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過，而較小細菌的體積都在0.02微米以上，因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來，從而實現了凈化過程。在單位膜絲面積產水量不變的情況下，濾芯裝填的膜面積越大，則濾芯的總產水量越多。

你所問的從內到外，還是從外到內，這兩種都有，因為超濾膜有兩種分別是：內壓式和外壓式

內壓式的超濾膜就是從內到外。

外壓式的超濾膜就是從外到內。

B. 膜分離技術在環境工程中的應用探討論文

膜分離技術在環境工程中的應用探討論文

摘要：隨著科學技術水平的提升，膜分離技術發展的越來越成熟，且應用范圍也不斷的拓寬，這其中，以環境工程中的應用最為廣泛，環境工程中通過應用膜分離技術，可有效地提升環境污染治理及預防的效果，在本文中，論述了各種膜分離技術在環境工程中的具體應用。

關鍵詞：膜分離技術;環境工程;應用

以分離過程為劃分依據，膜分離技術中包含多種類型，比如微濾、超濾、納濾等。通過膜分離技術，可有效地處理環境中的固體、氣體污染物，避免這些污染物污染環境，提升環境中的清潔度。環境工程開展的目的在於緩解環境污染的現狀，防止環境污染加重，提升環境質量，應用膜分離技術後，可有效地提升工程開展的效果，實現環境質量提升的目的。

一、微濾技術在環境工程中的應用

顆粒、細菌等物質的大小位於0.1~ lOLm時，過濾時適合採用微濾技術，此項技術屬於篩網過濾，操作過程中，具備比較低的壓力，而且能夠較好的適應液體，在飲水處理工程中有著比較廣泛的應用。傳統的過濾技術中，過濾池中需要設置澄清過濾和二沉池，佔地面積比較大，但在應用微濾技術後，澄清過濾及二沉池可以直接取消，使得過濾池的佔地面積有效縮小，而且如果水質出現比較大的波動時，過濾處理的效果依然比較好。此外，通過膜分離技術，可以良好的處理廢水，循環實現閉路，經過處理的'污染水可以再次回收利用，實現廢水再利用的同時，節約水資源，並提升資源的利用效率，同時，還可以將環保意識有效地提升。

二、超濾技術在環境工程中的應用

超濾膜的過濾孔直徑非常小，最小0.05nm，最大Inm。環境工程中，應用超濾技術後，物質中含有的固體顆粒、懸浮物可以被有效的過濾清除，同時，大分子物質、膠體的過濾中也可以應用超濾技術，具備比較好的過濾效果。在電泳塗漆廢水的處理工程中，廣泛的採用超濾技術，通過此種膜分離技術，有效地清除廢水中的金屬離子雜質，實現廢水的回收再利用，提升了廢水的再利用效率，並且其再生的可生化性顯著增強。需要注意的是，在環境工程在應用超濾技術時，使用的超濾膜及相應的組件通量要比較大，而且所具備的耐高溫、抗氧化性能要非常好，當前的超濾技術水平還無法有效地滿足這一要求，需要進一步加大研發的力度，實現這一目標。

三、反滲透技術在環境工程中的應用

無論是何種類型的溶質，反滲透膜雖具備的脫除率都非常高，且具備非常高的出水水質，通常，除鹽處理工程中經常採用反滲透技術。現階段，環保領域已經大規模的應用了反滲透技術，主要體現在四個方面，一是改善城市飲用水的水質，二是處理城市污水，三是處理工業廢水，四是處理垃圾滲濾液。在垃圾滲濾液中，含有的氨氮、鹼度及重金屬的濃度非常高，而當氨氮的濃度非常高時，會產生比較大的毒副作用，利用活性污泥法處理垃圾滲濾液時，處理的效果非常差，而應用反滲透技術進行處理時，可以顯著的提升處理的效果。現階段，環境工程應用反滲透技術時，還存在的一定的問題，主要表現在兩個方面，一個是膜污染，一個是濃差極化，在今後的研究中，重點在於研究出耐污染、價格低的膜材料，並使新研製的膜材料具備耐高溫、抗氧化、超低壓的性能。

四、納濾技術在環境工程中的應用

上世紀八十年代，典型反滲透復合膜出現，隨後，經過進一步的研究與開發之後，研製出新型的膜分離技術——納濾技術，該項技術為分子級技術，位於超濾技術與反滲透技術之間。納濾技術的過濾過程屬於壓力驅動型，操作過程中，設置壓力時，通常最小設置為0.5MPa，最大時設置為l.OMPa。離子選擇性是納濾膜的一個突出特點，去除二價離子時，去除率可超過95%，但去除一價離子時沒去除率僅在40%~ 800/0之間，基於納濾技術的特點及去除率，在河水有害物質去除、地下水有害物質去除、廢水脫色等工程有著比較廣泛的應用。在低壓狀態下，納濾膜的通量比較高，與反滲透膜相比，僅需比較少的投資成本及操作成本，但利用納濾技術過濾過程中，納濾膜較易受到污染，預處理時，需要進水水質比較高，且處理過程比較復雜，使得納濾技術的應用受到一定的限制。

五、液膜技術在環境工程中的應用

所謂液膜，就是乳液顆粒懸浮在液體中，乳液顆粒層非常薄，膜分離過程中，滲透具有一定的選擇性，通過化學反應，萃取和吸附其中的污染物，實現凈化。與固膜相比，液膜具有更為快速的傳質速度，且具備非常高的選擇性和分離效率。在溶液中，如果定分離離子和有機物，適合採用此種技術進行膜分離。當前，醫葯化工、濕法冶金、廢水處理中已經良好的應用液膜分離技術，通過資源化處理的方式，促使廢水實現再利用。

六、結論

環境工程中，通過膜分離技術的應用，可有效的減少廢水、廢氣、固體顆粒等對環境的污染，並實現廢水的再生利用，有效的增強了環境保護的效果。

參考文獻：

[1]陳思賢，曹娟，膜分離技術在水處理環境工程中的應用[Jl.河南科技.2014(16)

[2]楊毅，尹紅，安代志等.膜分離技術在液相色譜樣品前處理中的應用【J】.榆林學院學報.2014( 06)

[3]黃萬撫，嚴思明，丁聲強，膜分離技術在印染廢水中的應用及發展趨勢[J].有色金屬科學與工程.2012(02)

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C. 果蔬加工技術論文範文(2)

果蔬加工技術論文範文篇二

果蔬汁加工技術的應用進展

摘要 ：果蔬經過制汁後比原果更容易貯藏，含有豐富的營養成分，且在減少果蔬原料的損失的同時提高其附加值。本文綜述了果蔬汁加工過程中破碎榨汁技術、過濾澄清技術、均質技術、濃縮技術和殺菌技術的應用進展。

關鍵詞 ：果蔬汁 加工技術 應用進展

近年來，隨著人們生活水平的逐步提高，對日常飲品的“營養、安全、健康”更為關注和重視。果蔬汁在口感及營養方面都接近新鮮果蔬，並且和具有一定的保健價值，受到各年齡階段人們的喜愛。不同果蔬汁的加工方法不同，但某些關鍵技術是相似的。本文主要介紹果蔬汁加工技術中破碎榨汁技術、膜分離技術、超高壓技術、高壓脈沖技術和酶技術的應用進展。

1. 破碎榨汁技術

根據果蔬不同的形狀、特性及加工需要，選用合適的破碎設備，並結合相適宜的破碎工藝進行破碎。常用的破碎工藝可分為熱破碎和冷破碎。通常情況下，為了生產得到組織形態好、具有一定粘稠度的果蔬汁，可以運用熱破碎，通過抑制和破壞某些酶的活力，如果膠分解酶、脂肪氧化酶等，從而達到破碎效果。[1]果蔬汁榨汁過程中，果蔬中所含有的果膠、澱粉、纖維素等物質會影響果蔬的出汁率，導致果蔬出汁率降低。採用酶技術處理果蔬原料， 即可提高產品出汁率， 該技術不僅可提高產品的澄清度， 且能防止果汁產生沉澱。[2]

2. 膜分離技術

傳統的澄清方法是對果蔬汁進行酶處理，如果膠酶等，再用明膠、單寧、膨潤土、硅溶膠等澄清劑對其進行絮沉降處理，靜置、取清液，最後用離心或過濾的方法進一步處理。[3]在傳統加工工藝過程中，果蔬汁成品的營養物質和風味物質損失多、成本高、耗能大。膜分離技術在果蔬汁製品的生產加工過程中發揮重要作用，能夠有效地克服這些缺陷。膜分離技術主要具備使果蔬汁脫苦、脫酸、澄清和濃縮的功能，並提高果蔬汁的穩定性。

2.1 果蔬汁的脫苦

柑橘類果汁由於含有柚皮苷、檸檬鹼等苦味物質，對產品的風味和商業價值造成負面影響。1E. Hernandez等人[4]利用超濾和二已烯基聚苯乙烯樹脂吸附的聯合過程對葡萄抽汁進行脫苦的實驗，表明柚皮苷和檸檬鹼可被完全除去，果汁風味得到顯著提高。

2.2 果蔬汁的脫酸

根據劉茉娥等人[5]介紹利用電滲析膜，表明電滲析膜可以脫除果汁中的有機酸，能夠使果汁酸度降低，從而提高果汁的品質。

2.3 果蔬汁的澄清

果蔬汁中因含有一些膠體物質、單寧、蛋白質等物質，它們在加熱和貯存過程中往往使果蔬汁變得混濁，有的甚至產生沉澱，縮短了產品的貨架期。應用超濾法澄清番茄汁、蘋果汁、菠蘿汁、梨汁、柑橘汁等，可獲得較好的經濟效益和較高的產品質量。

2.4 果蔬汁的穩定性

超濾可提高果蔬汁的穩定性，如蘋果汁在超濾前賓透光率為52.8%，經超濾後，透光率為96.8%，在戶觀上已達到清澈透明，並在常溫下貯存四個月，其透光率幾乎為一定值，穩定性良好。[6]

3.超高壓技術

殺菌是果蔬汁製品生產中的關鍵技術之一。傳統的熱力殺菌雖然可以殺滅鮮榨果蔬汁中的微生物， 但果蔬汁中的營養成分仍會受到破壞， 產生熱臭、風味劣變， 造成果蔬汁製品產品質量變差。[7]食品超高壓技術(ultrahigh pressure processingUHP)，又稱為高靜壓技術(high hydrostatic pressure processing，HHP)，是指將密封於彈性容器內的食品置於水或其他液體作為傳壓介質的壓力系統中，經100MPa以上壓力處理，在常溫甚至更低的溫度下達到殺菌、滅酶和改善食品功能特性等作用口。由於超高壓技術只作用於非共價鍵，能夠保證共價鍵完好無損，因而可以降低鮮榨果蔬汁中的微生物數量， 並保持產品的營養、風味和安全品質， 具有重要的意義。[8]與加熱殺菌相比，超高壓技術有著無法比擬的優越性， 特別是超高壓殺菌可以保持食品原有的色、香、味和營養成分。

3.1 超高壓對果蔬汁色澤的影響

經研究發現，與傳統的熱殺菌相比，超高壓技術處理果蔬汁能夠較好的保持其色澤，對部分果蔬，如番茄等甚至有改善色澤的作用。其原因在於超高壓對果蔬內源酶的鈍化作用及高壓的均質作用使果蔬組織細胞內的呈色物質溶出。

3.2 超高壓對果蔬汁芳香成分的影響

超高壓對果蔬汁的香氣有不同方面的影響，不僅能夠處理過程中會使香氣反應前體物的濃度增加還能使香氣物質降解降低或激活某些有關香氣的酶的活性。因此超高壓加工的果蔬汁的風味會呈現出不同的變化。

3.3 超高壓對果蔬汁營養物質的影響

超高壓對食品中營養成分的影響與各種營養成分的性質有關，由於超高壓處理不能破壞共價鍵，因此認為超高壓處理對於食品中小分子化合物一類的營養物質不會有直接的破壞作用，但可能會加速一些食品體系中的生化反應，使部分營養物質間接受到破壞。

3.4 超高壓對果蔬汁中酶活性的影響

內源酶易引起果蔬最初的品質變化，，壓力在酶的活性中心通過打破穩定分子內和酶蛋白的相互作用間的微妙平衡， 導致酶構象的變化而導酶失活。大量研究表明，超高壓技術可鈍化果蔬汁中的大部分酶。[9]

4. 高壓脈沖技術

高壓脈沖電場技術(pulsed electric field，PEF)作為非熱加工工藝之一，因其作用時間短、均勻、效率高，且能夠最大程度地保持食品新鮮度的優點而成為食品非熱處理方式應用的熱點之一。此外，在殺菌鈍酶、活性物質提取、保持食品原汁原味等方面顯示了很大的優勢。

4.1 PEF技術在果蔬汁活性物質提取時的應用

由於細胞膜的滲透性功能，PEF技術作用於細胞時能夠提高物質傳質系數，將低能量PEF應用於不同的植物組織，PEF技術不僅提高果蔬汁提取率，且使果蔬汁中活性成分如酚類物質、VC的保留率更高。 4.2 PEF技術在果蔬汁鈍酶方面的應用

經研究表明，PEF技術對果蔬汁酶活性的鈍化有很好的作用效果，PEF技術不僅在鈍化酶活性及延緩氧化、褐變等不良變化中發揮積極作用，同時對果蔬汁品質影響也較小。

4.3 PEF技術對果蔬汁品質的影響

研究PEF能溫和且高效地處理物料，最大程度上保留原料的營養成分。經過PEF處理的果蔬汁，一般最好保存於低溫下，如果酸度適宜，也可存於常溫。[11]經PEF技術處理後的果蔬汁與熱處理及酶處理等傳統技術相比，果蔬汁品質更接近於原汁，符合人們對食品原汁、原味、天然營養的需求。

綜上所述，隨著科學技術的發展，雖然果蔬汁製品加工技術已達到一定的水平，但仍存在著一些問題。目前已有應用生物技術改善飲料加工原料、生產飲料添加劑和功能因子以及去除飲料不良性狀的研究， 但生物技術要真正實現大規模地運用於果蔬汁飲料加工還有待進一步研究與完善。總之，果蔬汁飲料的各種加工技術需要相互貫通、相互融合、取長補短、集成發展，這是果蔬汁飲料加工技術的一個必然發展趨勢。

參考文獻：

[1] 夏天，馬力.果蔬汁飲料加工技術研究進展[J].江蘇食品與發酵，2008，(4)：21-23，36.

[2]楊文雄， 尹利端. 中國果蔬汁加工技術發展新趨勢[J]. 農產品

加工， 2007， (4)： 26?28.

[3]李勇，劉冠卉，蘇世彥.現代軟飲料生產技術[M].北京：化學工業出版社，2006.

[4] E.Hernandez， R.Couture， R.Rouseffetal. Evaluation of Ultrafiltration and Adsorption to Debitter Grapefruitjuice and Grapefruit pulp wash[J].Journal of Food Science， Vol57， No3. 1992，664-666.

[5]劉茉娥.膜分離技術[M].北京：化學工業出版社，2000.1-3，204-225，255-259.

[6]吳繼紅. 超濾膜分離技術在澄清果蔬汁加工中的應用[J]. 塔里木農墾大學學報，1996，01：37-41.

D. 超濾膜過濾的原理是

超濾超濾是復一種與膜孔徑大小制相關的篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的的凈化、分離和濃縮的目的。參見下圖。

E. 探究水處理陶瓷膜制備與應用技術研究進展論文

探究水處理陶瓷膜制備與應用技術研究進展論文

膜技術被認為是21 世紀最優前景的水處理技術之一，膜材料技術、膜分離技術在近十幾年得到很大發展，在水處理領域得到了廣泛應用。水處理陶瓷膜的過濾、分離性能與膜孔徑大小及其分布、孔隙率、表面形貌等有密切關系。陶瓷膜的活性分離層是顆粒以任意堆積方式形成的，孔隙率通常為30 ～ 35%，且曲折因子調控較為困難，陶瓷膜的水處理效能受到局限。研究陶瓷膜制備、修飾、工藝優化新技術以提高其過濾、分離、抗污染效能是水處理陶瓷膜領域的研究重點。

1. 水處理陶瓷膜制備技術

1.1 致孔劑制備技術

致孔劑是提高水處理陶瓷孔隙率簡單又經濟的方法，致孔劑可分為無機物和有機物兩類。無機致孔劑有碳酸銨、碳酸氫銨和氯化銨等高溫易分解的鹽類或無機碳如石墨、煤粉等;有機致孔劑主要包括天然纖維、高分子聚合物，如鋸末、澱粉、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。Yang 等 以Al2O3 為膜基體，以膨潤土為燒結助劑，以玉米澱粉作為造孔劑通過擠出、交聯、乾燥、燒結等過程制備陶瓷膜。研究發現隨著澱粉含量的增加，Al2O3 支撐體的最大孔徑和平均孔徑均有所增大，陶瓷膜的孔隙率可有24% 提高至38%。

1.2 模板劑制備技術

模板劑可有效控制所合成材料的形貌、結構和大小，並制備出孔結構有序、孔徑均一、孔隙率大的微孔、介孔和大孔材料。模板劑法具有豐富的選材和靈活的調節手段，採用模板劑法制備水處理陶瓷膜極具前景。Xia 等 以有機聚苯乙烯微球為模板劑，採用UV 聚合的方法制備出孔徑為100nm 的三維有序聚氨酯大孔材料。Sadakane 等 以PMMA 為模板劑制備出具有三維有序大孔的金屬氧化物材料，其孔隙率范圍為66 ～ 81%。表面活性劑在溶液中可以形成膠束、微乳、液晶、囊泡等自組裝體，也常被用作自組裝技術中的有機物模板劑。利用表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨為模板劑可制備出有序的介孔分子篩MCM41，具有多種對稱性能的孔道，孔徑在2 ～ 50nm 的.范圍內。Choi 等以Tween80 為模板劑制備了具有梯度孔徑結構的TiO2-Al2O3 陶瓷膜，陶瓷膜的滲透性能大大提高。

1.3 纖維層積制備技術

陶瓷纖維材料在成膜過程中可以迅速在支撐體表面沉積搭橋，明顯減少了膜層的內滲，並且容易得到較高的孔隙率和比表面積，對膜材料滲透性能的提高具有顯著作用。Ke 等 以TiO2 纖維為原料，通過旋塗法制備出平均孔徑在50nm 的陶瓷纖維膜，對球形粒子截留率超過95%，膜通量在900Lm-2h-1 以上。

1.4 溶膠- 凝膠制備技術

溶膠- 凝膠技術主要是通過調整材料尺寸控制陶瓷膜分離層的分離精度。溶膠- 凝膠法可形成納米級別的溶膠，得到的陶瓷膜層孔徑小、孔徑分布窄，適用於高滲透選擇性的超濾膜和納濾膜的制備。Tsuru 等 利用聚合溶膠路線制備出平均孔徑0.7 ～ 2.5nm 的TiO2 納濾膜，對PEG 的截留分子量為500 ～ 000Da，對Mg2+ 的截留率為88%。

2. 水處理陶瓷膜修飾技術

2.1 化學氣相沉積修飾技術

採用化學氣相沉積法(CVD)在陶瓷膜表面沉積硅氧化物或金屬氧化物來改善陶瓷膜孔結構以及過濾性能，是一項非常有效的手段。Lin 等 採用CVD 技術對平均孔徑為4nm 的Al2O3 陶瓷膜進行修飾，制備出孔徑范圍為0.4 ～ 0.6nm 的SiO2 陶瓷膜。CVD 的方法一般需要在高溫、真空的環境中進行，並且要求前驅物具有一定的揮發性。

2.2 原子層沉積修飾技術

原子層沉積技術(ALD)可將物質以單原子膜形式層層沉積在陶瓷膜表面，從而構建陶瓷膜表面微納結構。Li 等 在平均孔徑50nm 的陶瓷膜表面上通過原子層沉積氧化鋁層，通過控制原子層沉積次數來調控膜的平均孔徑，改性後陶瓷膜對BSA的截留率由2.9% 升至97.1%。

2.3 表面接枝修飾技術

表面接枝技術常被用來調控膜材料的表面性質，接枝過程將改變膜的孔結構，達到減小孔徑的目的。陶瓷膜表面一般會吸附水形成大量羥基，通過接枝有機硅烷的方法在介孔膜表面可以修飾一層有機分子層。通過調控接枝分子的鏈長與官能團等特性可以實現調控孔徑大小的目的，且能獲得特殊的表面性質。Singh 等 發現接枝硅烷偶聯劑可以使多孔陶瓷膜孔徑進一步變小。Cohen 等 將親水性PVP 接枝在陶瓷超濾膜表面上，改性後的膜孔徑減小，截留性能提高，抗污染性能得以改善，可用於油水分離。

3. 水處理陶瓷膜制備與修飾工藝優化

3.1 陶瓷膜材料、添加劑選取

水處理陶瓷膜的制備主要集中於原材料及燒結工藝，通過添加燒結助劑以降低燒結溫度、採用低成本易燒結原料以降低原料成本，以及利用先進的燒結工藝以達到低成本控制是陶瓷膜的研究重點。陶瓷膜制備過程中常在基膜材料中加入一些液相型或者固相型燒結助劑。高嶺土、鉀長石等天然硅酸鹽黏土礦物在較低溫度下便能熔融形成液相，在顆粒間毛細管力的作用下潤濕並包裹膜材料基體顆粒，並將顆粒黏結起來，輔以多孔陶瓷膜良好的機械強度。氧化鈦、氧化鋯等金屬氧化物能與陶瓷膜基體形成多元氧化物固熔物而使燒結溫度下降，有利於陶瓷膜制備。

3.2 陶瓷膜燒制過程優化

多孔陶瓷膜必須經過多次燒結，存在燒結工藝周期長、能耗高的問題。除採用燒結助劑或採用易燒結材料以降低燒結溫度外，減少燒結時間或縮短制備周期也能達到降低燒結工藝成本的目的。在減少燒結時間方面，微波燒結技術是一種非接觸技術，熱通過電磁波的形式傳遞，可直達材料內部，最大限度地減少了燒結的不均勻性，可在縮短燒結時間的同時，降低燒結溫度。微波技術大多用於制備幾近緻密的陶瓷復合物，同時由於其可改善材料組織、提高材料性能，亦可用於多孔陶瓷復合物的制備。在縮短燒結周期方面，一些研究者借鑒低溫共燒陶瓷技術在多層結構陶瓷元器件封裝領域的成功應用，提出採用共燒結技術來減少燒結次數，從而降低燒結成本。

4. 結論

水處理陶瓷膜制備技術以提高陶瓷膜整體性能為目的，通過調控陶瓷膜微結構可實現陶瓷膜制備技術的突破。目前，致孔劑制備技術、模板劑制備技術、纖維層積制備技術、溶膠- 凝膠技術、固態粒子燒結技術等陶瓷膜制備技術已日益得到關注。水處理陶瓷膜制備技術研究將引領和推動陶瓷膜技術及產業的發展，緩解水廠升級改造、提升水質品質的瓶頸壓力。

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F. 超濾膜的簡介

超濾膜是一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的一種微孔過濾膜專。超濾膜採用壓力差為推動力的膜過屬濾方法為超濾膜過濾。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時壓力差為推動力的膜過濾可區分為：微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm;超濾膜(UF)為0.001～0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001～0.001μm。超濾膜的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。

G. 淺談納濾技術在水污染處理領域的應用論文

淺談納濾技術在水污染處理領域的應用論文

在日常學習和工作生活中，大家都不可避免地要接觸到論文吧，藉助論文可以達到探討問題進行學術研究的目的。如何寫一篇有思想、有文採的論文呢？以下是我為大家整理的淺談納濾技術在水污染處理領域的應用論文，希望對大家有所幫助。

淺談納濾技術在水污染處理領域的應用論文 篇1

論文摘要：納濾是一種介於超濾和反滲透之間的新型壓力驅動膜分離技術。本文介紹了納濾技術的分離特點，較全面的論述了納濾在廢水處理、飲用水生產、生化醫療和食品工業、飲料行業等方面的應用，並指出納濾技術在應用過程中存在的問題及今後的發展方向。

論文關鍵詞：納濾;分離特點;水處理

1 引言

膜分離技術是近年來發展迅速，應用廣泛的高新技術。與傳統的分離技術相比，具有分離效率高、無相變、無化學反應、體積小、能耗低和操作方便等優點。納濾作為膜分離技術中的一種，是介於超濾和反滲透之間的孔徑接近於1mm的新型壓力驅動膜技術。它既能截留透過超濾膜的小分子有機物和多價鹽離子，又能透析被反滲透所截留的無機鹽。基於它自身獨特的性能使它在許多領域具有其它膜技術無法替代的地位，因此納濾成為目前國內外膜分離領域研究的熱點之一。

2 納濾技術的特點

2.1納濾膜的分離特點納濾膜在截留性能方面有兩個特點：

(1)截留相對分子質量(MWCO)在200-1000之間，適宜於分離相對分子質量在200以上，大小約為1nm的溶解組分;

(2)具有離子選擇性。由於膜表面或膜材料中常帶有荷電基團，這些基團通過靜電作用可產生Donnan效應，從而實現不同價態離子的分離，故有時納濾也被稱為「選擇性反滲透」。

2.2納濾膜實際應用過程中的特點納濾膜在實際的應用過程中有三個特點：

(1)操作壓力低，一般在0.3-1.0MPa之間。由於操作壓力較低，對設備要求較低。因此，基建費用和運行費用低，便於運行管理;

(2)在處理過程中不需添加化學試劑，也不引起二次污染;

(3)可分離回收有用物質，實現工業廢水的資源化和回用，進一步降低處理成本。

3 納濾技術的應用

納濾膜由於截留的分子量介於超濾與反滲透之間，同時還存在Donnan效應，所以對低分子量有機物和鹽的分離有很好的效果。另外，納濾膜還具有不影響分離物質生物活性、節能、無公害等特點，因此納濾在國內外廢水處理領域、飲用水生產領域、生化醫療領域、食品工業和飲料行業等得到越來越廣泛的應用。

3.1廢水處理領域

3.1.1造紙廢水

造紙廢水主要來之造紙過程中紙漿的大量沖洗，採用納濾膜替代傳統的吸收和電化學處理法能更有效地去除深色木質素和紙漿漂白過程中產生的氯化木質素。Nuortila-Jokinen等在實驗室，用平板納濾膜NF45處理經浮選和過濾預處理後的造紙廢水。

45納濾膜處理造紙廢水的效果項目COD(mg/L)硫酸根(mg/L)總固體(mg/L)無機物(mg/L)進水出水Manttarri等開發了造紙廠水循環系統，發現與超濾法處理過程比較，採用納濾技術處理後得到的水不但透明、無色、不含陰離子廢物，而且將透過水的COD、總硫和無機鹽含量的去除由超濾法的50%-60%提高到80%以上。

3.1.2垃圾滲濾液

垃圾滲濾液的處理一直是世界性難題。目前，主要採用為厭氧好氧等生物處理法，但中後期滲濾液中含有很高濃度的溶解有機質，其中75%為可生化性差的腐植酸和富里酸(平均分子量1000Da)，導致生化法出水難以達標排放。與生化法相比，膜分離技術受原水水質的變化影響小，在這種難降解廢水的處理中具有明顯的優勢。張亞軍等介紹了納濾膜技術在柳州垃圾填埋場滲瀝液處理工程中的應用，納濾系統經過近兩年的穩定運行表明，垃圾滲瀝液經過生化處理後經砂濾、保安濾器等預處理，再經過納濾膜系統處理，使85%-90%的透過液達標排放，僅10%-15%的濃縮污液和泥漿返回垃圾池，這項工藝較好地解決了垃圾填埋場滲瀝液的二次污染問題。Zouboulis等利用振動剪切增強單元增強膜的傳質，用NF可以達到對滲濾液中總腐殖酸類物質97%的去除效果。可見納濾技術處理垃圾滲濾液是可行的，並具有較反滲透處理能耗低的優勢。

3.1.3紡織印染廢水

紡織印染廠在對織物進行煮漂和染色後，需使用大量的清水對織物進行沖洗，產生的廢水中會含有大量的鹽、染料、表面活性劑、洗滌劑等各種污染物，導致印染廢水成為較難處理的工業廢水之一。不過隨著膜分離技術的發展，納濾膜技術已在紡織印染工業中得到了成功的運用。C.Tang等使用納濾膜處理高無機鹽含量的紡織染色廢水，在操作壓力為500kPa條件下，通量可以達到很高，而且染料的截留率超過98%，因此，可以實現廢水的回收利用。Bruggen等採用了UTC-60、NF70和NTR7450三種納濾膜對兩種活性染料的染色廢水進行了試驗，結果都表明，直接應用納濾工藝不但可以進行染料的提純，而且納濾出水可循環使用。何毅等考察了醋酸纖維素納濾膜對染料溶液的分離性能，結果表明，納濾膜對染料有很好的分離效果，分離性能是由膜、溶液和溶質三者共同決定的。

3.1.4冶金工業廢水

在金屬的加工和合金生產廢水中，含有相當高的重金屬離子。為了使廢水符合排放標准，一般是將這些重金屬離子生成氫氧化物沉澱除去。如果採用採用納濾膜技術處理，不僅可以回收90%以上的廢水，而且可使重金屬離子濃縮10倍，濃縮後的重金屬具有回收利用價值。

傅前君採用納濾對含Cu2+廢水進行試驗研究，NF90膜對含CuSO4的廢液截留效果很好，Cu離子的截留率都在99%以上，出水銅離子質量濃度低於2.0mg/L，可以達標排放或回用於鍍件漂洗;濃水經進一步濃縮後也可回用。A.Hafiarle等對納濾分離鉻酸鹽進行了研究，結果表明使用 TFC-S系列納濾膜替代常規方法去除溶液中的Cr(Ⅵ)是可行的。但是，膜對Cr(Ⅵ)的截留率與溶液中的離子強度和pH密切相關，在pH=8時，截留率超過80%。由此可見，納濾作為一種處理含Cr(Ⅵ)廢水的方法是非常有應用前景的。

3.2飲用水的生產領域

3.2.1地下水軟化

採用納濾膜法軟化地下水具有無污泥、不需再生、能除去水中大部分懸浮物及有機物、操作簡便和佔地省等諸多特點，因此在歐美發達國家已經非常普遍。

納濾膜法軟化地下水工藝流程J.Schaep等用不同類型的NF膜軟化處理地下水，結果表明NF膜對多價離子的截留率高達90%以上，而對單價離子卻只有60%-70%。張顯球等採用NF90和NF270兩種納濾膜對南京某自來水進行軟化處理，結果表明在較寬的操作壓力(0.4-1.2MPa)和溫度(15-30℃)范圍內，兩種膜的產水總硬度分別在0.5mmol/L及0.01mmol/L以下。

H.Sombekke等分別使用NF與活性炭-臭氧工藝對地下水進行軟化處理，盡管兩種方法都能取得較好的分離效果，但是從處理效果和環保的角度考慮，使用納濾的方法更勝一籌。

3.2.2飲用水凈化

納濾能有效的截留二價離子，較完全的去除病原體、水中加氯消毒副產物三鹵甲烷中間體、痕量的除草劑、殺蟲劑殘余物、重金屬、天然有機物等，十分適用於飲用水的深度處理。VedatUyak等人和Rubia等人均比較了採用不同的膜技術除去飲用水中的天然有機物質和三鹵甲烷，結果表明納濾是目前最有效技術之一。J.Radjenovic等採用NF膜和RO膜法去除地下水中的葯物成分。結果表明，NF膜和RO膜擁有很好的截留性能，對所有葯物的截留率均>85%，對有害物質如對乙醯氨基酚截留率為48%-73%，吉非貝齊為50%-70%，甲芬那酸為30%-50%。巴黎Mery-Sur-Oise飲用水處理廠在臭氧+活性炭處理河水不能滿足飲用水(TOC的濃度<2mg/L)標準的要求下，採用納濾對飲用水進行深度處理，取得了很好的效果。

3.2.3海水淡化

目前，海水淡化已經成為解決我國沿海地區和世界上許多國家水資源短缺的重要手段之一。但如何高效經濟的除去海水的高硬度、濁度和總固溶物(TDS)是制約海水淡化的瓶頸。

隨著膜技術的不斷發展，孔徑介於反滲透和超濾之間、具有荷電性質的納濾膜在海水軟化方面的優勢愈來愈得到人們的`關注。蘇保衛等採用NF作為海水淡化的預處理工藝。試驗結果表明，該法可以大幅度降低進料水的硬度、濁度和TDS含量，解決傳統海水淡化過程中存在的結垢污染等許多問題。A.M.Hassan 等用納濾作為海水淡化的預處理進行了一系列的研究工作，在研究過程中發現，納濾膜能夠有效的降低硬度、微生物和濁度。在22bar的壓力下NF對 Ca2+，Mg2+，SO42-，HCO3-，以及總硬度的去除率分別為89.6%，94.0%，97.8%，76.6%和93.3%。NF出水完全能夠滿足海水反滲透(SWRO)或多級閃蒸(MSF)的進水要求，使得SWRO和MSF的水回收率分別達到70%和80%。將NF膜作為海水淡化預處理的優點有：(1)通過除去濁度和細菌，阻止SWRF的膜污染;(2)通過去除硬度離子，阻止SWRF和MSF的比例縮放;(3)通過減少海水中大約30%- 60%的TDS，使得運行SWRF所需操作壓力較低。

3.3生化醫療領域

3.3.1生化工程

將納濾膜技術應用於生化工程，可以將相對分子質量低的物質(如類固醇、維生素、抗生素和氨基酸等)從其他反應物中分離出來，進行澄清和精製，並且成功的應用於VB12的回收和濃縮，以及紅黴素、金黴素等多種抗生素的濃縮和純化過程，蘇保衛等採用DL和DK納濾膜進行納濾濃縮克林黴素磷酸酯(CLP)乙醇水溶液的研究。實驗結果表明，DL納濾膜可將CLP乙醇水溶液由40g/L濃縮至90g/L，適宜的操作壓力為1.2-1.6MPa，溫度為 40-50℃。李潔妹等採用超濾+納濾雙膜技術對林可黴素發酵液進行提純和濃縮，通過對不同材料的納濾膜的篩選結果表明，NF-20在膜通量和林可黴素回收率、雜質去除等方面優於其它的膜，為最佳選擇。

3.3.2醫葯工業

納濾膜分離效率高、節能、不破壞產品結構等特點使其在醫葯產品的生產中也得到了日益廣泛的應用。日本的Kazuhito Yamaguchi等人研究了用納濾膜技術除去血漿製造中所產生的傳染性有毒物質(HPVB19)，結果表明中空纖維膜BMM20和BMM15可以完全除去病毒和大小在20nm左右的微粒，納濾膜可完全過濾掉其中的HPVB19病毒。徐為中等人採用超濾、納濾技術濃縮家兔產氣莢膜梭菌(A)型疫苗，建立家兔產氣莢膜梭菌(A)型疫苗濃縮工藝。家兔產氣莢膜梭菌(A)型超濾、納濾濃縮疫苗的保護率達100%，而傳統鋁膠疫苗對照組的保護率平均為86.7%。何旭敏等採用的超濾與納濾組合技術改造6-APA的原有生產工藝，使6-APA的平均mol收率由85%提高到90%以上，採用納濾濃縮裂解液來提高6- APA結晶濃度，不僅降低了溶媒消耗，而且使結晶母液中的6-APA損失減少，從而提高了成品的收率(表2)。由此可見，隨著膜技術的不斷發展，納濾將成為醫葯工業生產中一種高效的分離技術。

3.4食品工業、飲料行業

在食品工業和飲料行業中，納濾主要用來對加工過程中的料液進行濃縮、脫鹽、調味、脫色和去除雜質。

3.4.1低聚糖的處理

功能性低聚糖由於可以降低血脂、抗衰老和抗癌等多種生理功能而倍受關注。低聚糖與蔗糖的分子量相差很小，分離很困難。通常採用高效液相色譜法分離，但此法處理量小，耗資大。採用納濾膜技術來處理可以達到高效液相分離法同樣的效果，並大大降低操作成本。

俞三傳等對低聚糖進行納濾濃縮實驗研究，結果表明，納濾可實現對多糖溶液的濃縮。李煒怡等對蔗果低聚糖進行納濾提純實驗，結果證明納濾對蔗果低聚糖體系具有很好的分離效果，提純過程中可得到純度在90%以上的蔗果低聚糖產品。袁其朋等採用超濾、納濾組合工藝對大豆乳清廢水進行了處理實驗。經超濾處理後的乳清廢液，再經納濾濃縮10倍後，濃縮液中總糖約有77%被截留，其中功能性地聚糖水蘇糖和棉子糖的截留率高達95%以上，濃縮液中總糖質量分數達 8.72%，再經活性炭脫色和離子交換脫鹽及真空濃縮，即可得到透明狀的大豆低聚糖糖漿。該法的優點在於既解決了廢水的排放問題，同時又通過回收利用增加了經濟效益。

3.4.2果汁的高濃度濃

縮果汁濃縮傳統上使用蒸餾法或冷凍法濃縮，但這些方法會造成果汁風味和芳香成分的散失，不僅消耗大量的能源，而且還得不到令人滿意的成品。相比之下，納濾膜濃縮技術具有節約能源、降低損耗、可在常溫下連續操作、過程簡單、高效、沒有相變、分離系數大等優點，而且特別適用於熱敏性物質的處理，因此在果汁濃縮方面得到了廣泛的應用。高學玲等人用納濾膜技術對烏龍茶提取液進行濃縮，發現納濾不僅能實現烏龍茶提取液的濃縮，還可截留茶液中的茶多酚、咖啡鹼等有效物質。Warczok等人報道了利用不同的納濾膜濃縮蘋果汁和梨汁的研究，通過實驗過程中果汁通量的觀察，表明納濾膜用於果汁濃縮是可行的。

鄭必勝等進行了納濾濃縮西番蓮果汁的研究，發現操作溫度為28℃左右，壓力為3MPa時，分離效果最好，此時實際膜通量達17L/(m2.h)。經過納濾濃縮，西番蓮澄清汁可溶性固形物從13oBx提升到30oBx左右。

3.4.3純化濃縮多肽和氨基酸

離子與荷電膜之間存在道南(Donnan)效應，即相同電荷排斥而相反電荷吸引的作用。氨基酸和多肽帶有離子官能團如羧基或氨基，在等電點時是中性的，當高於或低於等電點時帶正電荷或負電荷。由於一些納濾膜帶有靜電官能團，基於靜電相互作用，對離子有一定的截留率，可用於分離氨基酸和多肽。 Garem等利用無機和高分子復合納濾膜進行了九種氨基酸和三種多肽的分離實驗，探討了這種方法的可行性。王曉琳等用ESNA2和ES20兩種納濾膜對苯丙氨酸和天冬氨酸水溶液體系進行分離實驗，過程結束時，濃縮液中苯丙氨酸和天冬氨酸濃度的差值比原料液中的差值增大近4倍，納濾分離的效果非常明顯，實現了生物質的分離、精製與回收。

3.5其它方面的應用

納濾的特點使其越來越受人們的關注，因此，納濾的應用也愈來愈廣泛。除了以上幾方面的應用外，還在高濃度有機廢水處理、城市生活污水處理等方面都有具體應用，這里就不再詳細敘述。

4 結語

隨著國家「節能減排」發展策略的不斷深入，以及人們環保意識的加強，廢水資源再生利用已經成為包括我國在內的世界各國實現水資源可持續發展的重要戰略之一。納濾由於其獨特的分離性能使其在水處理領域得到日益廣泛的應用。但納濾還需要很多方面需要優化改進，如在實際運行過程中如何更好的控制膜的污染問題，以保持膜分離性能和通量的穩定性，這需要人們對膜自身的傳質機理進一步的深入探究，以開發出新的高通量、耐溶劑、耐酸鹼、耐氯和抗污染性強的膜材料;此外膜的成本問題也是阻礙納濾膜技術進一步推廣應用的制約因素，因此，低成本高性能的膜生產必定是以後發展的趨勢;最後，開發研製新的膜清洗技術及膜清洗劑以延長膜使用壽命也是亟待解決的問題。隨著膜科學技術的不斷進步，相信納濾膜技術目前面對的問題都會逐一解決，那時候它在水處理領域的應用前景必將更加廣闊。

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淺談納濾技術在水污染處理領域的應用論文 篇2

摘要：隨著我國經濟的高速發展，水處理行業已迎來黃金發展階段。生活用水方面，家用凈水器逐漸成為品質生活必備品。工業用水方面，污水回用、污水零排放已經是大勢所趨。由於膜技術具有高效、實用、可調、節能和精密分離等優點，使得膜法在水的深度處理領域已佔據重要位置。可以預見在未來的十年，膜法將更加普及。本文將對膜技術在我國水處理中的應用與發展進行分析，找出膜技術存在的問題並探究其發展趨勢，以便更好地開展膜技術的應用工作。

關鍵詞：膜技術；水處理；應用；發展

膜技術主要由微濾、超濾、納濾、反滲透等組成，已有效的處理了部分水資源。隨著膜技術的發展，膜法將在更廣闊的水處理領域得到應用。反滲透液水處理分離過程中截留率最高的膜工藝。納濾實為低壓反滲透，高度截留多價鹽，低度截留一價鹽。超濾是一種凈化高分子量化合物（例如蛋白質），膜工藝。微濾是一種截留懸浮固體、脂肪和大分子有機物的凈化工藝。

1、膜技術在水處理中應用的發展概況

1.1膜技術在水處理中應用的發展背景

當前，經濟建設仍是我國的中心工作，工業化、城鎮化進程明顯加快，這對我國水環境卻造成了嚴重影響。水環境污染防治成為我國重要的工作任務，對於人民生活與生產活動意義重大。水處理是水環境污染防治的一項重要內容，其應用的處理技術對於水質改善具有直接的影響，以往的水處理技術還較為傳統，不能保證處理後水質顯著改善。近些年，隨著我國經濟實力的逐漸提高，國家在水處理新技術領域中的投入逐年增加，這使得水處理技術得以發展與革新。而膜技術作為水處理應用領域中的一種新型處理技術，它與以往傳統技術相比具有新型高效、精密分離等優點，膜技術的應用與發展使我國水處理水平有了大幅提高，對於國家社會經濟發展及生態環境改善具有積極意義。

1.2膜技術在水處理應用中的發展現狀

現階段，膜技術在水處理中的應用正在進行完善，膜技術還存在一些有待進一步完善的方面，在水處理領域有待進一步推廣和應用。膜技術主要是利用先進的膜生產技術所生產的高效半透性膜來進行水處理的技術手段，根據膜孔的大小、通過物理作用及生化反應等來過濾不同類型的物質，以達到水處理的目的。膜技術在水處理中的應用較多，能夠去除微生物、隔離小微型雜質以及具有排斥作用等，這些作用使得膜技術在水處理中得以廣泛應用，它是我國水處理技術發展的階段性成果。

1.3重視膜技術在水處理中應用的必要性分析

伴隨著國家環境不斷遭到破壞，導致了水體受到嚴重污染，降低了飲水質量。因此，應該加大對水處理技術工作的力度，確保提供給人們一個安全的飲水環境。由於膜技術比起傳統處理技術更加節能環保，分離更精密，降低風險，水質處理效果得到提升。在未來處理水質中應該加大對膜技術的利用以及研究，完善膜技術，進一步改善水質質量，得到健康安全的水質。

2、膜技術在水處理中的應用

2.1膜技術在給水中的應用

膜技術的發展對於給水帶來的便捷性是不言而喻的。一直以來，城市水資源的給水問題一直是城市建設的巨大問題，例如，我國為了緩解北京、天津等地區水資源緊張的問題而進行的南水北調工程，就是典型的解決給水問題而進行的水利工程，而發達國家隨著膜技術的成熟，已經成功利用的膜技術解決的城市或偏遠地區的給水問題。法國建設有世界上最大的膜凈水廠，以膜技術為核心，通過膜技術來對城市廢水、地下水、工業水資源進行處理，充分利用現有的水資源完成城市淡水的供應，最高可以達到每天凈化34萬立方米的水資源，保障的大城市的給水問題。

美國掌握著世界上的最先進性的膜處理水的技術，建設在美國科羅拉多州的膜法凈水廠，膜技術的已經實現反滲透凈化技術，可以過濾到水資源中的溶解性物質，有效保證了水資源的安全性。隨著膜技術的成熟，在水資源處理技術方面相較於傳統的處理技術差距將越來越小，最終可以實現的以最小的代價處理大量水資源，滿足城市給水的需求。

2.2反滲透膜在飲用水處理的應用

反滲透膜是當前膜技術發展中應用較多的一種膜技術，廣泛的應用在飲用水處理當中。反滲透膜利用的是生物細胞膜的原理，其本質上是一層半透膜，具有選擇透過性，但是對於溶質微粒較小的物質不具備選擇透過性，當半透膜兩段的液體具有不同的濃度時，在滲透壓的作用下，溶液會向滲透壓較高的一方的流動，反滲透膜可以在濃度較高的一方溶劑加入更大的壓強，就可以使得溶液向濃度的度較低的一側移動，從而實現反滲透的作用。反滲透膜應用於飲用水處理當中，依據反滲透膜的性質，向需要處理的水資源是假壓強，利用反滲透膜處理的廢水當中的微粒子，從而實現水資源的淡化處理，變為人體可以應用的純凈水資源，這種方法較於傳統法的化學沉降過濾處理方法具有較大的先進性。一般為了保證水資源的絕對健康，必須採用超低壓反滲透膜處理的水資源才可以作為飲用水，同時為了保證的飲用水的營養，可以採取礦化的方法，製作出營養價值較高的飲用水資源。

2.3膜生物反應器在污水、廢水處理應用

膜生物反應器是一種復合膜技術與生物凈化技術的機器，在處理水的過程中，通過膜技術對需要處理的水進行一次處理，大幅降低水中有害物質或雜質的數量，染頭通過生物處理單元進一步凈化水資源，這樣處理過的廢水或污水，其內部的有害物質已經微乎其微，對於環境的影響不是很大，可以進行排泄或者重生產利用。膜生物反應器是隨著膜技術的發展而誕生的，膜生物反應器具有較大的先進性，較於傳統的生化處理污水技術，膜生物反應器處理效率高、速度快，並且水質更加的純凈，膜生物反應器在經過安裝之後，可以實現自動化運行，方便企業或工廠進行管理維護。

3、膜技術在水處理中的發展趨勢

3.1、提高膜技術的應用水平

隨著膜技術在水處理上的應用，在未來我們更應該集中對膜技術的應用水平進行提高。只有對膜技術進行改善，處理水質上才能更加深入地提升膜技術的應用力度，進一步改善水質效果。

3.2、重視膜材料製造工藝

在水處理技術中，膜技術有著很寬廣的利用前景。為此，膜材料製造工藝更應該重視，結合先進的國內外膜材料製造方法，根據實際情況進行改進，使膜材料更加穩定，提升膜材料的質量，促進膜技術的發展。

3.3、提高膜性能

膜技術雖然已得到廣泛應用，但還存在著各種問題，主要集中於抗污堵能力差、使用要求較高等。所以，相關人員在未來中更應該提高膜性能，利用發展較快的新科學技術，結合膜技術，進一步改善膜結構，使膜性能得到改善，使它的分離優勢作用最大程度地得到發揮。

結束語：

總之，目前我國水資源短缺，在處理水質領域，膜技術由於它的簡單高效而且處理效果良好的優勢具有很廣的利用前景，可以解決水資源問題，改善水質。在未來的水資源處理技術發展中，我們要做的就是使膜技術利用更為廣泛，最為重要的就是關於分離膜的把握，就應該針對膜材料進行進一步的探析，製造出性能更加優良的分離膜，充分發揮膜技術在水質處理上的優勢。

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