随着我国工业化、城镇化的快速发展及经济总量的持续高速增长，我国能源消耗不断增加，环境容量有限的基本国情不会改变，治污减排压力巨大。在环保部公布的《“十四五”主要污染物总量控制规划编制技术指南》中，“十四五”期间国家针对性提出要降低四项主要污染物的排放总量，分别是氨氮、氮氧化物、化学需氧量和二氧化硫，减排目标方面，化学需氧量、氨氮要求每年降低2%以上，氮氧化物和二氧化硫每年降低3%以上。近年的环境质量状况公报显示，氨氮已成为影响地表水环境质量的主要指标，治理氨氮废水刻不容缓。

       医药化工行业部分企业在生产过程中会产生大量高氨氮废水，目前处理氨氮的方法主要有：生物法、吹脱法、折点加氯法、化学沉淀法、离子交换法、催化氧化法等，同时随着科研人员对废水中氨氮脱除越来越重视，近年来人们又结合了超声波与传统氨氮脱除技术，出现了超声吹脱法，超声化学沉淀法，超声光催化法等。而中空纤维膜法作为一个拥有诸多优点的新型膜技术逐渐在脱氨领域推广开来。

原理：

       中空纤维膜对各组分不具有任何选择性，而是仅充当相间的屏障，使各相在确定的界面上进行接触。被膜分开的两相不发生相互混合和分散，组分仅靠扩散的方式从一相转移到另一相。

       实际过程中，膜丝内部通过原水，膜丝外部通过硫酸溶液。通过调节液体pH＞11，使得液体中的NH4+几乎100%转化为NH3。NH3通过扩散作用在孔道中进入酸侧。同时利用硫酸对氨气的吸收和反应，使得氨气浓度在酸侧浓度始终为0，提高氨气的扩散效率。

材料：

       作为新型膜的一种，材料也是影响中空纤维膜性能的重要因素。目前常见的中空纤维膜材料有以下几种。

       当然现在已经开始研究多种聚合物共混，用来制取膜丝，来改善膜的表面疏水性。

优点：

       氨氮废水处理领域，相对于传统的氨氮处理方法，膜技术在工程操作及经济投入方面均有着不可比拟的优点。

工程操作方面：

       1）比表面积高。能提供更高的选择性和跨膜推动力，即使在低浓度情况下，能量利用率也不低；

       2）液体流动更容易控制。膜作为一个屏障将两种液体隔开，流动状态互不影响，有效的膜面积保持不变，更容易预测膜分离性能；

       3）工艺流程简单，常温、常压下即可实现操作，操作弹性大。实际操作过程中，膜接触器处理能力和其数量成线性关系，根据实际情况容易组装相应处理能力的装置；

       4）被净化的水和回收的有害物质都可以再利用，可以实现闭路循环，防止二次污染；

       5）相对于传统的脱除方法，无泡沫夹带、液泛、卷吸等不良现象出现，容易实现最佳脱除效果。

经济投入方面：

       1）能量消耗低：膜技术通常在常温、常压下进行操作，无需提供额外高的能量达到高温、高压状态，尤其是后者；

       2）膜组件装置紧凑，基建面积小，投入较少。

       3）操作成本低：仅需膜组件及附属的用于测量压力、流量的小部件，无需其他配置。

实际实验案例：

       我实验室与北京工业大学彭跃莲教授共同开发的PTFE中空纤维膜处理某家抗生素生产企业，产生的较高氨氮的厌氧出水。

       废水：100L某厌氧高氨氮废水，废水调节pH至11。废水进水流量为15 L/min。进行循环。中空纤维膜面积64m2。

       酸吸收液：5% 15L 稀硫酸。进酸流量：18 L/min。

       每隔5分钟取样一次，加入酸后进行固定，后测定氨氮值。

总结：

       1.中空纤维膜相对于传统的方法具有很大的优势，在氨氮的回收上有很大的前景。

       2.但低表面张力以及高COD废水对膜的润湿和污染是中空纤维膜最关键的挑战之一。故突破膜材料的技术会极大增大中空纤维膜的使用范围。目前，PTFE膜是市场上寿命最长的。

来源：祁浩杰