年在中國香港召開的關(guān)于“21世紀革新的水與廢水處理技術(shù)的進展”國際會議中，丹麥的哈爾莫斯教授提出，膜分離技術(shù)的引入，預示著水可以從任何污染程度凈化到滿足需求的任何凈化程度，用于供水的處理工藝與用于廢水的處理工藝的差別將消失。
　　膜技術(shù)是21世紀水處理領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。在水處理方面，膜分離技術(shù)脫離了傳統(tǒng)的化學處理范疇，轉(zhuǎn)入到物理固液處理領(lǐng)域。這應該可以看作是由19世紀應用快濾方法作為現(xiàn)代化標志以來，100年后的又一次重大技術(shù)突破，這種技術(shù)已大量應用于飲水深度處理上。
　　膜分離技術(shù)可適用于從無機物到有機物，從病毒、細菌到微粒甚至特殊溶液體系的廣泛分離，可充分確保水質(zhì)，且處理效果不受原水水質(zhì)、運行條件等因素的影響。膜分離過程為物理過程，不需加入化學藥劑，提高了人們對水處理過程的信賴程度，易于為群眾接受，屬于人們稱道的“綠色”技術(shù)。膜分離技術(shù)分離裝置簡單，占地面積小，系統(tǒng)集成容易，便于運輸、拆卸、安裝，運行環(huán)境清潔、整齊。膜分離過程系統(tǒng)簡單、操作容易，且易控制，便于維修，有利于生產(chǎn)自動化的推廣與普及。作為一種新興的水凈化技術(shù)，膜技術(shù)既可解決傳統(tǒng)工藝所難于解決的諸多問題，又具使用中的優(yōu)勢，所以已被大規(guī)模用于處理飲用水。根據(jù)2000年的統(tǒng)計，世界上已有50多家應用膜技術(shù)生產(chǎn)飲用水的大型水廠使用MF及UF技術(shù)處理的飲用水總量達200萬立方米/天。
　　常用的膜技術(shù)包括電滲析、微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO），其中電滲析屬于電勢梯度作為驅(qū)動力，屬脫鹽工藝。而后四種膜法屬于壓力梯度作為驅(qū)動力，且微濾、超濾為過濾工藝，納濾、反滲透為脫鹽工藝。雖然飲用水水廠采用膜分離技術(shù)的歷史只有約40年，但是隨著飲水水質(zhì)標準的提高，特別是對水中日益增多的致病微生物與有毒有害的有機物（包括消毒副產(chǎn)物）等限值的嚴格要求，使得膜技術(shù)在飲水處理中的應用也越來越廣泛。
　　1.電滲析
　　電滲析是一種膜分離技術(shù)。它采用離子交換膜作為分離膜，在直流電場下，以電位差為推動力，使水中陰陽離子定向遷移并通過離子交換膜，從而把離子從水中分離出來。電滲析技術(shù)可以進行水的除鹽處理，用于高含鹽水的生活飲用水除鹽處理、工業(yè)給水的除鹽處理等。
　　2.微濾（MF）
　　微濾（microfiltration，簡稱MF）膜屬于篩型精濾介質(zhì)，表面截留微粒、污染物，達到凈化、分離、濃縮等目的。微濾膜大多是由具有一定剛性和均勻性的纖維素、高分子聚合物材料、無機材料制成的多孔性過濾介質(zhì)。
　　微孔濾膜孔徑一般為0.1～1μm，孔徑十分均勻，例如平均為0.45μm的濾膜其孔徑變化僅在（0.45±0.02）μm范圍。微孔濾膜的表面約有107～1011個/cm2的微孔，孔隙率一般在80%左右，通量比同等截留能力的濾紙快40倍。濾膜薄而輕，便于保存運輸。微孔濾膜流動阻力小，使用驅(qū)動壓力低，一般只需低壓即可運行。因此微孔濾膜應用廣泛，從家用凈水器到尖端空間工業(yè)，都在不同程度上應用這一技術(shù)。
　　微孔濾膜可以用多種不同材料制備。根據(jù)使用材料微孔濾膜可進一步分成有機膜和無機膜，其中有機高分子聚合物是最主要的微孔濾膜材料。主要用于水處理的商品化微孔濾膜材料主要有：纖維素酯類、聚酰胺類、含氟材料類、聚烯烴類與無機材料類。
　　微濾的應用主要有：①去除顆粒物質(zhì)和微生物；②去除天然有機物（NOM）和合成有機物（SOC）；③作為反滲透、納濾或超濾的預處理；④污泥脫水與膠體物質(zhì)的去除。
　　3.超濾（UF）
　　超濾（Ultrafiltration，簡稱UF）是一種膜分離技術(shù)，能夠?qū)⑷芤簝艋?、分離或者濃縮。超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑范圍為0.1（接近微濾）～0.002μm（接近納濾）。一般來說，超濾膜的截留相對分子質(zhì)量在1000～300000之間，操作壓力一般為0.1～0.5MPa。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質(zhì)。最早的超濾飲用水處理廠是1988年11月在法國Amorlcourt投產(chǎn)的。
　　與傳統(tǒng)給水凈化工藝與消毒相比，超濾的主要優(yōu)點為：①超濾過濾法沒有相變，無需加熱，因此不僅省能，而且特別適用于處理熱敏性物質(zhì)；②設備簡單，占地面積小，特別是中空纖維超濾膜組件，不僅設備簡單，由于單位體積膜面積大，即填充系數(shù)大，占地面積很??；③操作壓力低；④能量消耗少。內(nèi)壓式的中空纖維超濾膜組件，沒有死角，覆蓋層薄，滲透通量大，易清洗，更省能。
　　超濾技術(shù)的應用包括：①作為反滲透或納濾膜的預處理；②用于對飲用水中濁度、微生物等顆粒的去除。③超濾能有效去除20%～50%的三鹵甲烷前體物。三鹵甲烷是低分子量有機物，尺寸小于超濾膜孔徑，但研究表明采用超濾膜吹脫工藝能有效去除這些物質(zhì)。
　　4.納濾
　　納濾（Nanofiltration，簡稱NF）膜的研制與應用較反滲透膜大約晚20年。20世紀70年代J．E．Cadotte研究NS-300膜，即為研究NF膜的開始。當時，以色列脫鹽公司用“混合過濾”（HybriclFiltration）來表示介于反滲透與超濾之間的膜分離過程，稱為松散反滲透（LooseRO）膜。后來美國的Filmtec公司把這種膜技術(shù)稱為納濾，一直沿用至今。之后，納濾技術(shù)發(fā)展得很快，膜組件于80年代中期商品化。目前，納濾技術(shù)已成為世界膜分離領(lǐng)域研究的熱點之一。
　　納濾膜介于反滲透和超濾膜之間，其膜表面分離皮層可能具有納米級微孔結(jié)構(gòu)；孔徑在1nm以上，一般0.001～0.002μm；主要去除一個納米左右的溶質(zhì)粒子，截留相對分子質(zhì)量在200～1000。納濾膜材料可采用多種材質(zhì)，如醋酸纖維素、醋酸一三醋酸纖維素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺復合材料和無機材料等。
　　納濾膜的這些性能決定了其在飲水處理中特有的廣闊的應用，簡述如下：
　　(1)軟化膜軟化水主要是利用納濾膜對不同價態(tài)離子的選擇透過特性而實現(xiàn)對水的軟化。膜軟化在去除硬度的同時，還可以去除其中的濁度、色度和有機物，其出水水質(zhì)明顯優(yōu)于其他軟化工藝。而且膜軟化具有無須再生、無污染產(chǎn)生、操作簡單、占地面積省等優(yōu)點，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。
　　(2)用于去除水中有機物納濾膜在飲水處理中除了軟化之外，多用于脫色、去除天然有機物與合成有機物（如農(nóng)藥等）、三致物質(zhì)、消毒副產(chǎn)物及其前體和揮發(fā)性有機物，保證飲用水的生物穩(wěn)定性等。納濾膜對三鹵甲烷（THMs）、鹵乙酸（HAAs）和可能的三氯乙醛氫氧化物（CH）這三種消毒副產(chǎn)物前體的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適納濾膜的選用，可以使得飲用水水質(zhì)滿足更高的安全優(yōu)質(zhì)飲水水質(zhì)標準。
　　此外，納濾出水是低腐蝕性的，對飲用水管網(wǎng)的使用期和管道金屬離子的溶出有正面的影響，有利于保護配水系統(tǒng)的材料。試驗表明采用必要后處理的納濾膜系統(tǒng)能夠使管網(wǎng)中鉛的溶解減少50%，同時使其他溶出的金屬離子濃度滿足飲水水質(zhì)標準要求。
　　5.反滲透（RO）
　　反滲透（ReverseOsmosis，簡稱RO）技術(shù)是利用半透膜（RO膜）以水壓（或泵加壓）使水由較高濃度的一方滲透到較低濃度的一方，利用孔徑僅為0.0001～0.0012μm的RO膜（相當于大腸桿菌大小的1/60000，病毒的1/3000），將重金屬、細菌、病毒等大量混入水中的雜質(zhì)全部清除，導電率在10μs/cm（25±1℃）以下，溶解性總固體含量小于3mg/L，從而達到規(guī)定的理化指標及衛(wèi)生標準。由于反滲透技術(shù)生產(chǎn)的水純凈度是目前人類掌握的一切凈水技術(shù)中最高的，純凈度幾乎達到100%，所以人們稱這種水為純水。
　　反滲透是近40年發(fā)展起來的膜分離技術(shù)。20世紀60年代反滲透技術(shù)的崛起帶動了整個膜分離技術(shù)的發(fā)展。1953年美國佛羅里達大學的Reid等人首次提出用反滲透技術(shù)淡化海水的構(gòu)想，1960年美國加利福尼亞大學的Loeb和Sourirajan研制出第一張可實用的反滲透膜，標志著現(xiàn)代膜科學技術(shù)的誕生。從此以后，反滲透膜開發(fā)有了重大突破，膜材料從初期單一的醋酸纖維素非對稱膜發(fā)展到表面聚合技術(shù)制成的交聯(lián)芳香族聚酰胺復合膜等新型材料與高效膜。操作壓力也擴展到高壓（海水淡化）膜、中壓（醋酸纖維素）膜、低壓（復合）膜和超低壓（復合）膜。膜組件的形式近年來也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，除了傳統(tǒng)的中空纖維式、卷式、管式及板框以外，又開發(fā)出回轉(zhuǎn)平膜、浸漬平式膜等。
　　今天世界上反滲透水處理裝置的能力已達到每天數(shù)百萬立方米。目前世界最大的反滲透苦咸水淡化裝置在美國日產(chǎn)水量為28萬噸的運河水處理廠；最大的反滲透海水淡化裝置是位于沙特阿拉伯的日產(chǎn)水量為12.8萬立方米的淡化廠。
　　在這些膜技術(shù)當中，納濾膜在0.35～1MPa的操作壓力下對水中的有機物具有很高的去除效果，同時可選擇性的去除一些溶解性離子。納濾的作用實際相當于一般概念的高級處理，如臭氧、活性炭、粉末炭-微濾或超濾等，可以認為以納濾為核心的組合技術(shù)是優(yōu)質(zhì)飲水凈化的最佳實用技術(shù)。
　　美國自來水協(xié)會（AWWA）膜技術(shù)研究委員會指出了將來膜技術(shù)的重點研究領(lǐng)域：
　?、倌さ奈廴緳C理，即膜與污染物的界面相互作用，這涉及到膜材料與有機物的特性研究；
　?、谟行У哪で逑吹臋C理研究；
　?、劢⒃敿毜娜苜|(zhì)或污染物的截留率數(shù)據(jù)庫，以便于為工程應用提供信息；
　　④膜濃縮液的毒性研究，這包括常見離子的毒性、高濃度病菌或致突物質(zhì)可能的危害以及一些污染物如鐳、氟化物的商業(yè)價值。
　　對這些方面的深入研究有利于幫助將來設計高效、經(jīng)濟的膜處理水廠，可以預見在將來的50年內(nèi)，膜技術(shù)將會作為一種關(guān)鍵技術(shù)普遍應用于飲用水的生產(chǎn)中。