◇科技论坛◇ 科技一向导 ２０１４年２７期 水处理中膜分离技术的运用分析 覃汝高 （贵州开阳化工有限公司贵阳【摘开阳５５０３００） 要】在当前科技迅速发展的２１世纪，膜分离技术已经被认为是最具有发展潜力的高科技之一，而尤其需要注意的就是膜分离技术又 被称为２１世纪的水处理技术。这就足以证明在水处理中，膜分离技术应用范围之广和应用领域之宽泛。本文主要讲述了当前水处理中膜分离 技术的应用，以及对未来水处理技术中膜分离技术的应用前景进行分析。 【关键词】水处理；膜分离技术；应用 之中。而且，通过膜分离技术，还能在工业废水的处理过程中．实现废 水的净化。 １．水处理中膜分离技术的发展前景分析 （２）食品行业污水用于食品生产和加工行业的水质产生的废水． 在污水处理中．膜分离技术相较于其他传统的污水处理技术．具 般含有丰富的糖类和浓度极高的蛋白质成分．这样形成的食品行业 有成本高的劣势，这是需要逐步改进的。随着科技的发展。对膜分离技 污水中含有很多的有机物质。因此，要在处理食品行业废水时。尽可能 术成本的改进主要向着以下几个方向发展 的实现有机物质的回收和利用。最大程度的利用能源。通过使用反渗 １．１共混超滤膜的开发 透膜和纳滤膜．分别对食品行业污水之一的黄姜废水进行处理．可以 共混超滤膜技术的开发是当前膜分离技术发展的一个重要阶段 发现．使用纳滤膜技术．可以让黄姜废水中的所有物质都达到标准处 相较于国际上的超滤膜而言，我国的超滤膜技术还存在着截留率低、 理的状态．而使用反渗透膜技术，可以有效的将黄姜废水中的盐和有 通量低、品种单一的缺点，这是在膜分离技术的发展中需要不断改进 机物质进行分离，更好的达到理想的效果。而对于林可霉素废水，纳滤 的。当前，共混超滤膜的开发和研究，能够在很大程度上克服这一缺 膜的处理效果就好于反渗透膜技术。所以．对食品行业污水的处理要 点，是需要我国着重注意的Ｉｌ】。 根据物质的不同．采用不同的处理方式 １．２专业膜反应器开发 （３）纺织印染废水纺织印染行业产生的废水往往含有重金属元素 在一些化学工业废水中．很多重金属和其他物质具有性质相近和 和有毒物质．并且废水中的色度高、水量大，如果将这些纺织印染废水 成分复杂的特点．在处理这类重金属时就需要应用到专业的膜反应 进行直接排放。将会直接影响到环境的健康。通过使用膜处理技术中 器。膜反应器在能够有效的对这些物质进行回收和分离．达到物质成 的反渗透膜和纳滤膜．可以有效的将纺织印染废水进行一定程度的净 分回收的标准要求 比如说在处理各种混合物质时．就需要运用专业 化 而且．纳滤膜技术相较于反渗透膜技术而言．在纺织印染污水的处 的膜反应器．例如ＲＯ膜等进行处理。 理中处理的效果更好。并且，纳滤膜技术的处理成本是１．５２元／ｒｎ３，反 １．３新型膜材料的开发和利用 渗透膜的处理成本是１．８３元／ｍｓ．使用纳滤膜技术不仅效率更高．而且 在当前水处理中的膜分离技术得到了越来越广泛的运用．而为了 更实惠。 让膜分离技术发展的更好．就必须不断的研究和开发利用新型的膜材 （４）电镀废水电镀废水中往往含有铜、锌等单一的或者是混合在 料。通过使用表面化学反应法、高分子合金法、紫外辐射法、表现活性 起的重金属．含有多种重金属的电镀废水如果直接排放。将会对环 剂改性法、离子体改性法等各种方法，对膜材料进行改性，使膜材料的 境产生非常不利的影响。而使用反渗透技术可以有效的解决这一问 应用前景更为广阔［２１ 题．因为反渗透膜技术具有较高的截留率．能够将电镀废水中的重金 ２．水处理中膜分离技术的应用 属进行有效的截留 而在使用反渗透膜技术的同时．与纳滤膜技术或 水处理中的膜分离技术分别包括反渗透膜和纳滤膜两种．它们有 者是添加剂等多项工艺同时进行，能够对电镀废水进行更更加有效的 自己独具特色的处理特点，在不同的领域有不同的应用。 处理。 ２．１海水和苦咸水 （５）其他废水除了上述四种工业废水之外，还有矿山废水、垃圾 我们知道．我国水资源缺乏，人们饮用的淡水资源更是非常稀缺． 场渗滤液、火电厂循环排污水等多种废水。对这些废水的处理，均可以 但是无法被人们直接饮用的海水和苦咸水的含量却非常大．远远超过 采用反渗透膜技术或者是纳滤膜技术。因为反渗透膜技术和纳滤膜技 我国所拥有的淡水含量 通过膜分离技术就可以有效的将海水和苦咸 水转化成可以被人们所利用的淡水资源。利用反渗透膜对海水和苦咸 术在水处理中具有高超的截留率．因而不管是在何种水资源的处理方 都拥有着广阔的利用前景。而且，反渗透膜和纳滤膜本身是没有污 水进行脱盐．就可以有效的解决当前人们对于饮用水的需求问题 早 面．这就为它们的广泛运用开启了更为广阔的发展前景。随着时代 在１９６８年．我国山东潮连岛和大连海县就已经开始运用反渗透 染的．高科技的逐步运用，反渗透膜技术和纳滤膜技术将得到越来 膜技术．将海水变为饮用水。不止在我国，在其他一些缺水的国家，反 的发展．越广泛的应用日 渗透膜技术也被广泛应用于淡水的提取之中１３］。 ３．结束语 而膜处理技术的另一个重要分支纳滤膜．则主要应用于软化水的 相对于过滤、萃取等传统的水处理技术．膜分离技术具有操作方 处理。纳滤膜技术在软化水处理中的应用．主要表现在去除有机物和 节省能耗和化学试剂、无相变、设备简单、无污染、工作环境安全 色度、降低ＴＤＳ（总溶解固体）浓度、水质软化等，在运行成本和实际的 便、能量消耗方面要比反渗透膜低，故而受到了更多的关注。甚至在美国， 等特点．在水处理中有着相当广阔的发展前景，在环保领域也有着 整个的发展历程都是 斥资无数购买了纳滤软化水装置。在海水和苦咸水的资源利用方面， 非常大的应用前景 膜分离技术自产生至现在，并且在不断的发展中，更为普遍的被各行各 相比较于反渗透膜技术．纳滤膜技术因为其所具有的选择透过性，具 不断创新和进步的过程，业所接受 在当前的水处理中．膜分离技术已经广泛应用于生活饮用 有更为广阔的前景 一一以往的水处理技术，比如说吸附、脱色、重结晶、蒸发、萃取、精馏、 过滤等，都或多或少的存在着一些问题，而这些问题的存在。就为膜分 离技术的广泛应用提供了一定的契机 白１７４８年Ａｂｂｌｅ Ｎａｌｌｅｔ发现膜 分离现象至今．膜分离技术已经越来越广泛的被应用于各个行业之 中，尤其是在水处理方面．更是得到了普遍的应用。 （１）化工废水化工废水的随意排放．严重的对环境造成了污染和 破坏．而通过使用反渗透膜和纳滤膜技术．可以有效的对工业废水进 行处理．回收９６％以上的钼离子．将回收后的工业废水重新用于生产 ２．２工、Ｉ 废水 水、生活污水、工业废水等各个方面，越来越多的被普遍（下转第１７３页） 作者简介：覃汝高（１９８２．１２一），男，贵州开阳人，本科学历，研究方向为化工生产给排水系统。 ９１ ◇科技论坛◇ 科技一向导 ２０１４年２７期 浅析缓冲区溢出攻击原理及防御 肖明魁 （江苏经贸职业技术学院江苏南京２１００００） 【摘要】随着网络技术的不断发展和普及，随之而来的安全问题早已作为一项重要的课题被深入研究和探索。其中．缓冲区溢出攻击便是 最为典型和最代表性的威胁之一，据相关资料研究表明。当前利用缓冲区溢出漏洞进行网络入侵的案例在所有攻击手段中占据７０—８０％的比 例，已经成为网络安全最大隐患，因此，通过分析研究缓冲区溢出攻击的原理和运行机制．采取有效防御策略，对实现网络安全运行及维护具有 现实意义。 【关键词】网络安全：缓冲区溢出；防御策略 ０．引言 所谓缓冲区溢出攻击．是指攻击者利用计算机应用或系统程序当 中的漏洞．在固定长度的内存缓冲区中写量数据．使得填充数据 量超出所分配的缓冲区空间范围．最终破坏计算机系统的正常运行． 或是获取系统权限，以实现攻击目的。缓冲区溢出攻击历史由来已久． 最早出现在于１９８８年．当时著名的Ｍｏｒｒｉｓ病毒通过网络传播．造成 ６０００台服务器的瘫痪。时至今日．针对系统漏洞的各种病毒和破坏有 增无减。因此如何检测和消除缓冲区漏洞，成为防御攻击的关键。 １．程序运行内存分配的基本原理 当一个程序运行时．系统会在内存中为其分配一段连续的单元． 按地址由低到高分别为： （１）代码段：通常用于存放程序代码，空间大小固定，为只读属性， 即写入内存之后，无法修改，直到程序运行结束。 （２）数据段：用于存放程序变量。包括全局变量和静态变量，空间 大小固定．可读写属性。 （３）堆栈段：用于保存程序运行中函数调用的相关数据．包括传递 参数，返回地址．局部变量，自动变量等。空间大小不固定，随程序而变 化．且为可读写属性。 程序在正常运行状态下．其缓冲区空间大小取决于主程序及函数 大小．通过系统自动或人工编程方式指定缓冲区内存边界范围．由于 代码段为只读属性，对于攻击者而言，无法修改其内容，因此，通常会 在数据段和堆栈段进行读写和修改操作，使得缓冲区数据超出边界范 围，即所谓“溢出”，尤其是在堆栈段，由于程序运行过程中，频繁调用 函数．因此．往往发生在堆栈段内的攻击概率较高 函数指针是一种特殊变量．用于指向函数人口地址．即缓冲区地 址，由于函数指针可以指向内存中任何位置．攻击者可利用缓冲区溢 出，将攻击代码写入指针所指向的单元，从而达到攻击目的。 ２－３长跳转缓冲区 在ｃ语言中一个简单的检验／恢复系统，称为ｓｅｔｊｍｐ／１ｏｎ西ｍｐｏ意思 是在检验点设定“ｓｅｔｊｍｐ（ｂｕｆｆｅｒ）”。用“ｌｏｎｇ￣ｍｐ（ｂｕｆｆｅｒ）”来恢复检验点。 其原理类似函数指针．由于“ｌｏｎｇｊｍｐ（ｂｕｆｆｅｒ）”作为一条特殊的返回指 令，可以指向内存中任何位置．攻击者可利用缓冲区溢出．将攻击代码 写入返回指令所指向的单元．从而达到攻击目的 在实际应用当中，攻击者往往根据程序特点及运行环境．综合使 用各种技术手段．比如在对某个缓冲区进行溢出的同时．在其中植入 攻击代码：或是在一个缓冲区内植入攻击代码．而对另一个缓冲区进 行溢出并修改返回地址．最终目的都是为了使攻击更为有效。 ３．缓冲区溢出攻击的防御 针对缓冲区溢出的攻击危害．人们不断改进和完善了相关技术加 以应对．防御措施主要分为三个阶段： ３．１程序开发阶段 由于某些编程语言在数据安全性的缺陷．软件开发过程中应当慎 用某些函数或语句，例如ｃ语言中的ｓｔｒｃｐｙ（），ｓｐｒｉｎｆｆ ０，ｇｅｔｓ（）、ｓｃａｎｆ（） 等。禁止或减少在缓冲区内出现可执行代码．只允许少量参数保留在 堆栈中．同时可以采取缓冲区备份措施。 ３．２程序测试阶段 在测试阶段．采用静态和动态方法对缓冲区的边界限定范围．函 数返回值及堆栈变化进行监测。并利用一些高级代码查错软件．如 ＩＴＳ４．ＰＣ—ＬＩＮＴ等工具扫描程序。查找代码行中的潜在问题。 ３．３运行维护阶段 加强系统保护措施．如系统管理的开放权限．防止软件信息 泄露．关闭不需要的服务．及时经常安装软件补丁等。 ４．结语 缓冲区溢出攻击之所以成为目前最流行．最具破坏性的攻击手 段．原因是多方面的。首先是因为软件行业发展迅速．作为一项大规模 工程。在设计和管理上受到客观条件的制约，很难做到完美；其次，由 于计算机网络技术在社会各个领域的广泛应用．驱使某些掌握信息技 术的个人或组织为达到目的而不择手段：最后．某些软件设计者和用 户存在素质差异，技术经验不足，给攻击者留下可乘之机，这些因素都 ２．缓冲区溢出攻击的原理 简单来说．攻击者要利用缓冲区溢出实现入侵目的，主要通过两 种途径： （１）在运行程序所分配的缓冲区中直接加入攻击代码。 （２）另一种方法较为隐蔽。攻击者将攻击代码预先放人指定内存 单元之中．而后通过修改程序跳转指令，从而使指针指向攻击代码。 第一种方法简单直接．攻击代码通常短小精悍．攻击者可以很方 便地将其加人缓冲区之中．甚至不需亲自编写代码。直接利用系统或 程序漏洞．比如ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统某些ＤＬＬ文件或服务．利用这些软 件自带的函数．攻击者只要修改某些参数，即可实现所需功能，达到入 侵目的。 对于第二种方法．攻击者为了隐藏攻击代码．更好地实现攻击效 果．通常采取改变程序执行流程的方式，常见手段有三种： ２．１活动纪录 对网络安全问题产生了相当重要影响。● 【参考文献】 函数完成调用并返回后．会在堆栈中留下一些信息，称为活动记 ［１］（美）福斯特等著，蔡勉译．缓冲区溢出攻击——检测、剖析与预防，清华大学 录。其中包含了函数返回地址。攻击者利用缓冲区溢出，将原有记录清 出版社．２００６—１２—１． 除，同时用新的返回地址代替。使其指向攻击代码。 ［２］张玉清网络入侵与防范讲义，２０１２． ２．２函数指针 ［３］钟达夫，唐懿芳，李肖坚．缓冲区溢出利用研究，电脑知识与技术，２００８，（１９）． ｆ３］杜秋平，王立新，刘圣南，毕飞．石化废水深度回用处理中超滤膜的耐冲击性能 ｆＪ】．中国建设信息（水工业市场），２０１０，１５（１０）：２２—２３． 【参考文献】 一 ［４］聂云同文生，冯艳文．膜分离技术超滤在工业污水处理的应用及维护清洗［Ｊ】． ［１］刘仁庆’刊＼伟，刘晓鹏膜分离技术在工业水处理中的应用［Ｊ］．科技创新导报， 科技传播，２０１０，１０（１２）：２０—２１． ｆ５］李玲娟，郭立玮．基于特征提取的中药水提液膜分离预测系统明．计算机工程 ２０１０，１２（０３）：２１—２２． ［２］谢柏明膜分离技术在化工节能减排中的应用ｆＪ】．中国建设信息（水工业市场）， 与设计，２０１０，１３（０９）：１６—１７． （上接第９１页）运用。Ｑ ２０１０．１３ｆ０３）：３１—３２． １７３
