反滲透技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展與面臨的問題畢業(yè)論文

1、反滲透技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展與面臨的問題摘要 反滲透膜技術(shù)是20世紀60年代興起的一門新型分離技術(shù)，是目前最為進的分離技術(shù)之一，應(yīng)用廣泛。能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已應(yīng)用廣泛。然而反滲透技術(shù)還是存在本身的不足。本文主要介紹反滲透技術(shù)的應(yīng)用與面臨的問題。關(guān)鍵詞 反滲透 膜應(yīng)用 發(fā)展 面臨問題 膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。反滲透（RO） 是利用反滲透膜只能讓溶劑（通常是水）透過而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以

2、膜兩側(cè)靜壓為推動力，而實現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程。當純水和鹽水被理想半透膜隔開，理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過，此時膜純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜注入鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為浸透，若在膜的鹽水側(cè)施加壓力，那么水的自發(fā)流動將會受到抑制而減慢，當施加的壓力達到某一數(shù)值時，水通過膜的凈流量等于零，這個壓力稱為滲透壓力，當施加在膜鹽水側(cè)的壓力大于滲透壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時，鹽水中的水將流入純水側(cè)，上述現(xiàn)象就是水的反浸透處理的基本原理。一、反滲透膜的應(yīng)用1、用于海水、苦堿水淡化反滲透膜分離技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于海水淡化。反滲膜法海水淡化工藝最高運轉(zhuǎn)壓力為5. 6 7MPa ,能耗為多段蒸發(fā)法的

3、l/ 21/ 3 ,淡水水質(zhì)好(反滲透膜對l 價金屬離子的阻止率 99.4% ,對2價金屬離子的阻止率為99.9%,總?cè)芙夤腆w量阻止率 99.6 %)。在全世界海水淡化裝置中約有30%用反滲透方式來實現(xiàn),用反滲透膜可脫去海水中99 %以上的鹽離子。在全世界海水淡化裝置中約有30%用反滲透方式來實現(xiàn),用反滲透膜可脫去海水中99 %以上的鹽離子。國外已有日產(chǎn)水量10萬噸級的反滲透海水淡化裝置，目前正在運行的大型卷式膜海水淡化裝置的單機能力為日產(chǎn)水量6000噸。國內(nèi)目前已建和在建的反滲透海水淡化裝置日產(chǎn)水量350-1000噸，國外單段反滲透海水淡化的水利用率最高達45，國內(nèi)目前多為35，另外國內(nèi)漁船

4、上裝載的反滲透海水淡化膜多用直徑為2.5英寸的小型膜元件。目前國內(nèi)批量生產(chǎn)海水淡化裝置的公司不超過10家，在河北建設(shè)的日產(chǎn)水量18000噸的“亞海水”脫鹽裝置是國內(nèi)最大的使用海水淡化膜的反滲透裝置。2、用于處理重金屬廢水對于處理重金屬廢水,國內(nèi)外均進行了廣泛的研究。從20 世紀70 年代開始,反滲透已用于處理電鍍廢水,在具體工程中,反滲透法已大規(guī)模用于鍍鋅、鎳、鉻漂洗水和混合重金屬廢水的處理。據(jù)報道,用反滲透處理銅氰電鍍漂洗水已獲成功,截留率在99 %以上。研究表明, 反滲透法還可用于處理。3、用于純水、超純水制備采用反滲透技術(shù)可制取各種符合要求水質(zhì)的脫鹽水。通常以多級反滲透制取純度較高的脫鹽

5、水,但此法水利用率較低。反滲透膜不僅可有效去除有機物、降低COD，且具有很好的脫鹽效果，使得脫除COD、脫色、脫鹽能在一步完成1。4、用于食品工業(yè)中由于反滲透對水中的無機鹽、有機鹽、微生物、熱源、膠體的個有較好的去除效果，因此發(fā)展與推廣很快，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于飲料、食品等領(lǐng)域2。二、反滲透膜的發(fā)展與發(fā)展趨勢近些年來開發(fā)的一些新型反滲透膜，它是由很薄的而且致密的符合層與高空隙率的基膜復(fù)合而成的。醋酸纖維膜（CA膜）。CA膜又可以分為平膜、管式膜和中空纖維膜幾類。CA膜具有滲透膜所需的三個基本性質(zhì)：高透水性、對大多數(shù)水溶性組分的滲透性相當?shù)?、具有良好的成膜性能。聚酰胺膜（PA膜）聚酰胺膜又可以分為

6、脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜（成膜材料為芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物）。新型耐氯反滲透膜材料的研究方面，Jayarani等3報道了由聚酯制得的膜的耐氯性優(yōu)于芳香聚酰胺膜。Kim等4用多元酚的水溶液（或多元酚與芳香胺的混合溶液）與TMC反應(yīng)制備得到的膜具有較高耐氯性能和選擇透過性能。Konagaya等5用3,3-二氨基二苯砜和對苯二甲酰氯及3,5-二氨基苯甲酸的共聚物制得到的膜具有優(yōu)良的耐氯性能和選擇透過性能。日本日東電工集團于1988年報道了磺化聚醚砜膜耐氯性能是目前最好的耐氯商品反滲透膜Freeman等6-8直接共聚的方法合成磺化雙酚型聚芳香醚砜（BPS）。這種芳香型成

7、膜共聚物易于控制磺化度，具有很好的耐氯性、抗水解性和機械穩(wěn)定性。由BPS制得到的膜在pH410范圍內(nèi)具有很好的耐氯性能。例如，在活性氯濃度500ppm、pH=9.5下浸泡20h后，商品交聯(lián)芳香聚酰胺膜的鹽截留率下降了20%，而BPS膜（40%磺化度）的鹽截留率沒有明顯變化。此外，由于具有較高的親水性和荷電性，BPS膜的水通量較高，對油和蛋白質(zhì)的抗污染性能較強，此外，F(xiàn)reeman等制得的交聯(lián)BPS膜在鹽截留率方面得到了進一步改善。芳香聚酰胺具有酰胺基團（-CO-NH-），親水性好，且其機械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及水解穩(wěn)定性均很好，特別適用于反滲透過程。5- 氧甲酰氯-異酞酰氯 （CFIC） 和 5-

8、 異氰酸酯 - 異酞酰氯（ICIC） 是兩種新型的功能性單體，Du Pont 公司9采用這兩種單體制出了高通量、高脫率的復(fù)合芳香聚酰胺反滲透膜；兩種單體均含有兩個甲酰氯，前者還有一個氧甲酰氯基，是一種氯代酸酯，后者還有一個異氰酸酯基，是一種異氰酸酯；三個功能基團的位置與均苯三甲酰氯的一樣，處于 1，3，5- 位置上。CFIC最早用于聚碳酸酯的生產(chǎn)工藝10，1991 年與新開發(fā)的 ICIC 同時用于反滲透膜的制備反滲透工程應(yīng)用的一個發(fā)展方向是反滲透膜組器與超濾、微濾、納濾、EDI等組器的有機地組合應(yīng)用，充分發(fā)揮各種膜分離技術(shù)的特性，形成一個完整的系統(tǒng)工程，達到濃縮、分離、提純的目的。三、反滲透膜

9、面臨的問題1、反滲透膜污染a懸浮顆粒與膠體污染。懸浮顆粒是指直徑大于1pm,當水靜置時,可以沉積下來的物質(zhì);膠體一般直徑小于1微米,在水中不會自由沉降,始終保持懸浮狀態(tài)的物質(zhì),成分可能是有機的或無機的單體或復(fù)合物,如硅酸化合物、硫化物、腐殖酸、絮凝劑、助凝劑等對于這類物質(zhì),通常用污染指數(shù)(SDl)來指示它的含量,反滲透進水SDI要小于5顆粒與膠體的污染一般發(fā)生在反滲透系統(tǒng)第一段的前幾支,它將導(dǎo)致系統(tǒng)壓力偏大,脫鹽率降低b無機物沉積。進水在系統(tǒng)中被濃縮了四倍,即使進水中難溶鹽的濃度很低,經(jīng)過濃縮后,往往會達到飽和而析出在膜表面結(jié)垢。此外濃差極化作用會加劇這一現(xiàn)象的發(fā)生無機結(jié)垢主要發(fā)生在最后一段的

10、最后幾支膜常見的無機結(jié)垢有碳酸鈣、硫酸鈣、氟化鈣、硫酸鋇、硫酸鰓、磷酸鈣等。無機結(jié)垢的主要癥狀為產(chǎn)水量下降,脫鹽率降低,壓差增大,膜元件稱重增大。c有機物污染。國外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)11胞外聚合物、溶解性有機物及細微膠體對形成凝膠層導(dǎo)致通量下降有重要影響,溶解性的有機物濃縮吸附在膜的表面,隨著時間的延長,吸附累積愈加嚴重,常常難以恢復(fù)。d微生物滋生。該類污染物主要為細菌、生物膜、藻類、真菌等11-12,受微生物污染的元件解剖后在膜表面和進水流道附著有粘稠的物質(zhì)并伴有臭味微生物污染后的癥狀主要表現(xiàn)為產(chǎn)水量低,脫鹽率下降,壓降增大.生物污染是威脅反滲透系統(tǒng)運行的最大障礙,先進的預(yù)處理工藝和合適的清洗方法

11、可以降低生物污染腳。2、清洗中遇到的問題按照常規(guī)的方法用沖洗泵進行沖洗，藥業(yè)無法進入膜元件內(nèi)部，清洗速率慢,3天未能完成一只膜的離線清洗。清洗時由于膜堵塞嚴重，水流無法流通，故產(chǎn)生很大壓力，多次發(fā)生氣液爆炸現(xiàn)象，造成清洗設(shè)備的破壞與膜元件的損傷。3、運行費用反滲透膜深度凈水處理系統(tǒng)的運行條件屬于非穩(wěn)定工況,而不同的運行工況對系統(tǒng)的運行費用影響很大。因此設(shè)計工況僅是實際運行工況范圍中的一個點,只有在該點上,實際工況符合設(shè)計條件,系統(tǒng)可以處于最優(yōu)運行工況;在其他條件下,不能保證運行工況最優(yōu),其運行費用也不可能始終最低。4、反滲透膜的適用壽命保證膜與主機本身完美結(jié)合，確保機器能夠安全長久地使用而不產(chǎn)

12、生故障，不僅僅是保障一兩年，而是要八年十年乃至更長時間安全地使用。在此基礎(chǔ)上，在外觀和附加功能上再進行創(chuàng)新，以滿足消費者個性化需求。四、個人對反滲透膜的一些疑問1、反滲透利用的能量從哪里來？2、反滲透膜一次使用時間長短，經(jīng)濟嗎？3、金屬離子、細菌、微生物等對膜有影響嗎？4、膜對進水水質(zhì)有要求嗎？5、怎樣防止膜受到破壞，怎樣知道到膜處在良好的狀態(tài)？6、膜清洗后對脫鹽率、產(chǎn)品水量等有影響嗎？7、給水濃度，PH，溫度，流量對其有影響嗎？結(jié)語 總之，反滲透法除在水處理方面有著廣泛的用途外，在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)以及氣體分離等許多學(xué)科和領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用，特別是隨著膜技術(shù)的發(fā)展。其潛在應(yīng)用

13、領(lǐng)域?qū)粩鄶U大，這門新興的反滲透將會在今后的科學(xué)技術(shù)發(fā)展中大顯身手，發(fā)揮更大的作用。如何克服反滲透技術(shù)存在的問題，使其更好地為我們所用，還是一個任重而道遠的工作。引用1 FERSIC，GZARAL，DHAHBI M. Treatment of textile effluents by membrane technologies J. Desalination，2005，181 399-409.2Huld S,Kennedy K,roste DrosteJ,catal,Low-pressur reverse osmosis treamnt of landfill leachate Journa

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15、olyester-polyamide copolymer layer, 1997-1-14, US Patent 5,593,5885 S. Konagaya, M. Tokai, H. Kuzumoto, Reverse osmosis performance andchlorine resistance of new ternary aromatic copolyamides comprising 3,4-diaminodiphenylsulfone and a comonomer with a carboxyl group, J. Appl.Poly. Sci. 2001, 80: 50

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17、 of Di-sulfonated Poly(arylene ether sulfone)RandomCopolymersasNovelCandidatesforChlorine-Resistant Reverse Osmosis Membranes, PMSEPreprints, 2006, 95: 887-8888 M. Paul, H.B. Park, B.D. Freeman, et al. Synthesis and crosslinking of partiallydisulfonated poly(arylene ether sulfone) random copolymers

18、as candidates forchlorine resistant reverse osmosis membranes, Polymer, 2008, 49: 2243-22529 Koo Ja-Young, Kim Nowon. Composite polyamide reverseosmosis membrane and method of producing the same: US,P.2000-01-18.10 Yoshizaki Hiroyuki, Takanohashi Hiromitsu, Masuda Yoshitaka.Verfahren zur herstellung von verzweigten polycarbonaten:Deutsches, A1P. 1976-06-15.11AkmannJ,Ripperrger5.Partieledepositionandla