反滲透的原理及其應用

1、關于反滲透的原理及其應用現(xiàn)在學習的是第一頁，共37頁反滲透工作原理 反滲透：當在濃溶液上加壓力，且該壓力大于于滲透壓時，濃溶液中的水就會通過半透膜流向稀溶液，使得濃溶液的濃度更大，這一過程是滲透的相反的程。 滲透：水從稀溶液一側通過半透膜向濃溶液一側自發(fā)流動的過程。純水鹽溶液半透膜滲透壓(b) 滲透平衡純水鹽溶液半透膜(a) 滲透純水鹽溶液半透膜外加壓力(c) 反滲透現(xiàn)在學習的是第二頁，共37頁反滲透的簡單流程圖給水產(chǎn)品水q V ,f ,c fq V ,b ,c b濃水q V ,p ,c p現(xiàn)在學習的是第三頁，共37頁反滲透的基本原理現(xiàn)在學習的是第四頁，共37頁現(xiàn)在學習的是第五頁，共37頁進水

2、壓力對通量和脫鹽率的作用脫鹽率產(chǎn)水通量進水溫度對通量和脫鹽率的作用產(chǎn)水通量(恒定壓力)脫鹽率(恒定通量)脫鹽率水通量回收率增加鹽濃度對通量和脫鹽率的影響增加回收率對通量和脫鹽率的影響脫鹽率水通量壓力溫度原水濃度現(xiàn)在學習的是第六頁，共37頁水通量脫鹽率pH 值現(xiàn)在學習的是第七頁，共37頁反滲透原理1、反滲透裝置重要指標水的回收率 Y (以表示)：q V ,f 給水流量， m3/ hq V ,p 產(chǎn)水流量， m3/ h2、反滲透裝置重要指標水的脫鹽率 SR (以表示)：c f ，c p 分別為給水和產(chǎn)水的濃度，mol/ L或 c fA 平均給水濃度，mol/ L現(xiàn)在學習的是第八頁，共37頁RO原理

3、簡介給水產(chǎn)水濃水75回收率100 m3/ h75 m3/ h25 m3/ h90 脫鹽率100 mg/l 鈣離子10mg/l 鈣離子360 mg/l 鈣離子現(xiàn)在學習的是第九頁，共37頁反滲透分離機理 氫鍵理論 Reid）等人提出的 ，基于一些離子和分子能夠通過膜的氫鍵的結合而發(fā)生聯(lián)系，從而通過這些聯(lián)系發(fā)生線形排列型的擴散來進行傳遞 優(yōu)先吸附毛細孔流理論 索里拉金等人提出了優(yōu)先吸附毛細孔流理論 溶解-擴散理論 Lonsdale和Riley 現(xiàn)在學習的是第十頁，共37頁氫鍵理論膜的表面層OH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2CO

4、COCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOOOOOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O膜的表面層雜質等離子現(xiàn)在學習的是第十一頁，共37頁優(yōu)先吸附毛細孔流理論NaCl膜元件H2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O膜元件H2OH2OH2ONaClNaC

5、lNaClNaClNaClH2ONaClH2OH2OH2ONaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2ONaClNaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClH2O純水界面主體溶液壓力現(xiàn)在學習的是第十二頁，共37頁 反滲透工藝一般包括預處理和膜分離兩反滲透工藝一般包括預處理和膜分離兩部分。部分。 預處理可以用物理化學法，也可以用化預處理可以用物理化學法，也可以用化學法。學法。 所采取的預處理方法與原水的物理、化所采取的預處理方法與原水的物理、化學性質及生物學特性有關，還與膜裝置學性質

6、及生物學特性有關，還與膜裝置的結構有關。的結構有關。現(xiàn)在學習的是第十三頁，共37頁預處理預處理 l l）調整和控制）調整和控制pHpH值及進水溫度，根據(jù)反滲透膜允許使用的值及進水溫度，根據(jù)反滲透膜允許使用的溫度和溫度和pHpH值范圍。值范圍。 2 2）去除水中）去除水中0.30.31m1m以上的懸浮固體及膠體以上的懸浮固體及膠體，用混凝沉淀用混凝沉淀和精密過濾相結合工藝和精密過濾相結合工藝, ,用用5 5 25 m25 m過濾介質，去除水中懸過濾介質，去除水中懸浮固體。浮固體。 3 3）去除可溶性、膠體狀和懸浮性有機物，采用氯或次氯）去除可溶性、膠體狀和懸浮性有機物，采用氯或次氯酸鈉氧化可有效

7、地也可根據(jù)有機物的種類采用活性炭去酸鈉氧化可有效地也可根據(jù)有機物的種類采用活性炭去除。除?，F(xiàn)在學習的是第十四頁，共37頁4)4)要控制水的回收率要控制水的回收率（為防止在膜表面形成硬垢）為防止在膜表面形成硬垢）；或將進或將進水水pHpH值調整在值調整在5 56 6，以控制水中碳酸鈣及磷酸鈣的形成；，以控制水中碳酸鈣及磷酸鈣的形成；亦可采用石灰法去除水中的鈣鹽；可借助投加六偏磷酸亦可采用石灰法去除水中的鈣鹽；可借助投加六偏磷酸鈉防止硫酸鈣沉淀。鈉防止硫酸鈣沉淀。 5) 5) 細菌、藻類、微生物易使膜表面產(chǎn)生軟垢，用消毒細菌、藻類、微生物易使膜表面產(chǎn)生軟垢，用消毒法抑制其生長。法抑制其生長。 6)

8、6)超濾也可作為反滲透的預處理法以去除水中的油、超濾也可作為反滲透的預處理法以去除水中的油、膠體、微生物等物質。膠體、微生物等物質。預處理預處理現(xiàn)在學習的是第十五頁，共37頁常見的預處理方法的選擇 1. 化學氧化 功能：利用強氧化劑分解水中有機污染物的一種化學處理方法。 常用氧化劑：氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯、高錳酸鉀2.藥劑軟化 目的：使水中所含的硬度在藥劑作用下形成難溶性化合物而被去除的方法。 常用氧化劑：磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、石灰、純堿3. 介質過濾 目的：顆粒物質的去除。 常用介質：石英砂、石榴石或無煙煤等4.混凝-絮凝 目的:降低顆粒懸浮物和膠體 常用混絮凝藥劑:三氯化鐵和硫酸亞鐵現(xiàn)在

9、學習的是第十六頁，共37頁常見的預處理方法的選擇5.活性炭吸附 目的：去除水中有機物、膠體、微生物、余氯、 嗅味等 常用活性炭類型 ：粉狀及粒狀活性炭，作為反滲透預處理粒狀活性炭比較常用6.微濾或超濾 目的：去除水中的懸浮物質及一部分溶解有機物質 常用的超濾膜材料：聚偏氯乙烯、聚砜、聚烯烴、聚醚砜、聚丙烯晴、纖維素類等7.保安過濾 目的: 為了防止預處理中未能完全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進入反滲透系統(tǒng)，保護高壓 泵和反滲透膜 常用濾芯類型 ：燒結濾管、熔噴式纖維濾芯和蜂房濾芯等現(xiàn)在學習的是第十七頁，共37頁現(xiàn)在學習的是第十八頁，共37頁膜組件的組裝示意圖膜組件的組裝示意圖進進水水口口耐壓耐壓容器

10、容器連連接接器器膜膜組組件件密密封封圈圈端端蓋蓋透透過過液液濃濃縮縮液液現(xiàn)在學習的是第十九頁，共37頁工工業(yè)業(yè)應應用用的的反反滲滲透透裝裝置置現(xiàn)在學習的是第二十頁，共37頁 高壓泵 進水濃水產(chǎn)水 保安過濾器單支膜元件濃水循環(huán) 高壓泵 進水濃水產(chǎn)水 保安過濾器6支膜元件6支膜元件6支膜元件現(xiàn)在學習的是第二十一頁，共37頁 高壓泵6支膜元件 進水濃水產(chǎn)水 保安過濾器6支膜元件6支膜元件6支膜元件6支膜元件6支膜元件 二級濃水回一級 進水 高壓泵 保安過濾器RO1 一級產(chǎn)水 二級產(chǎn)水RO2現(xiàn)在學習的是第二十二頁，共37頁現(xiàn)在學習的是第二十三頁，共37頁按孔徑分類的分離膜 現(xiàn)在學習的是第二十四頁，共3

11、7頁主要膜分離過程 現(xiàn)在學習的是第二十五頁，共37頁現(xiàn)在學習的是第二十六頁，共37頁現(xiàn)在學習的是第二十七頁，共37頁卷式膜結構中心管產(chǎn)品水濃水 ATD進水方向流道膜片膜片流道外殼材料收集通道現(xiàn)在學習的是第二十八頁，共37頁原水原水流道網(wǎng)原水透過水流道網(wǎng)膜膜透過水集水管濃水現(xiàn)在學習的是第二十九頁，共37頁膜分離技術特點（一） 膜分離是一個高效的分離行為； 90%的乙醇水溶液、N2和H2的分離,與萃取等的對比。 能耗非常低； 相比傳統(tǒng)分離： 蒸餾、蒸發(fā)、等 多數(shù)分離過程的工作溫度在室溫； 在醫(yī)藥工業(yè)、生物技術、食品加工等方面 現(xiàn)在學習的是第三十頁，共37頁膜分離技術特點（二） 規(guī)模和處理能力可在很

12、大范圍內變化，而其效率、設備單價、運行費等變化不大； 設備體積小、占地較少等； 可以方便的插入現(xiàn)行生產(chǎn)工業(yè)，不必進行較大改變。 膜分離設備本身沒有運動的部件，很少需要維護，可靠度很高；現(xiàn)在學習的是第三十一頁，共37頁 3 3、膜清洗工藝、膜清洗工藝物理法物理法化學法化學法水力清洗水力清洗水氣混合清洗水氣混合清洗逆流清洗逆流清洗海棉球清洗海棉球清洗主要采用減壓后高速的水力沖洗主要采用減壓后高速的水力沖洗借助氣液與膜面發(fā)生剪切作用借助氣液與膜面發(fā)生剪切作用卷式或中空纖維式組件。將反向壓力施加于支卷式或中空纖維式組件。將反向壓力施加于支撐層，引起膜透過液的反向流動，以松動和去撐層，引起膜透過液的反向

13、流動，以松動和去除膜進料側活化層表面污染物除膜進料側活化層表面污染物內壓管式組件。依靠水力沖擊使直徑稍內壓管式組件。依靠水力沖擊使直徑稍大于管徑的海棉球流經(jīng)膜面，以去除膜大于管徑的海棉球流經(jīng)膜面，以去除膜表面的污染物，表面的污染物，氫氧化鐵：氫氧化鐵：1%2%的檸檬酸銨水溶液的檸檬酸銨水溶液無機沉垢：檸檬酸鈉水溶液用鹽酸將無機沉垢：檸檬酸鈉水溶液用鹽酸將pH值調至值調至45膠體污染體系：膠體污染體系：高濃度鹽水高濃度鹽水蛋白質、多糖類及膠體污染物：加酶洗劑蛋白質、多糖類及膠體污染物：加酶洗劑n在化學清洗中，必須考慮到以下兩點在化學清洗中，必須考慮到以下兩點: :n (1) (1)清洗劑必須對污染物有很好的溶解或分解能力清洗劑必須對污染物有很好的溶解或分解能力; ;n (2) (2)清洗劑必須不污染和不損傷膜面。清洗劑必須不污染和不損傷膜面。膜清洗膜清洗現(xiàn)在學習的是第三十二頁，共37頁為什么膜分離技術近幾年得到了最快速的發(fā)展？為什么膜分離技術近幾年得到了最快速的發(fā)展？1.工業(yè)節(jié)水十五規(guī)劃。北京高井電廠關于循環(huán)排污水回用問題證實了超濾作為反滲透預處理的必要性和可行性；2.電廠環(huán)保的要求。山西古交電廠是我國第一個30萬千瓦以上機組采用EDI技術的電廠。自此，空冷機組和燃機電廠開始普遍采用EDI；3