反滲透基本原理

1、水海水淡化工程成本？成本？5050元元/ /噸？噸？100元/噸？300元/噸3元/噸反滲透技術(shù)什么是滲透？什么是滲透？滲透是由于化學(xué)位梯度的存在而引起的自發(fā)擴(kuò)散現(xiàn)象滲透是由于化學(xué)位梯度的存在而引起的自發(fā)擴(kuò)散現(xiàn)象。 我們將純水與鹽溶液用一張能透過水的半透膜隔開 (圖一) ，在一定溫度和壓強(qiáng)下，純水的化學(xué)位大于溶液中水的化學(xué)位，在化學(xué)位梯度的作用下，純水透過膜向鹽溶液側(cè)滲透，使鹽溶液側(cè)液位升高。 當(dāng)水位提高到時(shí)（圖二），鹽溶液側(cè)的透通量為零。壓力與純水側(cè)壓力之差等于滲透壓p。此時(shí)滲透過程達(dá)到平衡，水的滲透壓通量為零。 如果在鹽溶液側(cè)加壓（圖三），使鹽溶液側(cè)與純水側(cè)的壓差大于滲透壓p，則水將反向從

2、鹽溶液側(cè)透過半透膜流向純水側(cè)，這一過程就稱為反滲透。反滲透技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)和最節(jié)能有效的膜分離技術(shù)。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。達(dá)到海水凈化的目的，現(xiàn)在反滲透法的能耗已經(jīng)降到3度電/噸水。即凈化每噸海水的成本價(jià)不到 3元/噸。根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)的基本理論可以推導(dǎo)出理想稀釋液的滲透壓公式：（10-4）式中c csi si 為溶液中溶質(zhì)i i 的摩爾濃度，mol/m3。式（10-4）稱為理想溶液滲透壓的Vant Hoff公式。sic RT由公式由公式 可知：可知：溶液的濃度越高，溶液的濃度越高，p p 值也就越大。值也就越大。 因此，在反滲透過

3、程中所施加的實(shí)際操作壓力，應(yīng)在系因此，在反滲透過程中所施加的實(shí)際操作壓力，應(yīng)在系統(tǒng)和膜強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，遠(yuǎn)大于按統(tǒng)和膜強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，遠(yuǎn)大于按Vant Hoff滲透壓公式算出的溶液的p 值，一般為p 值的幾倍到近十倍。sic RTVant HoffVant Hoff公式只適用于理想溶液。對實(shí)際溶液需引入一校公式只適用于理想溶液。對實(shí)際溶液需引入一校正因數(shù)正因數(shù)?：sic RT實(shí)際上，在等溫條件下，許多物質(zhì)的水溶液的滲透壓近似地實(shí)際上，在等溫條件下，許多物質(zhì)的水溶液的滲透壓近似地與其溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)與其溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù) x xsi si 成正比：成正比：xsiBx下表為某些物質(zhì)的水溶液的B值（25

4、以下）溶質(zhì)溶質(zhì)B/103Pa溶質(zhì)溶質(zhì)B/103Pa溶質(zhì)溶質(zhì)B/103Pa尿素尿素0.135LiNO30.258Ca(NO3)20.340甘油甘油0.141KNO30.237CaCl20.368砂糖砂糖0.142KCl0.251BaCl20.353CuSO40.141K2SO40.306Mg(NO3)20.365MgSO40.156NaNO30.247MgCl20.370NH4Cl0.248NaCl0.255LiCl0.258Na2SO40.307 一般水溶液的滲透壓較大，而有機(jī)大分子和高分子溶液的一般水溶液的滲透壓較大，而有機(jī)大分子和高分子溶液的滲透壓較小。有關(guān)食品滲透壓的數(shù)據(jù)較少。滲透壓較小。有關(guān)食品滲透壓的數(shù)據(jù)較少。【例例10-110-1】 試用稀釋液Vant Hoff公式計(jì)算25下含NaCl 3.5%3.5%的海水的滲透壓（不考慮其他鹽分的影響）。的海水的滲透壓（不考慮其他鹽分的影響）。解：)/(62. 05 . 31001000