反滲透的原理及其應(yīng)用

1、反滲透的原理及其應(yīng)用目錄CONTENTS0105 1060820912 3131541620 52125 62632 7反滲透工作原理 反滲透：當(dāng)在濃溶液上加壓力，且該壓力大于于滲透壓時(shí)，濃溶液中的水就會(huì)通過(guò)半透膜流向稀溶液，使得濃溶液的濃度更大，這一過(guò)程是滲透的相反的程。 滲透：水從稀溶液一側(cè)通過(guò)半透膜向濃溶液一側(cè)自發(fā)流動(dòng)的過(guò)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) 反滲透反滲透的簡(jiǎn)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反滲透的基本原理進(jìn)水壓力對(duì)通量和脫鹽率的作用脫鹽率產(chǎn)水通量進(jìn)水溫

2、度對(duì)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(duì)通量和脫鹽率的影響增加回收率對(duì)通量和脫鹽率的影響脫鹽率水通量壓力溫度原水濃度水通量脫鹽率pH 值反滲透原理1、反滲透裝置重要指標(biāo)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(biāo)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/ LRO原理簡(jiǎn)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

3、離子360 mg/l 鈣離子反滲透分離機(jī)理氫鍵理論 Reid）等人提出的 ，基于一些離子和分子能夠通過(guò)膜的氫鍵的結(jié)合而發(fā)生聯(lián)系，從而通過(guò)這些聯(lián)系發(fā)生線形排列型的擴(kuò)散來(lái)進(jìn)行傳遞 優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論 索里拉金等人提出了優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論 溶解-擴(kuò)散理論 Lonsdale和Riley 氫鍵理論膜的表面層OH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCC

4、HOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOOOOOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O膜的表面層雜質(zhì)等離子優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論NaCl膜元件H2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O膜元件H2OH2OH2ONaClNaClNaClNaClNaClH2ONaClH2OH2OH2ONaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2ONaClNaClNaClNaClH2OH2OH

5、2ONaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClH2O純水界面主體溶液壓力 反滲透工藝一般包括預(yù)處理和膜分離兩反滲透工藝一般包括預(yù)處理和膜分離兩部分。部分。 預(yù)處理可以用物理化學(xué)法，也可以用化預(yù)處理可以用物理化學(xué)法，也可以用化學(xué)法。學(xué)法。 所采取的預(yù)處理方法與原水的物理、化所采取的預(yù)處理方法與原水的物理、化學(xué)性質(zhì)及生物學(xué)特性有關(guān)，還與膜裝置學(xué)性質(zhì)及生物學(xué)特性有關(guān)，還與膜裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。的結(jié)構(gòu)有關(guān)。預(yù)處理預(yù)處理 l l）調(diào)整和控制）調(diào)整和控制pHpH值及進(jìn)水溫度，根據(jù)反滲透膜允許使值及進(jìn)水溫度，根據(jù)反滲透膜允許使用的溫度和用的溫度和pHpH值范圍。值范圍。 2 2）去除水中）去除水中0.3

6、0.31m1m以上的懸浮固體及膠體以上的懸浮固體及膠體，用混凝用混凝沉淀和精密過(guò)濾相結(jié)合工藝沉淀和精密過(guò)濾相結(jié)合工藝, ,用用5 5 25 m25 m過(guò)濾介質(zhì)，過(guò)濾介質(zhì)，去除水中懸浮固體。去除水中懸浮固體。 3 3）去除可溶性、膠體狀和懸浮性有機(jī)物，采用氯或次）去除可溶性、膠體狀和懸浮性有機(jī)物，采用氯或次氯酸鈉氧化可有效地也可根據(jù)有機(jī)物的種類采用活性氯酸鈉氧化可有效地也可根據(jù)有機(jī)物的種類采用活性炭去除。炭去除。 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?qū)⑦M(jìn)水或?qū)⑦M(jìn)水pHpH值調(diào)整在值調(diào)整在5 56 6，以控制水中碳酸鈣及磷酸，以控制水中碳酸

7、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鈉防止硫酸鈣沉淀。投加六偏磷酸鈉防止硫酸鈣沉淀。 5) 5) 細(xì)菌、藻類、微生物易使膜表面產(chǎn)生軟垢，用消細(xì)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(zhǎng)。毒法抑制其生長(zhǎng)。 6)6)超濾也可作為反滲透的預(yù)處理法以去除水中的油、超濾也可作為反滲透的預(yù)處理法以去除水中的油、膠體、微生物等物質(zhì)。膠體、微生物等物質(zhì)。預(yù)處理預(yù)處理常見的預(yù)處理方法的選擇 1. 化學(xué)氧化 功能：利用強(qiáng)氧化劑分解水中有機(jī)污染物的一種化學(xué)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

8、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(zhì)過(guò)濾 目的：顆粒物質(zhì)的去除。 常用介質(zhì)：石英砂、石榴石或無(wú)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常見的預(yù)處理方法的選擇5.活性炭吸附 目的：去除水中有機(jī)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(yù)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(zhì)及一部分溶解有機(jī)物質(zhì) 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(guò)濾 目的: 為了防止預(yù)處理中未能完

9、全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，保護(hù)高壓 泵和反滲透膜 常用濾芯類型 ：燒結(jié)濾管、熔噴式纖維濾芯和蜂房濾芯等膜組件的組裝示意圖膜組件的組裝示意圖進(jìn)進(jìn)水水口口耐壓耐壓容器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(guò)過(guò)液液濃濃縮縮液液工工業(yè)業(yè)應(yīng)應(yīng)用用的的反反滲滲透透裝裝置置 高壓泵 進(jìn)水濃水產(chǎn)水 保安過(guò)濾器單支膜元件濃水循環(huán) 高壓泵 進(jìn)水濃水產(chǎn)水 保安過(guò)濾器6支膜元件6支膜元件6支膜元件 高壓泵6支膜元件 進(jìn)水濃水產(chǎn)水 保安過(guò)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(jí)濃水回一級(jí) 進(jìn)水 高壓泵 保安過(guò)濾器RO1 一級(jí)產(chǎn)水 二級(jí)產(chǎn)水RO2按孔徑分類的分離膜 主要膜分

10、離過(guò)程 卷式膜結(jié)構(gòu)中心管產(chǎn)品水濃水 ATD進(jìn)水方向流道膜片膜片流道外殼材料收集通道原水原水流道網(wǎng)原水透過(guò)水流道網(wǎng)膜膜透過(guò)水集水管濃水膜分離技術(shù)特點(diǎn)（一） 膜分離是一個(gè)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(duì)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(guò)程的工作溫度在室溫； 在醫(yī)藥工業(yè)、生物技術(shù)、食品加工等方面 膜分離技術(shù)特點(diǎn)（二） 規(guī)模和處理能力可在很大范圍內(nèi)變化，而其效率、設(shè)備單價(jià)、運(yùn)行費(fèi)等變化不大； 設(shè)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(jìn)行較大改變。 膜分離設(shè)備本身沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的部件，很少需要維護(hù)，可靠度很高； 3 3、膜清洗工

11、藝、膜清洗工藝物理法物理法化學(xué)法化學(xué)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(guò)液的反向流動(dòng)，以松動(dòng)支撐層，引起膜透過(guò)液的反向流動(dòng)，以松動(dòng)和去除膜進(jìn)料側(cè)活化層表面污染物和去除膜進(jìn)料側(cè)活化層表面污染物內(nèi)壓管式組件。依靠水力沖擊使直徑內(nèi)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，以去稍大于管徑的海棉球流經(jīng)膜面，以去除膜表面的污染物，除膜表面的污染物，氫

12、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(wú)機(jī)沉垢：檸檬酸鈉水溶液用鹽酸將無(wú)機(jī)沉垢：檸檬酸鈉水溶液用鹽酸將pH值調(diào)至值調(diào)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(zhì)、多糖類及膠體污染物：加酶洗劑蛋白質(zhì)、多糖類及膠體污染物：加酶洗劑n在化學(xué)清洗中，必須考慮到以下兩點(diǎn)在化學(xué)清洗中，必須考慮到以下兩點(diǎn): :n (1) (1)清洗劑必須對(duì)污染物有很好的溶解或分解能力清洗劑必須對(duì)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。膜清洗膜清洗為什么膜分離技術(shù)近幾年得到了最快速的發(fā)展？為什么膜分離技術(shù)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(guān)于循環(huán)排污水回用問(wèn)題證實(shí)了超濾作為反滲透預(yù)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(guó)第一個(gè)30萬(wàn)千瓦以上機(jī)組采用EDI技術(shù)的電廠。自此，空冷機(jī)組和燃機(jī)電廠開始普遍采