水質(zhì)工程學(xué)第9章膜過濾技術(shù)

1、 第第2篇篇 物理、化學(xué)及物理化學(xué)控物理、化學(xué)及物理化學(xué)控制技術(shù)制技術(shù)第第9章章 膜過濾技術(shù)膜過濾技術(shù) 9.1 膜分離法膜分離法 (Membrane Separation Processes)2022-5-25水質(zhì)工程4 分離膜可看作是分離膜可看作是分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的屏障分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的屏障。它可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的，目前使用的分離膜絕大多數(shù)是固它可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的，目前使用的分離膜絕大多數(shù)是固膜。膜可以存在于兩流體之間或附著于支撐體或載體的微孔隙上，膜。膜可以存在于兩流體之間或附著于支撐體或載體的微孔隙上，膜厚度要遠(yuǎn)小于其比表面積。膜厚度要遠(yuǎn)小于其比表面積。

2、按膜結(jié)構(gòu)分：有對稱膜和不對稱膜按膜結(jié)構(gòu)分：有對稱膜和不對稱膜按膜材料分：按膜材料分：有機(jī)膜：纖維素膜、有機(jī)膜：纖維素膜、聚酰胺聚酰胺膜、膜、聚砜膜、聚砜膜、聚乙烯聚乙烯膜等膜等 無機(jī)膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化鋁膜等無機(jī)膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化鋁膜等 按分離機(jī)理分：多孔膜、無孔膜和載體膜按分離機(jī)理分：多孔膜、無孔膜和載體膜按幾何形狀分：按幾何形狀分：平板式、管式、毛細(xì)管式和中空纖維式平板式、管式、毛細(xì)管式和中空纖維式膜膜2022-5-25水質(zhì)工程6 用一張?zhí)厥庵圃斓?、具有選擇透過性用一張?zhí)厥庵圃斓?、具有選擇透過性能的薄膜（分離膜），在外力推動(dòng)下對雙組能的薄膜（分離膜），在外力推動(dòng)下對雙組分或多組分

3、溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、提純、濃分或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、提純、濃縮的方法，統(tǒng)稱為膜分離法。縮的方法，統(tǒng)稱為膜分離法。膜分離可用于膜分離可用于液相和氣相，對液相分離，可以用于水溶液液相和氣相，對液相分離，可以用于水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有其他微粒的水溶液體系等。其他微粒的水溶液體系等。2022-5-25水質(zhì)工程7膜分離過程的推動(dòng)力有兩類：膜分離過程的推動(dòng)力有兩類：借助外界能量，物質(zhì)發(fā)生由低位向高位的流動(dòng)；借助外界能量，物質(zhì)發(fā)生由低位向高位的流動(dòng)；以化學(xué)位差為推動(dòng)力，物質(zhì)發(fā)生由高位向低位的流動(dòng)。以化學(xué)位差為推動(dòng)力，物質(zhì)發(fā)生由高位向低位的流動(dòng)

4、。推推 動(dòng)動(dòng) 力力膜膜 過過 程程壓力差壓力差反滲透，超濾，微濾，氣體反滲透，超濾，微濾，氣體分離分離電位差電位差電滲析電滲析濃度差濃度差擴(kuò)散滲析、控制釋放擴(kuò)散滲析、控制釋放濃度差（分壓差）濃度差（分壓差）滲透氣化滲透氣化濃度差加化學(xué)反應(yīng)濃度差加化學(xué)反應(yīng)液膜，膜傳感器液膜，膜傳感器（a a）膜分離過程不發(fā)生相變，因此能量轉(zhuǎn)化的效率高。膜分離過程不發(fā)生相變，因此能量轉(zhuǎn)化的效率高。例如在現(xiàn)在的各種海水淡化方法中反滲透法能耗最低；例如在現(xiàn)在的各種海水淡化方法中反滲透法能耗最低；（b b）膜分離過程在常溫下進(jìn)行，因而特別適于對熱敏膜分離過程在常溫下進(jìn)行，因而特別適于對熱敏性物料，如果汁、酶、藥物等的分

5、離、分級和濃縮；性物料，如果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮；（c c）裝置簡單，操作簡單，控制、維修容易，且分離裝置簡單，操作簡單，控制、維修容易，且分離效率高。與其它水處理方法相比，具有占地面積小、效率高。與其它水處理方法相比，具有占地面積小、適用范圍廣、處理效率高等特點(diǎn)；適用范圍廣、處理效率高等特點(diǎn)；（d d）由于目前膜的成本較高，所以膜分離法投資較高，由于目前膜的成本較高，所以膜分離法投資較高，有些膜對酸或堿的耐受能力較差。所以目前膜分離法有些膜對酸或堿的耐受能力較差。所以目前膜分離法在水處理中一般用于回收廢水中的有用成分或水的回在水處理中一般用于回收廢水中的有用成分或水的回用處理用處

6、理。2022-5-25水質(zhì)工程9 3 3膜分離法的分類膜分離法的分類 膜分離法的種類很多，現(xiàn)已應(yīng)用的膜過膜分離法的種類很多，現(xiàn)已應(yīng)用的膜過程有程有反滲透、納濾、超濾、微濾、擴(kuò)散滲析、反滲透、納濾、超濾、微濾、擴(kuò)散滲析、電滲析、氣體分離、滲透蒸發(fā)、控制釋放、電滲析、氣體分離、滲透蒸發(fā)、控制釋放、液膜、膜蒸餾液膜、膜蒸餾等。目前，在廢水處理中常用等。目前，在廢水處理中常用的有擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透、超濾等四的有擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透、超濾等四種膜分離技術(shù)。種膜分離技術(shù)。 廢水處理中幾種常用膜分離法的特點(diǎn)如下表所示。廢水處理中幾種常用膜分離法的特點(diǎn)如下表所示。 2022-5-25水質(zhì)工程10膜過

7、程膜過程推動(dòng)力推動(dòng)力傳質(zhì)機(jī)理傳質(zhì)機(jī)理透過物及其透過物及其尺寸尺寸截留物截留物膜類型膜類型電滲析電滲析電位差電位差離子選擇性離子選擇性透過透過溶解性無機(jī)溶解性無機(jī)物物非電解質(zhì)非電解質(zhì)大分子大分子離子交離子交換膜換膜反滲透反滲透壓力差壓力差2-10MPa溶劑的擴(kuò)散溶劑的擴(kuò)散水或溶劑水或溶劑溶質(zhì)、鹽、溶質(zhì)、鹽、SS非對稱非對稱膜膜超過濾壓力差0.1-10.MPa篩濾及表面作用水、鹽及低分子有機(jī)物膠體大分子、不容有機(jī)物非對稱膜滲析滲析濃度差濃度差溶質(zhì)的擴(kuò)散溶質(zhì)的擴(kuò)散低分子物質(zhì)、低分子物質(zhì)、離子離子溶劑溶劑非對稱非對稱膜膜液膜液膜化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)和濃度差和濃度差反應(yīng)促進(jìn)和反應(yīng)促進(jìn)和擴(kuò)散擴(kuò)散電解質(zhì)離子電解

8、質(zhì)離子溶劑（非溶劑（非電解質(zhì)電解質(zhì)液膜液膜2022-5-25水質(zhì)工程11 （1）化學(xué)）化學(xué)/染料工業(yè)染料工業(yè) 活性染料的脫鹽、純化、濃縮與回收活性染料的脫鹽、純化、濃縮與回收 食品染料的脫鹽、純化、濃縮與回收食品染料的脫鹽、純化、濃縮與回收催化劑與貴金屬的回收利用催化劑與貴金屬的回收利用脫氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脫氫反應(yīng)中液體的分離、純化脫氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脫氫反應(yīng)中液體的分離、純化甘油甘油/己內(nèi)酰胺己內(nèi)酰胺/苯苯/染料活性劑等有機(jī)化工原料的回收染料活性劑等有機(jī)化工原料的回收汽車汽車/儀表及其它工業(yè)涂漆的濃縮回收儀表及其它工業(yè)涂漆的濃縮回收（2）食品）食品/飲料工業(yè)飲

9、料工業(yè) 啤酒啤酒/果酒果酒/黃酒黃酒/葡萄酒的澄清除菌過濾葡萄酒的澄清除菌過濾蘋果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的澄清除菌過濾蘋果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的澄清除菌過濾蘋果、梨、鳳梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的脫水濃縮蘋果、梨、鳳梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的脫水濃縮葡萄酒葡萄酒/果酒果酒/茶茶/咖啡芬香氣味的濃縮保留咖啡芬香氣味的濃縮保留豆蛋白豆蛋白/乳清蛋白乳清蛋白/白蛋白白蛋白/單糖單糖/多糖溶液的澄清與濃縮多糖溶液的澄清與濃縮乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脫鹽與濃縮乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脫鹽與濃縮蔬菜抽提汁蔬菜抽提汁/西

10、紅柿汁的脫水濃縮西紅柿汁的脫水濃縮 2022-5-25水質(zhì)工程12（3）制藥）制藥/生物工程生物工程 抗生素、維生素、有機(jī)酸、氨基酸、酶等發(fā)酵液的澄清除菌過濾抗生素、維生素、有機(jī)酸、氨基酸、酶等發(fā)酵液的澄清除菌過濾抗生素、維生素、有機(jī)酸、氨基酸等發(fā)酵液的蛋白剔除抗生素、維生素、有機(jī)酸、氨基酸等發(fā)酵液的蛋白剔除酶、蛋白質(zhì)、多糖制備過程中細(xì)胞碎片的剔除酶、蛋白質(zhì)、多糖制備過程中細(xì)胞碎片的剔除抗生素、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、酶、多糖、蛋白質(zhì)的純化與濃縮抗生素、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、酶、多糖、蛋白質(zhì)的純化與濃縮6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗生素的脫鹽濃縮及其他半合成抗生素的脫鹽濃

11、縮中成藥、保健品口服液的澄清除菌過濾中成藥、保健品口服液的澄清除菌過濾動(dòng)物血漿、血清的濃縮精制動(dòng)物血漿、血清的濃縮精制其他相關(guān)的脫鹽濃縮、澄清除菌、蛋白剔除、細(xì)胞收集等分離過程其他相關(guān)的脫鹽濃縮、澄清除菌、蛋白剔除、細(xì)胞收集等分離過程（4）空氣過濾）空氣過濾 噴霧干燥過程中染料、抗生素、奶粉等的回收噴霧干燥過程中染料、抗生素、奶粉等的回收 電池廠金屬鎘、氧化鉛粉塵的收集電池廠金屬鎘、氧化鉛粉塵的收集 粉碎過程中磷酸鹽、氧化鎂、二氧化鈦、碳粉、水泥、碳酸鈣的回收粉碎過程中磷酸鹽、氧化鎂、二氧化鈦、碳粉、水泥、碳酸鈣的回收 包裝過程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收包裝過程中砂糖、染料、奶粉、味精等

12、的回收 干燥過程中干燥過程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收二氧化硅、活性碳、肥料等的回收 合成氨尾氣中氫氣的回收利用合成氨尾氣中氫氣的回收利用 其他一切有關(guān)的粉塵收集及空氣除塵過程其他一切有關(guān)的粉塵收集及空氣除塵過程 2022-5-25水質(zhì)工程13（5）水處理）水處理 飲用純水（太空水）的制備、海水淡化飲用純水（太空水）的制備、海水淡化 醫(yī)藥工業(yè)中注射用水醫(yī)藥工業(yè)中注射用水/洗瓶水及其他無菌水的制備洗瓶水及其他無菌水的制備 電子工業(yè)中超純水的制備電子工業(yè)中超純水的制備 火力發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水的制備火力發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水的制備 飲料與化妝品工業(yè)中產(chǎn)品配方用水的制備飲料與化妝品工業(yè)中產(chǎn)品配方用

13、水的制備 制造業(yè)中終端洗滌水的制備制造業(yè)中終端洗滌水的制備 飲用水純化飲用水純化/苦堿水脫鹽苦堿水脫鹽/海水淡化海水淡化 廢水循環(huán)與再生利用（零排放）廢水循環(huán)與再生利用（零排放） BOD/COD的最小化的最小化 垃圾填埋場滲出水的濃縮處理垃圾填埋場滲出水的濃縮處理 染料、顏料、油漆、含油廢水的處理染料、顏料、油漆、含油廢水的處理 紙漿與造紙廢水的處理及木素磺酸鹽的回收紙漿與造紙廢水的處理及木素磺酸鹽的回收 金屬、食品、皮革、農(nóng)藥和除草劑廢水的處理金屬、食品、皮革、農(nóng)藥和除草劑廢水的處理 紡織印染廢水的處理及絲光廢水的回收利用紡織印染廢水的處理及絲光廢水的回收利用 2022-5-25水質(zhì)工程14

14、三、擴(kuò)散滲析（三、擴(kuò)散滲析（diffusion dialysisdiffusion dialysis） 1、滲析、滲析：把水溶液中溶質(zhì)透過：把水溶液中溶質(zhì)透過半透膜半透膜而溶質(zhì)而溶質(zhì)被截留的現(xiàn)象稱為滲析。被截留的現(xiàn)象稱為滲析。l半透膜：起滲析作用的薄膜，對溶質(zhì)具有選擇性。半透膜：起滲析作用的薄膜，對溶質(zhì)具有選擇性。l半透膜的發(fā)展：半透膜的發(fā)展：l動(dòng)物的膀胱膜、腸膜、羊皮紙；動(dòng)物的膀胱膜、腸膜、羊皮紙；l離子交換膜：陽離子交換膜、陰離子交換膜離子交換膜：陽離子交換膜、陰離子交換膜 2、擴(kuò)散滲析的原理擴(kuò)散滲析的原理 利用離子交換膜的選擇透過性，以濃度差為推動(dòng)利用離子交換膜的選擇透過性，以濃度差為推

15、動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)酸與鹽或者堿與酸的分離。力來實(shí)現(xiàn)酸與鹽或者堿與酸的分離。擴(kuò)散滲析回收酸原理示意圖擴(kuò)散滲析回收酸原理示意圖(1) 原液室；原液室；(2) 回收液室；回收液室；A 陰離子交換膜陰離子交換膜殘液殘液 / 滲析液滲析液H2O回收液回收液 / 擴(kuò)散液擴(kuò)散液廢酸液廢酸液A（2）（1）H+ H+SO42-H+H+SO42-Fe2+SO42-v 擴(kuò)散滲析法回收酸的原理擴(kuò)散滲析法回收酸的原理為原液室，為回收室，為原液室，為回收室，向室自下而上引入料液向室自下而上引入料液( (H H2 2SOSO4 4和和FeSOFeSO4 4的混合液的混合液) )，另向室自上而下引入水流。另向室自上而下引入水流。由于

16、室中的酸及鹽的濃度由于室中的酸及鹽的濃度較大，其中的較大，其中的FeFe2 2、H H、SOSO4 42-2-均有向室擴(kuò)散的趨勢，均有向室擴(kuò)散的趨勢，因陰離子交換膜對離子具有因陰離子交換膜對離子具有選擇透過性，只允許陰離子選擇透過性，只允許陰離子SOSO4 42-2-通過而不讓陽離子透過，通過而不讓陽離子透過，所以所以FeFe2 2受到陰膜的阻擋而受到陰膜的阻擋而不能進(jìn)入室，不能進(jìn)入室，而而H H則因則因性質(zhì)特殊，其水合離子半徑性質(zhì)特殊，其水合離子半徑小，遷移速度快，也能跟隨小，遷移速度快，也能跟隨SOSO4 42-2-一起進(jìn)入室一起進(jìn)入室，以保持，以保持溶液的電中性。這樣，室溶液的電中性。這

17、樣，室中的中的H H2 2SOSO4 4就不斷擴(kuò)散進(jìn)入就不斷擴(kuò)散進(jìn)入(2)(2)室，而室，而FeSOFeSO4 4被阻擋在被阻擋在室中，從而實(shí)現(xiàn)了酸與鹽的室中，從而實(shí)現(xiàn)了酸與鹽的分離。分離。 2022-5-25水質(zhì)工程16 3、優(yōu)缺點(diǎn)：、優(yōu)缺點(diǎn)：l優(yōu)點(diǎn)：能耗小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，優(yōu)點(diǎn)：能耗小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不需要對膜進(jìn)行酸堿再生，分離過程中不需不需要對膜進(jìn)行酸堿再生，分離過程中不需要加入其它化學(xué)藥劑。要加入其它化學(xué)藥劑。l缺點(diǎn)滲析速度慢，分離效率低。缺點(diǎn)滲析速度慢，分離效率低。 4、應(yīng)用：、應(yīng)用：l在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最為廣泛，主要的用途在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最為廣泛，主要的用途是血

18、液滲析法（又稱為人工腎），此外還有是血液滲析法（又稱為人工腎），此外還有人工肺。人工肺。l在工業(yè)方面的應(yīng)用在工業(yè)方面的應(yīng)用l從鋼鐵工業(yè)酸洗廢液中回收硫酸及在其它廢酸液從鋼鐵工業(yè)酸洗廢液中回收硫酸及在其它廢酸液中回收硝酸等；中回收硝酸等；l從化工廠人造絲漿壓液中回收從化工廠人造絲漿壓液中回收NaOH2022-5-25水質(zhì)工程17四、電滲析（四、電滲析（electrodialysiselectrodialysis，簡稱簡稱EDED ） 電滲析是在直流電場的作用下，以電滲析是在直流電場的作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用陰、陽離子交電位差為推動(dòng)力，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過換膜對溶

19、液中陰、陽離子的選擇透過性性( (即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過），而使溶液中的溶允許陰離子通過），而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過程。質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過程。從從而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純純的一種膜過程。的一種膜過程。+陽極陽極陰極陰極Cl-Na陽膜陽極室陽極室Cl-Cl-Cl-NaNaCl-NaNaCl-Cl-NaNa濃縮室淡化室淡化室濃縮室陰極室陰極室陰膜陽膜陰膜v 電滲析過程原理圖電滲析過程原理圖222CleClHOHOH22OHOeOH22244HClOHClOHCl22OHHeOH22

20、222NaOHOHNa2022-5-25水質(zhì)工程202 2離子交換膜離子交換膜離子交換膜具有與離子交換樹脂相同的離子交換膜具有與離子交換樹脂相同的組成，含有活性基團(tuán)和能使離子透過的組成，含有活性基團(tuán)和能使離子透過的細(xì)孔。常用的離子交換膜按其選擇透過細(xì)孔。常用的離子交換膜按其選擇透過性可分為性可分為陽膜、陰膜、復(fù)合膜陽膜、陰膜、復(fù)合膜等等數(shù)種數(shù)種。陽膜陽膜(cation exchange membrane)含有陽含有陽離子交換基團(tuán)，在水中交換基團(tuán)發(fā)生離解，使離子交換基團(tuán)，在水中交換基團(tuán)發(fā)生離解，使膜上帶有負(fù)電，能排斥水中的陰離子，吸引水膜上帶有負(fù)電，能排斥水中的陰離子，吸引水中的陽離子并使其通過

21、。中的陽離子并使其通過。陰膜陰膜(anion exchange membrane)含有陰離含有陰離子交換基團(tuán)，在水中離解出陰離子，使膜子交換基團(tuán)，在水中離解出陰離子，使膜上帶正電，吸引陰離子并使其通過上帶正電，吸引陰離子并使其通過。復(fù)合膜復(fù)合膜復(fù)合膜由一面陽膜和一面陰膜其復(fù)合膜由一面陽膜和一面陰膜其間夾一層極薄的網(wǎng)布做成，具有方向性的間夾一層極薄的網(wǎng)布做成，具有方向性的電阻。電阻。當(dāng)陽膜面朝向陰極，陰膜面朝向陽當(dāng)陽膜面朝向陰極，陰膜面朝向陽極時(shí)，極時(shí)，正、負(fù)離子都不能透過膜，顯示出正、負(fù)離子都不能透過膜，顯示出很高的電阻。很高的電阻。當(dāng)膜的朝向與上述相反時(shí)當(dāng)膜的朝向與上述相反時(shí)，膜電阻降低，膜

22、兩側(cè)相應(yīng)的離子進(jìn)入膜中。膜電阻降低，膜兩側(cè)相應(yīng)的離子進(jìn)入膜中。2022-5-25水質(zhì)工程22 離子交換膜是一種由高分子材料制成的具有離子交換基團(tuán)離子交換膜是一種由高分子材料制成的具有離子交換基團(tuán)的薄膜，其所以具有選擇透過性主要是由于的薄膜，其所以具有選擇透過性主要是由于膜上孔隙膜上孔隙和和膜上膜上離子基團(tuán)離子基團(tuán)的作用。的作用。 膜上孔隙的作用是，在膜的高分子鍵之間有一足夠大的孔膜上孔隙的作用是，在膜的高分子鍵之間有一足夠大的孔隙，以容納離子的進(jìn)出和通過。是離子通過膜的大門和通道。隙，以容納離子的進(jìn)出和通過。是離子通過膜的大門和通道。 膜上離子基團(tuán)的作用是，在膜的高分子鏈上，連接著一些膜上離子

23、基團(tuán)的作用是，在膜的高分子鏈上，連接著一些可以發(fā)生解離作用的活性基團(tuán)。在水溶液中，膜上的活性基可以發(fā)生解離作用的活性基團(tuán)。在水溶液中，膜上的活性基因會(huì)發(fā)生解離作用，解離所產(chǎn)生的離子因會(huì)發(fā)生解離作用，解離所產(chǎn)生的離子(或稱反離子）進(jìn)入溶或稱反離子）進(jìn)入溶液。于是，在膜上就留下了帶有一定電荷的固定基團(tuán)。存在液。于是，在膜上就留下了帶有一定電荷的固定基團(tuán)。存在于膜微孔中的帶一定電荷的固定基團(tuán)，好比在一條狹長的通于膜微孔中的帶一定電荷的固定基團(tuán)，好比在一條狹長的通道中設(shè)立的一個(gè)個(gè)關(guān)卡或道中設(shè)立的一個(gè)個(gè)關(guān)卡或“警衛(wèi)警衛(wèi)”，以鑒別和選擇通過的離，以鑒別和選擇通過的離子。子。注意：注意：離子交換膜的作用離子

24、交換膜的作用并不是起離子交換并不是起離子交換的作用，而是起的作用，而是起離子離子選擇透過性選擇透過性作用。作用。2022-5-25水質(zhì)工程23離子交換膜功能示意圖離子交換膜功能示意圖2022-5-25水質(zhì)工程24 3 3、電滲析器、電滲析器 電滲析器由電滲析器由膜堆、極區(qū)膜堆、極區(qū)和夾緊裝置和夾緊裝置三部分組成。膜堆三部分組成。膜堆位于電滲析器的中部，由陽膜、位于電滲析器的中部，由陽膜、濃（或淡）水室隔板、陰膜、濃（或淡）水室隔板、陰膜、淡（濃）水室隔板交替排列成淡（濃）水室隔板交替排列成濃水室和淡水室。極區(qū)位于膜濃水室和淡水室。極區(qū)位于膜堆兩側(cè)，包括電極、極水框和堆兩側(cè)，包括電極、極水框和保

25、護(hù)室，其作用是供給電滲析保護(hù)室，其作用是供給電滲析器直流電，將原水導(dǎo)入膜堆的器直流電，將原水導(dǎo)入膜堆的配水孔，將淡水和濃水排出電配水孔，將淡水和濃水排出電滲析器，并通入和排出極水。滲析器，并通入和排出極水。壓緊裝置由蓋板和螺桿組成，壓緊裝置由蓋板和螺桿組成，其作用是將極區(qū)和膜堆組成不其作用是將極區(qū)和膜堆組成不漏水的電滲析器整體，可采用漏水的電滲析器整體，可采用壓板和螺栓拉緊，也可采用液壓板和螺栓拉緊，也可采用液壓壓緊。壓壓緊。 電滲析器的組裝依其應(yīng)電滲析器的組裝依其應(yīng)用不同而有所不同。其用不同而有所不同。其組裝的情況是用級和段組裝的情況是用級和段來表示的。來表示的。級：級：一對正、負(fù)電極之一對

26、正、負(fù)電極之間的膜堆稱為一級。間的膜堆稱為一級。段：段：具有同一水流方向具有同一水流方向的并的并聯(lián)膜堆稱為一段聯(lián)膜堆稱為一段。電滲析器的組裝示意圖電滲析器的組裝示意圖2022-5-25水質(zhì)工程26（2 2）電滲析器的級與段）電滲析器的級與段一級一段一級一段一級兩段一級兩段兩級一段兩級一段兩級兩段兩級兩段一對正、負(fù)電極之間的膜堆稱為一級一對正、負(fù)電極之間的膜堆稱為一級具有同一水流方向的并具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段聯(lián)膜堆稱為一段（3）實(shí)際應(yīng)）實(shí)際應(yīng)用的電滲析器用的電滲析器2022-5-25水質(zhì)工程28 4 4、電滲析在廢水處理中的應(yīng)用、電滲析在廢水處理中的應(yīng)用 目前，電滲析在廢水處理實(shí)踐中

27、應(yīng)用最普遍的有：目前，電滲析在廢水處理實(shí)踐中應(yīng)用最普遍的有： 造紙工業(yè)廢水處理，利用電滲析法處理造紙工業(yè)造紙工業(yè)廢水處理，利用電滲析法處理造紙工業(yè)的亞硫酸紙漿廢液和洗漿廢水及堿法造紙黑液，從的亞硫酸紙漿廢液和洗漿廢水及堿法造紙黑液，從中回收化學(xué)藥品，已得到工業(yè)應(yīng)用。中回收化學(xué)藥品，已得到工業(yè)應(yīng)用。 從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉。從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉。 從酸洗廢液中制取硫酸和沉淀重金屬離子。從酸洗廢液中制取硫酸和沉淀重金屬離子。 電鍍廢水和廢液處理，含電鍍廢水和廢液處理，含CdCd2+2+、CuCu2+2+、NiNi2+2+、ZnZn2+2+、CrCr6+6+等重金屬離子和氰化物的電

28、鍍廢水都適宜用電等重金屬離子和氰化物的電鍍廢水都適宜用電滲析法處理，其中應(yīng)用最成熟的是含鎳廢水處理。滲析法處理，其中應(yīng)用最成熟的是含鎳廢水處理。 從放射性廢水中分離放射性元素，然后將其濃縮從放射性廢水中分離放射性元素，然后將其濃縮液掩埋。液掩埋。 2022-5-25水質(zhì)工程29 五、反滲透（五、反滲透（RORO） Reverse OsmosisReverse Osmosis1 1、概述、概述2 2、反滲透基本原理、反滲透基本原理3 3、反滲透膜及其透過機(jī)理、反滲透膜及其透過機(jī)理4 4、反滲透裝置、反滲透裝置5 5、反滲透工藝流程、反滲透工藝流程孔徑大小依次是孔徑大小依次是 微濾、超濾、納濾、反

29、滲透微濾、超濾、納濾、反滲透 2022-5-25水質(zhì)工程301 1、概述、概述 反滲透是一項(xiàng)高新膜分離技術(shù)，其孔徑很小，它能反滲透是一項(xiàng)高新膜分離技術(shù)，其孔徑很小，它能去除去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機(jī)物，如細(xì)菌、病濾液中的離子范圍和分子量很小的有機(jī)物，如細(xì)菌、病毒、熱源等毒、熱源等。它已廣泛用于海水或苦咸水淡化、電子、。它已廣泛用于海水或苦咸水淡化、電子、醫(yī)藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產(chǎn)，還應(yīng)用于生醫(yī)藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產(chǎn)，還應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)工程。物、醫(yī)學(xué)工程。 特點(diǎn)特點(diǎn)常溫條件下，可以對溶質(zhì)和水進(jìn)行分離或濃縮，因而能常溫條件下，可以對溶質(zhì)和水進(jìn)行分離或濃縮，因而能耗

30、低；耗低； 雜質(zhì)去除范圍廣，可去除無機(jī)鹽和各類有機(jī)物雜質(zhì)；雜質(zhì)去除范圍廣，可去除無機(jī)鹽和各類有機(jī)物雜質(zhì)； 較高的水回用率；較高的水回用率； 分離裝置簡單，容易操作和維修。分離裝置簡單，容易操作和維修。2022-5-25水質(zhì)工程31 太空水、純凈水、蒸餾水等制備；太空水、純凈水、蒸餾水等制備； 酒類制造及降度用水；酒類制造及降度用水； 醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備；醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備； 化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備；化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備； 鍋爐補(bǔ)給水除鹽軟水；鍋爐補(bǔ)給水除鹽軟水； 海水、苦咸水淡化；海水、苦咸水淡化； 造紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。造

31、紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。 滲透和反滲透原理示意圖滲透和反滲透原理示意圖半透膜半透膜開始時(shí)兩邊液開始時(shí)兩邊液面相面相同同由于濃度差存在，半透膜又不允由于濃度差存在，半透膜又不允許溶質(zhì)通過，所以水透過膜，使許溶質(zhì)通過，所以水透過膜，使?jié)馑贿呉好嫔撸a(chǎn)生滲透壓濃水一邊液面升高，產(chǎn)生滲透壓在濃水邊加壓，當(dāng)壓在濃水邊加壓，當(dāng)壓力超過滲透壓時(shí)，則力超過滲透壓時(shí)，則水透過半透膜，即反水透過半透膜，即反滲透，實(shí)現(xiàn)凈化過程。滲透，實(shí)現(xiàn)凈化過程。2022-5-25水質(zhì)工程33 一種只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的膜稱為一種只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的膜稱為半透膜半透膜。當(dāng)。當(dāng)把溶劑和溶液把溶劑和溶液(

32、或把兩種不同濃度的溶液或把兩種不同濃度的溶液)分別置于此膜的分別置于此膜的兩側(cè)時(shí)，純?nèi)軇⒆匀淮┻^半透膜而自發(fā)地向溶液兩側(cè)時(shí)，純?nèi)軇⒆匀淮┻^半透膜而自發(fā)地向溶液(或從或從低濃度溶液向高濃度溶液低濃度溶液向高濃度溶液)一側(cè)流動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做一側(cè)流動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做滲透滲透。此此H稱為該溶液的稱為該溶液的滲透壓滲透壓 。=iRTc 若在溶液的液面上再施加一個(gè)大于若在溶液的液面上再施加一個(gè)大于 的壓力的壓力P時(shí)，溶劑將與時(shí)，溶劑將與原來的滲透方向相反，開始從溶液向溶劑一側(cè)流動(dòng)，這就是所原來的滲透方向相反，開始從溶液向溶劑一側(cè)流動(dòng)，這就是所謂的謂的反反滲透。滲透。 凡基于此原理所進(jìn)行的濃縮或純化溶液的

33、分離方法，一般凡基于此原理所進(jìn)行的濃縮或純化溶液的分離方法，一般稱之為稱之為反滲透工藝反滲透工藝。 反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，它主要是在反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，它主要是在壓力推動(dòng)壓力推動(dòng)下，借助下，借助半透膜的截留作用半透膜的截留作用，迫使溶液中的濟(jì)劑與溶質(zhì)分開。，迫使溶液中的濟(jì)劑與溶質(zhì)分開。3 3反滲透膜及其透過機(jī)理反滲透膜及其透過機(jī)理（1 1）對反滲透膜的性能要求）對反滲透膜的性能要求選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高；鹽率高；機(jī)械強(qiáng)度好，能抗壓、抗拉、耐磨；機(jī)械強(qiáng)度好，能抗壓、抗拉、耐磨；熱和化學(xué)的穩(wěn)定性好，能耐酸、堿腐蝕熱和化學(xué)的穩(wěn)

34、定性好，能耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕，耐水解、輻射和氧化；和微生物侵蝕，耐水解、輻射和氧化；結(jié)構(gòu)均勻一致，盡可能地薄，壽命長，結(jié)構(gòu)均勻一致，盡可能地薄，壽命長，成本低。成本低。（2 2）反滲透膜的分類）反滲透膜的分類按成膜材料按成膜材料可分為可分為有機(jī)膜有機(jī)膜和和無機(jī)高聚物膜無機(jī)高聚物膜；按膜的形狀按膜的形狀可分為可分為平板狀平板狀、管狀管狀、中空纖中空纖維狀維狀膜；膜；按膜結(jié)構(gòu)按膜結(jié)構(gòu)可分為多孔性和致密性膜，或可分為多孔性和致密性膜，或?qū)ΨQ牲稱牲( (均勻性均勻性) )和和不對稱性不對稱性( (各向異性各向異性) )結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)膜；膜；按應(yīng)用對象按應(yīng)用對象可分為海水淡化用的可分為海水淡化用的海水

35、膜海水膜、咸水淡化用的咸水淡化用的咸水膜咸水膜及用于及用于廢水處理廢水處理、分分離提純離提純等的膜。等的膜。 膜的結(jié)構(gòu)膜的結(jié)構(gòu)醋酸纖維素是沒有強(qiáng)烈氫鍵的無定形鏈狀高醋酸纖維素是沒有強(qiáng)烈氫鍵的無定形鏈狀高分子化合物。分子化合物。制膜過程是將其溶解在丙酮中并加入甲酰胺制膜過程是將其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加劑，經(jīng)混合調(diào)制、過濾、鑄塑成型，作添加劑，經(jīng)混合調(diào)制、過濾、鑄塑成型，然后再經(jīng)蒸發(fā)、冷水浸漬、熱處理，即可得然后再經(jīng)蒸發(fā)、冷水浸漬、熱處理，即可得到醋酸纖維素到醋酸纖維素 ( (cellulose acetate,CA)cellulose acetate,CA)膜。膜。外觀為乳白色、半透明，

36、有一定的韌性，膜外觀為乳白色、半透明，有一定的韌性，膜厚厚l00l00250250 mm。這種膜有不對稱結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)致密，這種膜有不對稱結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)致密，孔隙很小，通稱為表皮層或致密層、活孔隙很小，通稱為表皮層或致密層、活化層；下層結(jié)構(gòu)較疏松，孔隙較大，通化層；下層結(jié)構(gòu)較疏松，孔隙較大，通稱為多孔層或支撐層。稱為多孔層或支撐層。示意示意CACA膜是被水充分溶脹了的凝膠體。膜是被水充分溶脹了的凝膠體。由于鑄膜液中的所有添加劑及溶劑由于鑄膜液中的所有添加劑及溶劑在制膜過程中先后被除去，膜中僅在制膜過程中先后被除去，膜中僅含水分。含水分。鏈接鏈接醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99表皮層，孔徑表皮層，孔

37、徑（810）1010m過渡層，孔徑過渡層，孔徑2001010m多孔層，孔徑多孔層，孔徑（10004000）1010m1%顯顯微微鏡鏡下下膜膜的的照照片片在相對濕度為在相對濕度為100100時(shí)，膜的含水量高達(dá)時(shí)，膜的含水量高達(dá)6060，其中表皮層只含，其中表皮層只含10102020，且主，且主要是以氫鍵形式結(jié)合的所謂一級結(jié)合水和要是以氫鍵形式結(jié)合的所謂一級結(jié)合水和少量的二級結(jié)合水。少量的二級結(jié)合水。多孔層中除上述兩種結(jié)合水外，較大的孔多孔層中除上述兩種結(jié)合水外，較大的孔隙中還充滿著毛細(xì)管水，此層中含水率較隙中還充滿著毛細(xì)管水，此層中含水率較高。高。正由于膜中存在這幾種不同性質(zhì)的水，決正由于膜中存

38、在這幾種不同性質(zhì)的水，決定了定了CACA膜具有良好的脫鹽性能和適宜的透膜具有良好的脫鹽性能和適宜的透水性能。水性能。膜必須保存在水中膜必須保存在水中。 CACA膜的性質(zhì)膜的性質(zhì)（a a）膜的方向性：膜的方向性：由于由于CACA膜是一種不對稱膜，因此，在進(jìn)膜是一種不對稱膜，因此，在進(jìn)行反滲透時(shí)，必須保持表層與待處理的行反滲透時(shí)，必須保持表層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能倒置，否則溶液或廢水接觸，而決不能倒置，否則達(dá)不到處理的目的。達(dá)不到處理的目的。（b b）選擇透過性：選擇透過性：CACA膜對無機(jī)電解質(zhì)和有機(jī)物具有選擇透膜對無機(jī)電解質(zhì)和有機(jī)物具有選擇透過性過性。對電解質(zhì)，離子價(jià)越高，或同價(jià)離

39、子水合對電解質(zhì)，離子價(jià)越高，或同價(jià)離子水合半徑越大，則脫除效果越好。半徑越大，則脫除效果越好。陽離子的脫除順序?yàn)椋宏栯x子的脫除順序?yàn)椋篠r2+Ba2+Li+Na+ K+。陰離子的脫除陰離子的脫除順序?yàn)椋簷幟仕岣樞驗(yàn)椋簷幟仕岣剖岣剖岣鵖O42-CH3COO-Cl-Br-NO3-I-SCN-。對有機(jī)物，一般是水溶性好的、非解離性對有機(jī)物，一般是水溶性好的、非解離性的、分子量小的脫除效果較差。而解離性的、分子量小的脫除效果較差。而解離性大的、分子量大于大的、分子量大于200200的有機(jī)物，則脫除的有機(jī)物，則脫除效果較好。對同一類有機(jī)物，隨分子量增效果較好。對同一類有機(jī)物，隨分子量增大，脫除

40、效率增加。對同分子量有機(jī)物，大，脫除效率增加。對同分子量有機(jī)物，隨分子支鏈的增加，脫除效果變得更好。隨分子支鏈的增加，脫除效果變得更好。（c c）壓密效應(yīng)：壓密效應(yīng)：CA膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少2550，同時(shí)，透水性及對溶質(zhì)的，同時(shí)，透水性及對溶質(zhì)的脫除率也相應(yīng)降低，這種現(xiàn)象稱為膜的脫除率也相應(yīng)降低，這種現(xiàn)象稱為膜的壓密效應(yīng)。這種塑性變形是不可逆的，壓密效應(yīng)。這種塑性變形是不可逆的，因此膜的性能在壓力消失后不會(huì)恢復(fù)。因此膜的性能在壓力消失后不會(huì)恢復(fù)。（d）膜的水解作用和生物分解作用：膜的水解作用和生物分解作用：CA膜是一種酯，易于水解，水解速率與膜是一種

41、酯，易于水解，水解速率與pH值和水的溫度有關(guān)。一般在堿性介質(zhì)值和水的溫度有關(guān)。一般在堿性介質(zhì)中的水解速率比在酸性介質(zhì)中大，在中的水解速率比在酸性介質(zhì)中大，在pH4.55.2時(shí)最低。時(shí)最低。2022-5-25水質(zhì)工程45（3 3）反滲透膜的透過機(jī)理）反滲透膜的透過機(jī)理1 1）氫鍵理論）氫鍵理論該理論認(rèn)為，水透過膜是由于水分子和膜的該理論認(rèn)為，水透過膜是由于水分子和膜的活化點(diǎn)形成氫鍵及斷開氫鍵的過程。活化點(diǎn)形成氫鍵及斷開氫鍵的過程。即在高壓作用下，溶液中水分子和膜表皮層即在高壓作用下，溶液中水分子和膜表皮層活化點(diǎn)締合，原活化點(diǎn)上的結(jié)合水解離出來，活化點(diǎn)締合，原活化點(diǎn)上的結(jié)合水解離出來，解離出來的水

42、分子繼續(xù)和下一個(gè)活化點(diǎn)締合，解離出來的水分子繼續(xù)和下一個(gè)活化點(diǎn)締合，又解離出下一個(gè)結(jié)合水。又解離出下一個(gè)結(jié)合水。水分子通過一連串的締合解離過程，依次從一個(gè)水分子通過一連串的締合解離過程，依次從一個(gè)活化點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，直至離開表皮層，進(jìn)活化點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，直至離開表皮層，進(jìn)入多孔層。入多孔層。2022-5-25水質(zhì)工程462)2)優(yōu)先吸附毛細(xì)管流理論優(yōu)先吸附毛細(xì)管流理論該理論把反滲透膜看作一種微細(xì)多孔結(jié)該理論把反滲透膜看作一種微細(xì)多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，它有選擇性吸附水分子而排斥構(gòu)物質(zhì)，它有選擇性吸附水分子而排斥溶質(zhì)分子的化學(xué)特性。溶質(zhì)分子的化學(xué)特性。當(dāng)水溶液同膜接觸時(shí)，膜表面優(yōu)先吸附當(dāng)水溶液

43、同膜接觸時(shí)，膜表面優(yōu)先吸附水分子，在界面上形成一層不含溶質(zhì)的水分子，在界面上形成一層不含溶質(zhì)的純水分子層，其厚度視界面性質(zhì)而異，純水分子層，其厚度視界面性質(zhì)而異，或?yàn)閱畏肿訉踊驗(yàn)槎喾肿訉??；驗(yàn)閱畏肿訉踊驗(yàn)槎喾肿訉?。在外壓作用下，界面水層在膜孔?nèi)產(chǎn)生在外壓作用下，界面水層在膜孔內(nèi)產(chǎn)生毛細(xì)管流連續(xù)地透過膜。毛細(xì)管流連續(xù)地透過膜。2022-5-25水質(zhì)工程473 3）溶解溶解- -擴(kuò)散機(jī)理擴(kuò)散機(jī)理 溶劑與溶質(zhì)透膜的機(jī)理是由于溶劑溶劑與溶質(zhì)透膜的機(jī)理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的推動(dòng)力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行的推動(dòng)力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直

44、至透過膜。擴(kuò)散，直至透過膜。 工業(yè)生產(chǎn)中使用的膜分離設(shè)備是由工業(yè)生產(chǎn)中使用的膜分離設(shè)備是由多個(gè)構(gòu)造相同的單個(gè)裝置組合而成多個(gè)構(gòu)造相同的單個(gè)裝置組合而成的，一般把構(gòu)成設(shè)備的相同的裝置的，一般把構(gòu)成設(shè)備的相同的裝置稱為稱為膜組件（膜組件（membrane modulemembrane module）。反滲透膜組件有反滲透膜組件有板框式（板框式（plate and plate and frame)frame)、管式管式( (tubular modules)tubular modules)、螺旋卷式螺旋卷式( (spirals wound)spirals wound)和和中空纖中空纖維式維式( (ho

45、llow fiber)hollow fiber)等四種。等四種。2022-5-25水質(zhì)工程49四種反滲透裝置的性能及操作特點(diǎn)四種反滲透裝置的性能及操作特點(diǎn) 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目板板 框框 式式管管 式式螺旋卷式螺旋卷式中空纖維式中空纖維式填充密度填充密度（m2 /m3）201502501800易污染程度易污染程度難難中等中等易易易易膜清洗難度膜清洗難度內(nèi)壓式易，內(nèi)壓式易，外壓式難外壓式難易易難難難難膜更換難度膜更換難度內(nèi)壓式難，內(nèi)壓式難，外壓式易外壓式易一般一般易易易易原水預(yù)處理原水預(yù)處理成本成本低低中等中等高高高高相對價(jià)格相對價(jià)格高高高高低低低低（1 1）板框式反滲透膜組件）板框式反滲透膜組件裝

46、配圖裝配圖進(jìn)水進(jìn)水透過水透過水濃縮水濃縮水耐壓容器耐壓容器透水板透水板半透膜半透膜板框式膜組件工板框式膜組件工作過程示意圖作過程示意圖特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，體積結(jié)構(gòu)簡單，體積比管式的小。比管式的小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：裝卸復(fù)裝卸復(fù)雜，單雜，單位體積位體積膜表面膜表面積小。積小。（2 2）管式反滲透膜組件）管式反滲透膜組件管式膜組件又分為內(nèi)壓式和外壓式內(nèi)壓式管式膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)壓式管式膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖特點(diǎn)特點(diǎn):v 水力條件好，安水力條件好，安裝、清洗、維修比裝、清洗、維修比較方便。較方便。v 能耐高壓，可以能耐高壓，可以處理高粘度的原水。處理高粘度的原水。v 缺點(diǎn)是膜的有效缺點(diǎn)是膜的有效面

47、積小，裝置體積面積小，裝置體積大，而且兩端要較大，而且兩端要較多的聯(lián)結(jié)裝置多的聯(lián)結(jié)裝置。淡水淡水膜表皮層膜表皮層玻璃纖維管玻璃纖維管進(jìn)進(jìn)水水束式外壓式膜組件束式外壓式膜組件 1 1檔圈；檔圈；2 2集水密封環(huán)；集水密封環(huán)；3 3聚氯乙烯燒結(jié)板；聚氯乙烯燒結(jié)板；4 4錐形多孔橡膠塞；錐形多孔橡膠塞；5 5密封管接頭；密封管接頭；6 6進(jìn)水進(jìn)水口；口；7 7殼體；殼體；8 8橡膠膽；橡膠膽；9 9出水口；出水口；1010膜膜元件；元件；1111網(wǎng)套；網(wǎng)套；1212O O形密封圈；形密封圈；1313檔圈槽；檔圈槽；1414淡水出口淡水出口（3 3）螺旋卷式反滲透膜組件）螺旋卷式反滲透膜組件密封密封密

48、封密封密封密封螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料多孔透水材料膜，上下兩層膜，上下兩層膜葉膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水透過水濃濃水水進(jìn)進(jìn)水水螺旋卷式膜組件組合示意圖螺旋卷式膜組件組合示意圖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過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工業(yè)工業(yè)應(yīng)用應(yīng)用的反的反滲透滲透裝置裝置的膜的膜組件組件之間之間的連的連接接螺旋卷式反溶透裝置的特點(diǎn)：螺旋卷式反溶透裝置的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，單位容積的膜面積大。結(jié)構(gòu)緊湊，單位容積的膜面積大。處理能力高，占地面

49、積小，操作方處理能力高，占地面積小，操作方便。便。缺點(diǎn)是不能處理含有懸浮物的液體，缺點(diǎn)是不能處理含有懸浮物的液體，原水流程短，壓力損失大，濃水難原水流程短，壓力損失大，濃水難于循環(huán)以及密封長度大，清洗、維于循環(huán)以及密封長度大，清洗、維修不方便，易堵塞。修不方便，易堵塞。中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。中空纖維外徑中空纖維外徑5020050200 m m，內(nèi)徑內(nèi)徑2525 4242 m m。將數(shù)萬至數(shù)十萬根中空纖維制成膜束，膜將數(shù)萬至數(shù)十萬根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)覆以保護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供束外側(cè)覆以保護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束

50、兩端用環(huán)氧樹分配原水用的多孔管，膜束兩端用環(huán)氧樹脂加固。脂加固。將其一端切斷，使纖維膜呈開口狀，并在將其一端切斷，使纖維膜呈開口狀，并在這一側(cè)放置多孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在這一側(cè)放置多孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在耐壓筒內(nèi)。耐壓筒內(nèi)。中空纖維反滲透組件簡圖中空纖維反滲透組件簡圖 進(jìn)水濃水濃水透過水透過水多孔進(jìn)水管多孔進(jìn)水管濃水出口濃水出口淡水出口淡水出口密封密封中空纖維膜中空纖維膜外徑外徑50200內(nèi)徑內(nèi)徑2542密封密封耐壓容器耐壓容器（4 4）中空纖維式反滲透膜組件）中空纖維式反滲透膜組件中空纖維為U形的膜組件中空纖維式膜組件的特點(diǎn)：中空纖維式膜組件的特點(diǎn)：單位體積膜表面積大。單位體積膜表面積大

51、。制造和安裝簡單，不需要支撐物。制造和安裝簡單，不需要支撐物。缺點(diǎn)是不能用于處理含有懸浮物的缺點(diǎn)是不能用于處理含有懸浮物的廢水，預(yù)處理必須經(jīng)過濾處理。廢水，預(yù)處理必須經(jīng)過濾處理。難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜。難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜。反滲透工藝一般包括反滲透工藝一般包括預(yù)處理預(yù)處理和和膜分膜分離離兩部分兩部分。預(yù)處理可以用物理化學(xué)法，也可以預(yù)處理可以用物理化學(xué)法，也可以用化學(xué)法。用化學(xué)法。所采取的預(yù)處理方法與原水的物理、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)，還與化學(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)。膜裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。制定工藝流程應(yīng)考慮的因素：制定工藝流程應(yīng)考慮的因素：對溶液的分離有不

52、同的質(zhì)量要求。對溶液的分離有不同的質(zhì)量要求。膜元件的使用壽命。膜元件的使用壽命。反滲透工藝中的級與段：反滲透工藝中的級與段：段（段（concentrate staging)：指指膜組件的濃縮液膜組件的濃縮液(濃水濃水)流到下一組膜組件處流到下一組膜組件處理。流經(jīng)理。流經(jīng)n組膜組件，即稱為組膜組件，即稱為n段。段。級級(permeate staging)：指膜組件指膜組件的產(chǎn)品水再經(jīng)下一組膜組件處理。透過液產(chǎn)的產(chǎn)品水再經(jīng)下一組膜組件處理。透過液產(chǎn)品水經(jīng)品水經(jīng)n次膜組件處理，稱為次膜組件處理，稱為n級。級。一級一段的不同方式一級一段連續(xù)式一級一段連續(xù)式一級一段循環(huán)式一級一段循環(huán)式可保證出水水質(zhì)，可

53、保證出水水質(zhì)，但水回收率低但水回收率低可以提高水的回收可以提高水的回收率，但出水水質(zhì)有率，但出水水質(zhì)有可能下降可能下降一級多段連續(xù)式一級多段連續(xù)式水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利于回收其中的有用物質(zhì)。但出水水質(zhì)差。于回收其中的有用物質(zhì)。但出水水質(zhì)差。一級多段循環(huán)式濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。二級五段連續(xù)式第二級第二級六、超過濾六、超過濾（UltrafiltrationUltrafiltration) )1、超過濾與反滲透的異同2、超過濾的原理3、超濾膜及膜組件超濾膜及膜組件4、 超濾的基本工藝流程超濾的基本工藝流程5、 超濾的

54、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域超濾的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域2022-5-25水質(zhì)工程741、超過濾與反滲透的異同超過濾簡稱超濾，它同反滲透一樣，都是利用膜來分離廢水中溶解的物質(zhì)。 兩種方法的共同點(diǎn)在于：兩種過程的動(dòng)力同是溶液的壓力，在溶液的壓力下，溶劑的分子通過薄膜，而溶解的物質(zhì)被阻滯在膜表面上。（1）膜不同：超過濾所用的膜超過濾所用的膜( (超濾膜超濾膜) )較疏較疏松，透水量大，除鹽率低，一般用超過濾松，透水量大，除鹽率低，一般用超過濾分離高分子和低分子有機(jī)物以及無機(jī)離子分離高分子和低分子有機(jī)物以及無機(jī)離子等，能夠分離的溶質(zhì)分子至少要比溶劑的等，能夠分離的溶質(zhì)分子至少要比溶劑的分子大分子大1010倍，在這種系統(tǒng)中

55、滲透壓已經(jīng)不倍，在這種系統(tǒng)中滲透壓已經(jīng)不起作用了。起作用了。反滲透所用的膜反滲透所用的膜 ( (反滲透膜反滲透膜) )致密，透水量致密，透水量低，除鹽率高，具有選擇透過能力，用以低，除鹽率高，具有選擇透過能力，用以分離分子大小大致相同的溶劑和溶質(zhì)，分離分子大小大致相同的溶劑和溶質(zhì)，（2）機(jī)理不同：超過濾的去除機(jī)理主超過濾的去除機(jī)理主要是篩濾作用。在反滲透膜上分離過程要是篩濾作用。在反滲透膜上分離過程伴隨有半透膜、溶解物質(zhì)和溶劑之間復(fù)伴隨有半透膜、溶解物質(zhì)和溶劑之間復(fù)雜的物理化學(xué)作用。雜的物理化學(xué)作用。（3）工作壓力不同：超過濾的工作超過濾的工作壓力低壓力低(0.07(0.070.70.7MPaMPa) )。反滲透反滲透所需的所需的工作壓力高工作壓力高( (大于大于2.82.8MPaMPa) )。超濾裝置與反滲