反滲透技術原理與應用

目錄1.中國水資源現(xiàn)狀2.反滲透和納濾發(fā)展史3.反滲透工作原理4.反滲透純水機標準配置5.影響反滲透膜性能的因素和設計6.反滲透運行故障及診斷、清洗7.不同觀點第一頁，共33頁。問題探討：大家關注過目前我國水資源的現(xiàn)狀如何嗎？第二頁，共33頁。2009年中國多省市大旱第三頁，共33頁。中國水資源現(xiàn)狀中國的水貧窮到什么地步呢？世界銀行的官員預測，在未來的5年內(nèi)“水將像石油一樣在全世界運轉(zhuǎn)”。我國屬于缺水國之列，人均淡水資源僅為世界人均量的1／4，居世界第109位。中國已被列入全世界人均水資源13個貧水國家之一。而且分布不均，大量淡水資源集中在南方，北方淡水資源只有南方水資源的1／4。據(jù)統(tǒng)計，全國600多個城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更為嚴重。目前我國城市供水以地表水或地下水為主，或者兩種水源混合使用，有些城市因地下水過度開采，造成地下水位下降，有的城市形成了幾百平方公里的大漏斗，使海水倒灌數(shù)十公里。由于工業(yè)廢水的肆意排放，導致80％以上的地表水、地下水被污染。第四頁，共33頁。純水制備方法人類從含雜質(zhì)水中獲得純水的傳統(tǒng)方法是蒸餾法。其他工藝如離子交換和電滲析法從1950年開始用于純水制備，近十幾年反滲透膜被廣泛用于海水和苦咸水的脫鹽。反滲透不僅被公認為是比較經(jīng)濟的脫鹽技術，而且也被認為是脫除重金屬、殺蟲劑和其他污染物質(zhì)的好辦法。反滲透也可用于廢水回用和回收排放水中有價值的原料。例如，從染料廢水中回收染料。反滲透也可用于食品飲料工藝。另外，新種類分離膜的發(fā)展也帶動了生物技術和制藥行業(yè)中膜分離工藝的發(fā)展，既節(jié)約了能耗又不會造成產(chǎn)品的熱降解。反滲透膜原理自然界的滲透現(xiàn)象。第五頁，共33頁。反滲透和納濾基礎反滲透和納濾發(fā)展史-上世紀五十年代末~六十年代初膜分離過程分類-微濾(MF),超濾(UF),納濾(NF),反滲透(RO)反滲透和納濾原理第六頁，共33頁。反滲透技術發(fā)展史

1960年美國加利福尼亞大學的洛布(Loeb)與素里拉簡(Sourirtajan)發(fā)明了第一代高性能的非對稱性醋酸纖維素膜，反滲透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。

1961年美國Hevens公司首選提出管式膜組件的制造方法。

1965年美國加利福尼亞大學制造出用于苦咸水淡化的管式反滲透裝置，生產(chǎn)能力為19m3/d。

1970年開發(fā)成功高效芳香聚酰胺中空纖維反滲透膜，使RO膜性能進一步提高。超濾70年代進入工業(yè)化應用后發(fā)展迅速，已成為應用領域最廣的技術。

20世紀80年代后進入工業(yè)應用的膜用滲透汽化進行醇類等恒沸物脫水，由于該過程的能耗僅為恒沸精餾的1/3-1/2，且不使用苯等挾帶劑，在取代恒沸精餾及其它脫水技術具有很大的經(jīng)濟優(yōu)勢。

20世紀90年代出現(xiàn)低壓反滲透復合，為第三代RO膜，膜性能大幅度提高，為RO技術發(fā)展開辟了廣闊的前景。德國GFT公司是率先開發(fā)成功唯一商品GFT膜的公司。90年代初向巴西、德、法、美、英等國出售了100多套生產(chǎn)裝置，其中最大的年產(chǎn)4萬噸無水乙醇的工業(yè)裝置，建于法國。除此之外，用PV法進行水中少量有脫除及某些有機/有機混合物分離，例如水中微含氯有機物分離，MTBE/甲醇分離，近年也有中試規(guī)模的報導。

目前，膜分離技術已在許多領域進行應用，例如，超純水制造、鍋爐水軟化，食品、醫(yī)藥的濃縮，城市污水處理，化工廢液中有用物質(zhì)的回收。

反滲透膜孔徑為0.0001－0.001微米，細菌的直徑為0.4—1.0微米,病毒的直徑為0.02—0.4微米，反滲透膜孔徑是細菌、病毒的幾千分之一，因此只有水分子和比水分子小的微量元素和礦物質(zhì)能通過，而泥沙、鐵銹等大顆粒物質(zhì)被徹底清除；細菌、病毒等大分子物質(zhì)也被濾除，砷、鉛、汞、鉻等重金屬離子，鹵代烴、農(nóng)藥等有害成分，放射性粒子等去除率大于96％以上。

RO是英文reverseosmosis的縮寫

第七頁，共33頁。反滲透工作原理第八頁，共33頁。微濾膜 0.1-1微米超濾膜 6K-100K分子截留率鈉濾膜 150-500分子截留率反滲透膜 50-150分子截留率各類膜分子截留率第九頁，共33頁。膜的種類微濾0.1到10微米細菌和微細的懸浮固體超濾膜0.005到0.05微米,乳化油,顏色,膠體鈉濾膜0.0005到0.005微米糖,染料,界面活性劑,礦物質(zhì)反滲透0.0001到0.001微米,鹽,金屬離子,礦物質(zhì)純水第十頁，共33頁。各種反滲透純水機第十一頁，共33頁。反滲透純水機標準配置第一道μ纖維濾芯過濾水中雜質(zhì)，包括鐵屑、淤泥、毛發(fā)、沙石等個月。..。第二道顆?；钚蕴繛V芯具高性能吸收性，吸附面積大，去除氯、三氯甲烷等化學物質(zhì)及臭味、異色個月第三道壓縮活性炭濾芯可再將水中細微雜質(zhì)、化學物質(zhì)再次精密過濾，保護濾膜個月。第四道逆滲透膜利用逆滲透原理將水中所含無機鹽、重金屬、細菌、病毒等危害人體健康的物質(zhì)和純水分離（以上的去除率）個月。第五道后置式活性炭濾芯可使水分子呈弱堿性，適合人體吸收，并可使水增加活性，甘甜可口個月第十二頁，共33頁。第十三頁，共33頁。反滲透膜截留率圖第十四頁，共33頁。膜片表面結構第十五頁，共33頁。影響反滲透膜性能的因素溫度-溫度升高,通量升高,脫鹽率下降壓力-壓力升高,通量及脫鹽率上升PH值-超過合適PH范圍,都會引起出水惡化鹽濃度-濃度越高,通量及脫鹽率越低回收率-回收率增高,通量及脫鹽率降低第十六頁，共33頁。反滲透系統(tǒng)設計原則進水水質(zhì)(各種離子含量及其他雜質(zhì)含量)合理的通量范圍選擇操作條件(PH值,溫度,進水壓力及回收率)用戶特殊的水質(zhì)要求反滲透膜合理的使用壽命第十七頁，共33頁。反滲透系統(tǒng)設計應避免的問題機械雜質(zhì)的污染-SDI結垢-硬度離子,鐵,鋁及二氧化硅等有機物污染-TOC生物污染-細菌藻類等膜的壓密化-過高的壓力及水錘氧化劑的影響-膜分子結構的徹底破壞第十八頁，共33頁。反滲透水處理系統(tǒng)的構成第十九頁，共33頁。

反滲透預處理

——它是讓您高枕無憂的關鍵成動運行的必要條件具體的預處理設計需要根據(jù)現(xiàn)場情況和膜元件類型確定必須仔細考慮各種要求原水的特點非常重要為確保系統(tǒng)可靠運行，有時需要作小型實驗最后您將心想事成！第二十頁，共33頁。反滲透預處理合適與否的簡單判斷準則清洗頻率預處理是否合理或適度3個月或更長適度1~3個月可能需要加強預處理1個月超過1次確實需要加強預處理第二十一頁，共33頁。反滲透預處理設計考慮因素膜元件種類(醋酸纖維素膜或芳香聚酰胺復合膜)進水水質(zhì)(水源及其變化)進水流量(小型或大型裝置)反滲透的回收率(高回收率意味著需要更好的預處理)后處理設備和要求第二十二頁，共33頁。反滲透元件的進水條件反滲透膜元件類型

進水中氯的濃度-ppm是否能耐受細菌的降解

進水pH進水溫度-℃

CAB0.3~1.0不能5~61~35CPA＜0.1可以4~101~45ESPA＜0.1可以4~101~45ESPA＜0.1可以4~101~45ESNA＜0.1可以4~101~45第二十三頁，共33頁。

預處理中考慮的反滲透結垢成分

結垢成份在下列進水情況下需要預處理，包括添加阻垢劑、分散劑CaCO3濃水LSI值＞0，pH值較高，溫度較高CaSO4濃度積/溶度積＞100%，Ca+SO4＞250ppmBaSO4濃度積/溶度積＞100%，Ba＞50ppbSrSO4濃度積/溶度積＞100%，Sr＞2ppmFe＞0.3ppm第二十四頁，共33頁。反滲透污染物懸浮固體普遍存在于地表水和廢水中尺寸＞1微米(膠體可能會小于1微米)在未攪拌溶液中能懸浮狀態(tài)沉積下來(膠體會保持懸浮狀態(tài))預處理后必須將下列指標降低至濁度＜1NTU15分鐘SDI值＜5第二十五頁，共33頁。膠體污染物普遍存在于地表水或廢水中污染物主要存在于反滲透系統(tǒng)的前端尺寸＜1微米在未攪拌溶液中微粒會保持懸浮狀態(tài)可以是有機或無機成份組成的單體或復合化合物無機成份可能是硅酸、鐵、鋁、硫有機成份可能是單寧酸、木質(zhì)素、腐殖物預處理后必須將下列的指標降低至：濁度＜1NTU15分鐘SDI值＜5第二十六頁，共33頁。有機污染物污染物主要存在于反滲透系統(tǒng)的前端普遍存在于地表水或廢水中被吸收附著在膜表面天然腐殖有機物來源于植物腐爛物且常帶電荷缺乏明確的TOC(總有機碳)含量規(guī)定進水中TOC含量為2ppm時應引起注意具有電中性表面的LFC1膜及CAB膜可能更適用第二十七頁，共33頁。5.4生物污染普遍存在于地表水或廢水中開始時易在反滲透前端形成污染物，隨后擴展及整個反滲透系統(tǒng)通常污染物為細菌、生物膜、藻類、真菌警戒含量為每毫升10000cfu(菌落生成單位)必須控制生物活性CAB膜由于其對余氯的耐受性較好，因而可能更適用第二十八頁，共33頁。3.反滲透系統(tǒng)的故障診斷和運行數(shù)據(jù)的標準化

生活就像一盒夾心巧克力，你無法預計你可能會發(fā)現(xiàn)什么?！⒏收齻鞯诙彭?，共33頁。.1反滲透系統(tǒng)的故障及其診斷

確定問題：您的反滲透系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)不正常？您的反滲透系統(tǒng)是不是正常停機中停用時間過長？您的反滲透預處理或化學加藥系統(tǒng)是否正常？確定您是否在適當?shù)倪M水溫度、TDS或這pH條件下使用？確定您的水流量和水回收率是否適當？確定壓降(進水—濃水)是否正常？確定所有的儀器儀表是否校準？對產(chǎn)水流量和產(chǎn)水水質(zhì)進行標準化。逐段及逐個壓力容器測量產(chǎn)水水質(zhì)。檢查每只壓力容器密封件有無損壞。檢測反滲透進水的保安過濾器是否含有污染物？檢測反滲透膜元件是否被污染或被損壞。采樣并分析反滲透進水、濃水和各段產(chǎn)水及總產(chǎn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)。將分析所得水質(zhì)數(shù)據(jù)與反滲透設計的計算值相比較。以標準化后產(chǎn)水水質(zhì)、流量及壓降的變化為基礎，確定可能的污染物。對預測的污染物及垢質(zhì)進行清洗。分析清洗液中所含的污染物以及清洗液的顔色和pH值變化。將反滲透膜元件送出進行非破壞性的分析，并確定清洗方案。最后的手段是進行膜元件解剖分析和實驗分析以確定污染物。第三十頁，共33頁。.4反滲透故障診斷一覽表可能的原因

可能的發(fā)生地點

進水與濃水間壓降

產(chǎn)水流量

鹽透過率

金屬氧化物第一段正?；蛟黾咏档驼；蛟黾幽z體污染第一段正?；蛟黾咏档驼；蛟黾咏Y垢最后一段增加降低增加生