反滲透膜分離制高純水實(shí)驗(yàn)報(bào)告

反滲透膜分離制高純水實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜し礉B透法制備超純水的工藝流程；掌握反滲透膜分離的操作技能；了解測定反滲透膜分離的主要工藝參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理工業(yè)化應(yīng)用的膜分離包括微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、滲透汽化（PV）和氣體分離（GS）等。根據(jù)不同的分離對象和要求，選用不同的膜過程。反滲透（RO）技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的以壓力為驅(qū)動力的膜分離技術(shù)，它借助外加壓力的作用使溶液中的溶劑透過半透膜而阻留某些溶質(zhì)，是一種分離、濃縮、提純的有效手段。由于反滲透技術(shù)具有無相變、組件化、流程簡單、操作方便、耗費(fèi)低等特點(diǎn)，在諸多水處理技術(shù)中，反滲透被認(rèn)為是最先進(jìn)的方法之一，發(fā)展十分迅速，已廣泛應(yīng)用于海水、苦咸水淡化、工業(yè)污水處理、純水和超純水制備領(lǐng)域。高純水主要在電子工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)以及實(shí)驗(yàn)室分析使用，按國標(biāo)GB/T11446.1-1997規(guī)定，電子級水分為四級，既EW-I、EW-II、EW-III和EW-IV,其電阻率指標(biāo)分別為218MQ*cm、^15MQ*cm、^12MQ*cm、^0.5MQ*cm。反滲透是借助外加壓力的作用使溶液中的溶劑透過半透膜而阻留某些溶質(zhì)，反滲透技術(shù)具有無相變、組件化、流程簡單等特點(diǎn)。反滲透凈水是以壓力為推動力，利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質(zhì)的選擇透過性，從含有多種無機(jī)物、有機(jī)物和微生物的水體中，提取純凈水的物質(zhì)分離過程。其原理圖如下：

a.滲透10b.平衡咸水膜純水—a.滲透10b.平衡咸水膜純水—%C.反滲透咸水膜純水如圖（a）所示，半透膜將純水與咸水分開，水分子將從純水一側(cè)通過膜向咸水一側(cè)透過，結(jié)果使咸水一側(cè)的液位上升，直到某一高度，即滲透過程。圖（b）所示，當(dāng)滲透達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)時(shí)，半透膜兩側(cè)存在一定的水位差或壓力差，此為制定溫度下溶液的滲透壓N。圖（c）所示，當(dāng)咸水一側(cè)施加的壓力P大于該溶液的滲透壓N,可迫使?jié)B透反響，實(shí)現(xiàn)反滲透過程。在高于滲透壓的壓力作用下，咸水中的化學(xué)位升高，超過純水的化學(xué)位，水分子從咸水一側(cè)反向地通過膜透過到純水一側(cè)，使咸水得到淡化，這就是反滲透脫鹽的基本原理。膜的性能是指膜的物化穩(wěn)定性和膜的分離透過性。膜的物化穩(wěn)定性的主要指標(biāo)是：膜材料、膜允許使用的最高壓力、溫度范圍、適用的PH范圍，以及對有機(jī)溶劑等化學(xué)藥品的抵抗性等。膜的分離透過性指在特定的溶液系統(tǒng)和操作條件下，脫鹽率、產(chǎn)水流量和流量衰減指數(shù)。三、主要儀器設(shè)備與實(shí)驗(yàn)裝置流程圖：1.設(shè)備的特點(diǎn)：本裝置將超濾、納濾、反滲透三種卷式膜組件并聯(lián)于系統(tǒng)，并有陰、陽離子混合樹脂交換柱，可用于制備高純水。表1膜組件性能膜組件規(guī)格純水通量面積壓力范圍分離性能反滲透252140-50L/H1.1m2W1.5MPa除鹽率98%納M-N2521A40-501W1.二階鹽除鹽率98%濾3L/H.1m20MPa一階鹽除鹽率50%超M-U2521P40-501W0.截留分子1萬，截留率濾ES10L/H.1m25MPa90%本實(shí)驗(yàn)以自來水為原水，設(shè)計(jì)了預(yù)處理（精餾）、反濾滲透脫鹽、混床樹脂處理等凈化單元，研究了自來水深度處理的反滲透凈水工藝。1）純水制備流程濃縮水系統(tǒng)允許壓力范圍為0T.2Mpa,超過1.2Mpa時(shí)，為保護(hù)膜組件及設(shè)備，壓力保護(hù)器會切斷輸液泵電流。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟（1） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測定不同進(jìn)料流速對膜分離效率的影響，即在同一操作壓力下，改變總進(jìn)料速度，記錄不同的濃縮液流速、透過液流速及出口純水電阻值（2） 注意事項(xiàng)：增壓泵啟動時(shí)，請注意泵前管道充滿液體，以防泵損壞。如發(fā)生上述現(xiàn)象，請立即切斷電源。（3） 實(shí)驗(yàn)步驟：1）開啟房間自來水總閥。2）接通自來水。3）開泵。4） 系統(tǒng)穩(wěn)定約20分鐘后，出口水質(zhì)基本穩(wěn)定（出水電阻率電導(dǎo)值不低于5MQ/CM）,記錄純水電阻值，同時(shí)記錄濃縮液、透過液流量，計(jì)算回收率。5） 在0.5-lMpa內(nèi)改變膜出口閥門開度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)操作壓力。6） 待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄不同壓力下純水電阻值，濃縮液、透過液流量。7） 開啟離子交換樹脂，制備超純水，出水電導(dǎo)值不低于8MQ/CM，最好達(dá)到12MQ/CM。8） 停車時(shí)，先關(guān)閉輸液泵及總電源，隨后關(guān)閉自來水進(jìn)水。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理給水流速Q(mào)f=Qb+Qt純水回收率N=Qt/（Qb+Qt）

Qf、Qb、Qt分別表示平均給水流量、濃縮液流量、透過液流量；N表示純水回收率。膜通量：通常用單位時(shí)間內(nèi)通過單位膜面積的透過物量Jw表示。Jw=V/(SXt)V是膜的透過液體積，S是膜的有效面積，t是運(yùn)行時(shí)間，2521型反滲透膜的有效面積是1.1m2。壓力為0.2MPa,Jw二V/(SXt)=4/1.1*2=1.818ml/(m2*s),同理得壓力為0.5MPa,Jw=8.33/2.2=3.786ml/(m2*s)壓力為0.8MPa,Jw=11.94/2.2=6.059ml/(m2*s)0.813.33 15.10 6.0590.813.33 15.10 6.059室溫：9r；原料水電導(dǎo)率：79.4uS.cm壓力MPa透過液ml/s電導(dǎo)率uS.cm0.355.339.980.57.3310.140.81211.94室溫：9r；原料水電導(dǎo)率：79.4uS.cm壓力 透過液電阻透過物量MPa ml/sMQ*cmml/(m2*s)0.2 415.801.8180.58.33 15.40 3.786透過物量*逶過物量*逶過物量-線性(逶過物量)由曲線圖可以看出，隨著操作壓力的增大，膜通量增大，透過液流量增大。原料水中的雜質(zhì)無法通過滲透膜，所以透過液的電