膜分離技術(shù)完

膜分離技術(shù)知識點：膜分離過程的分類及定義，膜分離機理，膜分離理論，膜材料，膜組件，膜分離過程的應(yīng)用實例。重點：膜分離過程的分類，概念，實質(zhì)及其適用范圍。膜污染的原因及常規(guī)處理方法，膜分離機理的毛細管流動模型和溶解擴散模型，傳遞理論中過濾模型和濃差極化問題，超濾器的型式及其方式。難點：膜分離機理和傳遞理論。

目錄1.膜分離概述2.膜的分類膜分離概述3.膜分離技術(shù)的發(fā)展歷史4.膜分離機理5.膜分離組件與設(shè)備6.膜污染、防治與清洗7.膜分離技術(shù)的應(yīng)用8.膜分離技術(shù)的展望與趨勢9.各種膜分離技術(shù)介紹1.膜分離概述定義：在一種流體相內(nèi)或兩種流體相之間，有一薄層凝聚相物質(zhì)將流體相分隔成兩部分。凝聚相：固態(tài)或液態(tài)流體物質(zhì)：液態(tài)或氣態(tài)膜分離技術(shù)的特點

膜過程一般較簡單

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；設(shè)備體積小

裝置、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、適用范圍廣、處理效率高等特點；膜分離技術(shù)的特點

經(jīng)濟性好；節(jié)能、高效、無二次污染

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。分離系數(shù)較大膜分離技術(shù)的特點

常溫下可連續(xù)操作、實現(xiàn)集成膜分離過程在常溫下進行，因而特別適于對熱敏性物料，如果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮；各種膜分離過程的簡介

按驅(qū)動力不同而劃分壓力差：微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體分離濃度差：滲析、滲透汽化、乳化液膜電化學(xué)勢，電滲透：電滲析、EDI常用膜分離技術(shù)的基本特征原理

ROmembraneNFmembraneUFmembraneMFmembrane原理動漫

膜分離的應(yīng)用領(lǐng)域

（1）化學(xué)/染料工業(yè)

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、純化甘油/己內(nèi)酰胺/苯/染料活性劑等有機化工原料的回收汽車/儀表及其它工業(yè)涂漆的濃縮回收（2）食品/飲料工業(yè)

啤酒/果酒/黃酒/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、鳳梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的脫水濃縮葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香氣味的濃縮保留豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/單糖/多糖溶液的澄清與濃縮乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脫鹽與濃縮蔬菜抽提汁/西紅柿汁的脫水濃縮

（3）制藥/生物工程

抗生素、維生素、有機酸、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)、多糖制備過程中細胞碎片的剔除抗生素、氨基酸、維生素、有機酸、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中成藥、保健品口服液的澄清除菌過濾動物血漿、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、細胞收集等分離過程（4）空氣過濾

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、味精等的回收干燥過程中PVC、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

其他一切有關(guān)的粉塵收集及空氣除塵過程

（5）水處理

飲用純水（太空水）的制備

醫(yī)藥工業(yè)中注射用水/洗瓶水及其他無菌水的制備

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

制造業(yè)中終端洗滌水的制備

飲用水純化/苦堿水脫鹽/海水淡化

廢水循環(huán)與再生利用（零排放）

BOD/COD的最小化

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

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

紡織印染廢水的處理及絲光廢水的回收利用

納濾在工業(yè)上的應(yīng)用-----------------------------2.膜分離材料分類膜的種類膜材料的種類表征膜性能的參數(shù)

膜的種類根據(jù)膜的材質(zhì)固體膜液體膜根據(jù)材料來源天然膜合成膜無機材料膜有機高分子膜根據(jù)膜的結(jié)構(gòu)多孔膜致密膜離子交換膜滲析膜微孔過濾膜超過濾膜反滲透膜滲透汽化膜氣體滲透膜根據(jù)膜的功能

固體膜根據(jù)膜斷面的物理形態(tài)根據(jù)固體膜的形態(tài)對稱膜不對稱膜復(fù)合膜平板膜管式膜中空纖維膜卷式膜膜材料種類高分子分離膜材料纖維素衍生物類聚砜類聚酰胺類聚酰亞胺類聚酯類聚烯烴類乙烯類聚合物含硅聚合物含氟聚合物甲殼素類無機膜致密膜多孔膜致密的金屬膜致密的固體電解質(zhì)膜致密的“液體充實固體化”動態(tài)原位形成的致密膜Pd膜及Pd合金膜Ag膜及Ag合金膜氧化鋯膜復(fù)合固體氧化膜多孔負載膜多孔金屬膜，多孔不銹鋼膜多孔Ni膜，多孔Ag膜，多孔Pd膜，多孔Ti膜多孔陶瓷膜，包括Al2O3膜，SiO2膜，ZrO2膜，TiO2膜（多孔玻璃膜分子篩膜，包括碳分子篩）具體分類種類具體分類纖維素衍生物類再生纖維素，硝酸纖維素，二醋酸纖維素，三醋酸纖維素，乙基纖維素，其他纖維素衍生物聚砜類雙酚A型聚砜，聚芳醚酚，酚酞型聚醚酚，聚醚酮聚酰胺類脂肪族聚酰胺，聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，交聯(lián)芳香聚酰胺聚酰亞胺類脂肪族二酸聚酰亞胺，全芳香聚酰亞胺，含氟聚酰亞胺聚酯類滌綸，聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯聚烯烴類聚乙烯，聚丙烯，聚4-甲基-1-戊烯乙烯類聚合物聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚偏氯乙烯含硅聚合物聚二甲基硅氧烷，聚三甲基硅氧烷含氟聚合物聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯甲殼素類無膜性能分離性能：對物質(zhì)選擇透過的能力透過性能：在一定分離率下，愈大愈好物理、化學(xué)穩(wěn)定性：耐熱性、耐酸堿性、抗氧化性、抗微生物分解性、親水性、表面吸附性、機械強度等經(jīng)濟性：取決于膜材料、膜制造工藝表征膜性能的參數(shù)孔的性質(zhì)水通量耐壓能力pH適用范圍對熱和溶劑的穩(wěn)定性截留分子量分布膜科學(xué)的發(fā)展史膜工業(yè)的發(fā)展史3.膜分離技術(shù)的發(fā)展歷史年代科學(xué)家主要內(nèi)容1748AbbeNollet水能自發(fā)地穿過豬膀胱進入酒精溶液，發(fā)生滲透現(xiàn)象1827Dutrochet名詞滲透作用（Osmosis）的引入1831J.V.Mitchell氣體透過橡膠膜的研究1855Fick發(fā)現(xiàn)了擴散定律，至今用于通過膜的擴散；制備了早期的人工半滲透膜1861～1966Graham發(fā)現(xiàn)氣體通過橡皮有不同的的滲透率，發(fā)現(xiàn)滲析（Dialysis）現(xiàn)象1860～1977Van‘tHoff，Tranbe，Preffer滲透壓定律1906Kahlenbery觀察到烴/乙醇溶液選擇透過橡膠薄膜1917Kober引入名詞滲透氣化（Pervaporqtion）膜科學(xué)的發(fā)展史1911DonnanDonnan分布定律。研究了分子帶電荷體的形成，電荷分布，Donnan電滲析和伴生傳遞的平衡現(xiàn)象1922ZsigmondyBachmanFofirol..etc微孔膜用于分離極細粒子、初期的超濾和反滲透（膜材料為賽璐玢和再生纖維）1920Mangold，Michaels.Mobain..etc用賽璐玢和消化纖維素膜觀察了電解質(zhì)和非電解質(zhì)的反滲透現(xiàn)象1930Teorell，Meyer，Sievers進行了膜電勢的研究，是電滲析和膜電極的基礎(chǔ)1944WilliamKolff初次成功使用了人工腎1950Juda，Mcrae合成膜的研究，發(fā)明了電滲析，微孔過濾和血液透析等分離工程1960Loeb-Sourirajan相轉(zhuǎn)化法制出了非對稱反滲透膜1968N.N.Li發(fā)明了液膜1980Cadotte制出了界面反應(yīng)聚合復(fù)合膜續(xù)表：分離過程年代目前主要廠商應(yīng)用微濾1925MilliporeCorp，Pallcorp.，AsahiChemical微電子、醫(yī)學(xué)、食品、化工等電滲析1960OonicsIns.，TokuyamaSoda，AsahiGlass苦咸水脫鹽、水分解、氯堿工業(yè)反滲透1965FilmTech./DOW，Hydronautics/Nitto，Torray，DduPont海水脫鹽、飲用水生產(chǎn)、食品工業(yè)、造紙工業(yè)等滲析1965Enka/AKZO，Gambro，AsahiChemical血液滲析、工業(yè)廢液等超濾1970AmiconCorp.，KochEng.Inc.，NittlDenko制藥工業(yè)、乳品工業(yè)等氣體分離1980Permea/AirProd.，UbeInd.，Hoechst/Celanese醫(yī)療、燃燒過程等滲透汽化1990GFTGmbH無水乙醇生產(chǎn)膜工業(yè)的發(fā)展史4.膜分離機理和傳遞理論

優(yōu)先吸附-毛細管流動模型溶解-擴散模型孔模型氫鍵模型

擴散滲析（diffusiondialysis）1、滲析：把水溶液中溶質(zhì)透過半透膜而溶質(zhì)被截留的現(xiàn)象稱為滲析。 半透膜：起滲析作用的薄膜，對溶質(zhì)具有選擇性。半透膜的發(fā)展：動物的膀胱膜、腸膜、羊皮紙；離子交換膜：陽離子交換膜、陰離子交換膜

2、擴散滲析的原理

利用離子交換膜的選擇透過性，以濃度差為推動力來實現(xiàn)酸與鹽或者堿與酸的分離。擴散滲析回收酸原理示意圖(1)—原液室；(2)—回收液室；A—陰離子交換膜殘液/滲析液H2O回收液/擴散液廢酸液A（2）（1）H+H+SO42-H+H+SO42-Fe2+SO42-

擴散滲析法回收酸的原理⑴為原液室，⑵為回收室，向⑴室自下而上引入料液(H2SO4和FeSO4的混合液)，另向⑵室自上而下引入水流。由于⑴室中的酸及鹽的濃度較大，其中的Fe2＋、H＋、SO42-均有向⑵室擴散的趨勢，因陰離子交換膜對離子具有選擇透過性，只允許陰離子SO42-通過而不讓陽離子透過，所以Fe2＋受到陰膜的阻擋而不能進入⑵室，而H＋則因性質(zhì)特殊，其水合離子半徑小，遷移速度快，也能跟隨SO42-一起進入⑵室，以保持溶液的電中性。這樣，⑴室中的H2SO4就不斷擴散進入(2)室，而FeSO4被阻擋在⑴室中，從而實現(xiàn)了酸與鹽的分離。

3、優(yōu)缺點：優(yōu)點：能耗小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不需要對膜進行酸堿再生，分離過程中不需要加入其它化學(xué)藥劑。缺點滲析速度慢，分離效率低。

4、應(yīng)用：在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最為廣泛，主要的用途是血液滲析法（又稱為人工腎），此外還有人工肺。在工業(yè)方面的應(yīng)用從鋼鐵工業(yè)酸洗廢液中回收硫酸及在其它廢酸液中回收硝酸等；從化工廠人造絲漿壓液中回收NaOH

反滲透（RO）

ReverseOsmosis1、概述2、反滲透基本原理3、反滲透膜及其透過機理4、反滲透裝置5、反滲透工藝流程1、概述反滲透是一項高新膜分離技術(shù)，其孔徑很小，大都≤10×10–10（10A），它能去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機物，如細菌、病毒、熱源等。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)用于生物、醫(yī)學(xué)工程。

特點常溫條件下，可以對溶質(zhì)和水進行分離或濃縮，因而能耗低；雜質(zhì)去除范圍廣，可去除無機鹽和各類有機物雜質(zhì)；較高的水回用率；

分離裝置簡單，容易操作和維修。應(yīng)用范圍太空水、純凈水、蒸餾水等制備；

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；

化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備；

鍋爐補給水除鹽軟水；

海水、苦咸水淡化；

造紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。2、反滲透的原理滲透和反滲透原理示意圖半透膜開始時兩邊液面相同由于濃度差存在，半透膜又不允許溶質(zhì)通過，所以水透過膜，使?jié)馑贿呉好嫔?，產(chǎn)生滲透壓在濃水邊加壓，當(dāng)壓力超過滲透壓時，則水透過半透膜，即反滲透，實現(xiàn)凈化過程。

一種只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的膜稱為半透膜。當(dāng)把溶劑和溶液(或把兩種不同濃度的溶液)分別置于此膜的兩側(cè)時，純?nèi)軇⒆匀淮┻^半透膜而自發(fā)地向溶液(或從低濃度溶液向高濃度溶液)一側(cè)流動，這種現(xiàn)象叫做滲透。此H稱為該溶液的滲透壓Π

。Π=iRTc

若在溶液的液面上再施加一個大于Π

的壓力P時，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，這就是所謂的反滲透。

凡基于此原理所進行的濃縮或純化溶液的分離方法，一般稱之為反滲透工藝。

反滲透是滲透的一種反向遷移運動，它主要是在壓力推動下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的濟劑與溶質(zhì)分開。3．反滲透膜及其透過機理（1）對反滲透膜的性能要求選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高；機械強度好，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，成本低。（2）反滲透膜的分類按成膜材料可分為有機膜和無機高聚物膜；按膜的形狀可分為平板狀、管狀、中空纖維狀膜；按膜結(jié)構(gòu)可分為多孔性和致密性膜，或?qū)ΨQ牲(均勻性)和不對稱性(各向異性)結(jié)構(gòu)膜；按應(yīng)用對象可分為海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于廢水處理、分離提純等的膜。1）醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)及性能①膜的結(jié)構(gòu)醋酸纖維素是沒有強烈氫鍵的無定形鏈狀高分子化合物。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，然后再經(jīng)蒸發(fā)、冷水浸漬、熱處理，即可得到醋酸纖維素(celluloseacetate,CA)膜。外觀為乳白色、半透明，有一定的韌性，膜厚l00－250

m。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。CA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在制膜過程中先后被除去，膜中僅含水分。醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99％表皮層，孔徑（8－10）×10－10m過渡層，孔徑200×10－10m多孔層，孔徑（1000－4000）×10－10m1%顯微鏡下膜的照片在相對濕度為100％時，膜的含水量高達60％，其中表皮層只含10％－20％，且主要是以氫鍵形式結(jié)合的所謂一級結(jié)合水和少量的二級結(jié)合水。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管水，此層中含水率較高。正由于膜中存在這幾種不同性質(zhì)的水，決定了CA膜具有良好的脫鹽性能和適宜的透水性能。膜必須保存在水中。②CA膜的性質(zhì)（a）膜的方向性：由于CA膜是一種不對稱膜，因此，在進行反滲透時，必須保持表層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能倒置，否則達不到處理的目的。（b）選擇透過性：CA膜對無機電解質(zhì)和有機物具有選擇透過性。對電解質(zhì)，離子價越高，或同價離子水合半徑越大，則脫除效果越好。陽離子的脫除順序為：Sr2+>Ba2+>Li+>Na+>K+。陰離子的脫除順序為：檸檬酸根>酒石酸根>SO42->CH3COO->Cl->Br->NO3->I->SCN-。對有機物，一般是水溶性好的、非解離性的、分子量小的脫除效果較差。而解離性大的、分子量大于200的有機物，則脫除效果較好。對同一類有機物，隨分子量增大，脫除效率增加。對同分子量有機物，隨分子支鏈的增加，脫除效果變得更好。（c）壓密效應(yīng)：CA膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少25％―50％，同時，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恢復(fù)。（d）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pH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pH4.5－5.2時最低。優(yōu)先吸附--毛細孔流動模型

溶液的表面吸附：液體中溶有不同種類物質(zhì)時，其表面張力的變化不同。溶質(zhì)的分散是不均勻的，即溶質(zhì)在溶液表層中的濃度與溶液內(nèi)部的濃度不同。表面張力降低，正吸附表面張力升高，負吸附優(yōu)先吸附--毛細孔流動模型優(yōu)先吸附：表面張力可引起溶質(zhì)在兩界面上正的或負的吸附，實際上是溶液中某一成分優(yōu)先吸附在界面上。

優(yōu)先吸附的狀態(tài)與界面的物化作用力大小有關(guān)。該理論把反滲透膜看作一種微細多孔結(jié)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。當(dāng)水溶液同膜接觸時，膜表面優(yōu)先吸附水分子，在界面上形成一層不含溶質(zhì)的純水分子層，其厚度視界面性質(zhì)而異，或為單分子層或為多分子層。在外壓作用下，界面水層在膜孔內(nèi)產(chǎn)生毛細管流連續(xù)地透過膜。優(yōu)先吸附--毛細孔流動模型溶解擴散模型

具體過程包括：①溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解。②溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用，它們在各自化學(xué)位差的推動下僅以分子擴散方式（不存在溶質(zhì)和溶劑的對流傳遞）通過反滲透膜的活性層。③溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。氫鍵模型氫鍵理論：膜中由于氫鍵和范德華力作用，存在兩個部分：晶相區(qū)域（牢固結(jié)合、平行排列）：水和溶質(zhì)不能進入非晶相區(qū)域（完全無序排列）：溶劑水充滿其中水與羰基上的氧原子形成氫鍵構(gòu)成所謂的“結(jié)合水”結(jié)合水：有序擴散方式遷移，不斷改變形成氫鍵的位置來通過膜。普通水：孔穴擴散方式遷移通過孔的中央氫鍵模型在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點——羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并隨之移到下一個活化點并形成新的氫鍵。板框式膜組件卷式膜組件管式膜組件中空纖維膜組件

膜分離設(shè)備流程圖5.膜分離組件與設(shè)備（1）板框式反滲透膜組件裝配圖進水透過水濃縮水耐壓容器透水板半透膜板框式膜組件工作過程示意圖特點：結(jié)構(gòu)簡單，體積比管式的小。缺點：裝卸復(fù)雜，單位體積膜表面積小。（2）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)示意圖特點:水力條件好，安裝、清洗、維修比較方便。能耐高壓，可以處理高粘度的原水。缺點是膜的有效面積小，裝置體積大，而且兩端要較多的聯(lián)結(jié)裝置。淡水淡水膜表皮層玻璃纖維管進水束式外壓式膜組件1－檔圈；2－集水密封環(huán)；3－聚氯乙烯燒結(jié)板；4－錐形多孔橡膠塞；5－密封管接頭；6－進水口；7－殼體；8－橡膠膽；9－出水口；10－膜元件；11－網(wǎng)套；12－O形密封圈；13－檔圈槽；14－淡水出口（3）螺旋卷式反滲透膜組件密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，上下兩層膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水濃水進水螺旋卷式膜組件組合示意圖膜組件的組裝示意圖進水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過液濃縮液工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置的膜組件之間的連接螺旋卷式反溶透裝置的特點：結(jié)構(gòu)緊湊，單位容積的膜面積大。處理能力高，占地面積小，操作方便。缺點是不能處理含有懸浮物的液體，原水流程短，壓力損失大，濃水難于循環(huán)以及密封長度大，清洗、維修不方便，易堵塞。（4）中空纖維式反滲透膜組件中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。中空纖維外徑50―200

m，內(nèi)徑25

42

m。將數(shù)萬至數(shù)十萬根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)覆以保護性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束兩端用環(huán)氧樹脂加固。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。將整個膜束裝在耐壓筒內(nèi)。中空纖維反滲透組件簡圖

進水濃水透過水多孔進水管濃水出口淡水出口密封中空纖維膜外徑50－200μ內(nèi)徑25－42μ密封耐壓容器中空纖維反滲透組件簡圖

進水濃水透過水多孔進水管濃水出口淡水出口密封中空纖維膜外徑50－200μ內(nèi)徑25－42μ密封耐壓容器（4）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：單位體積膜表面積大。制造和安裝簡單，不需要支撐物。缺點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。難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜。各種膜組件的優(yōu)缺點比較

組件優(yōu)點缺點板框式保留體積小，操作費用低的壓力降，液流穩(wěn)定，比較成熟投資費用大，大的固含量會堵塞進料液通道，拆卸比清潔管道更費時間螺旋卷式設(shè)備投資低，操作費用也低，單位體積中所含過濾面積大，換新膜容易料液需經(jīng)預(yù)處理，壓力降大，易污染，難清洗，液流不易控制管式易清洗，單根管子容易調(diào)換，對液流易控制，無機組件可在高溫下用有機溶劑進行操作并可用化學(xué)試劑來消毒高的設(shè)備投資和操作費用，保留體積大，單位體積中所含有過濾面積較小，壓力降大中空纖維式保留體積小，單位體積中所含過濾面積大，可以逆流操作，壓力較低，設(shè)備投資低料液需要預(yù)處理，單根纖維管損壞時，需調(diào)換整個組件，不夠成熟5．反滲透工藝流程反滲透工藝一般包括預(yù)處理和膜分離兩部分。預(yù)處理可以用物理化學(xué)法，也可以用化學(xué)法。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)，還與膜裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。制定工藝流程應(yīng)考慮的因素：對溶液的分離有不同的質(zhì)量要求。膜元件的使用壽命。反滲透工藝中的級與段：段（concentratestaging)：指膜組件的濃縮液(濃水)流到下一組膜組件處理。流經(jīng)n組膜組件，即稱為n段。級(permeatestaging)：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)品水經(jīng)n次膜組件處理，稱為n級。一級一段的不同方式一級一段連續(xù)式一級一段循環(huán)式可保證出水水質(zhì)，但水回收率低可以提高水的回收率，但出水水質(zhì)有可能下降一級多段連續(xù)式水回收率高，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。一級多段循環(huán)式濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。二級五段連續(xù)式第二級超過濾（Ultrafiltration)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4、超濾的基本工藝流程5、超濾的特點及應(yīng)用領(lǐng)域1、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)。兩種方法的共同點在于：兩種過程的動力同是溶液的壓力，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。兩者區(qū)別在于：（1）膜不同：超過濾所用的膜(超濾膜)較疏松，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物以及無機離子等，能夠分離的溶質(zhì)分子至少要比溶劑的分子大10倍，在這種系統(tǒng)中滲透壓已經(jīng)不起作用了。反滲透所用的膜(反滲透膜)致密，透水量低，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)，（2）機理不同：超過濾的去除機理主要是篩濾作用。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)雜的物理化學(xué)作用。（3）工作壓力不同：超過濾的工作壓力低(0.07－0.7MPa)。反滲透所需的工作壓力高(大于2.8MPa)。超濾裝置與反滲透裝置類似，目前我國試驗研究及生產(chǎn)中普遍用管式裝置。

超濾又稱為超過濾，通過膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進行選擇性分離。當(dāng)液體混合物在一定壓力下流經(jīng)膜表面時，小分子溶質(zhì)透過膜（稱為超濾液），而大分子物質(zhì)則被截留，使原液中大分子濃度逐漸提高（稱為濃縮液），從而實現(xiàn)大、小分子的分離、濃縮、凈化的目的。

用于去除廢水中大分子物質(zhì)和微粒（分子量>500）。超濾截留大分子物質(zhì)的機理是：膜表面的孔徑機械篩分作用；膜孔阻塞、阻滯作用；膜表面及膜孔對雜質(zhì)的吸附作用。2、超濾的原理進口料液透過膜的溶液超濾膜出口溶液被截留物質(zhì)透過膜的物質(zhì)超過濾原理示意圖3．超濾膜及膜組件

超濾膜

一般用于制備反滲透膜的材料也可用于制備超濾膜，只是制膜液的組分配比和成膜工藝不同。超濾膜有多種，最常用的是：醋酸纖維素膜、聚砜膜。

超濾膜組件：有板式、管式、卷式和中空纖維式四種。中空纖維超濾膜設(shè)備

4．超濾的基本工藝流程

重過濾操作：常用于小分子和大分子的分離。

間歇操作：常用于小規(guī)模生產(chǎn)。從保證膜透過通量來看，這種方式效率最高，因為膜始終可保證在最佳濃度范圍內(nèi)進行操作。在低濃度時，可得到很高的膜透過通量。

連續(xù)操作：常用于大規(guī)模生產(chǎn)。由于需要分離物料的生產(chǎn)量常比控制濃差極化所需的最小流量還小，因此運行時采用部分循環(huán)方式，而且循環(huán)量常比料液量大得多。5、超濾的特點及應(yīng)用領(lǐng)域特點

分離過程在常溫和較低壓力的條件下進行，能耗低，不需加熱，不需加藥即可達到分離、濃縮、分離、純化分級的目的。裝置結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，附屬設(shè)備少，易于擴容和增加組件。裝置操作簡單，啟動快，易于維護，容易控制。應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)廢水的處理

城市污水處理

飲用水的生產(chǎn)

蛋白質(zhì)的過濾、回收

果汁的澄清

食用油精練

醫(yī)藥產(chǎn)品的除菌

激素的提取

酒類釀制

電泳涂漆廢水中涂料的回收

可用超濾處理的工業(yè)廢水：電泳涂漆廢水含油廢水（如油田含油污水、金屬加工用乳化廢液、含油清洗廢水等）攝影顯影液廢水造紙工業(yè)廢水（如亞硫酸紙漿廢液、漂白廢水、紙張上色廢水等）紡織工業(yè)廢水（如羊毛清洗廢水、染料廢水、退漿廢水、滌綸纖維油劑廢水等）光學(xué)玻璃研磨排水放射性廢水食品工業(yè)廢水，回收蛋白質(zhì)、淀粉等。電滲析（electrodialysis，簡稱ED）

1．電滲析的基本原理電滲析是在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性(即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過），而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過程。從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純的一種膜過程。++++++陽極－－－－－－陰極Cl-Na＋陽膜陽極室Cl-Cl-Cl-Na＋Na＋Cl-Na＋Na＋Cl-Cl-Na＋Na＋濃縮室淡化室濃縮室陰極室陰膜陽膜陰膜電滲析過程原理圖陽極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：2．離子交換膜離子交換膜具有與離子交換樹脂相同的組成，含有活性基團和能使離子透過的細孔。常用的離子交換膜按其選擇透過性可分為陽膜、陰膜、復(fù)合膜等數(shù)種。陽膜(cationexchangemembrane)含有陽離子交換基團，在水中交換基團發(fā)生離解，使膜上帶有負電，能排斥水中的陰離子，吸引水中的陽離子并使其通過。陰膜(anionexchangemembrane)含有陰離子交換基團，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。復(fù)合膜復(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，具有方向性的電阻。當(dāng)陽膜面朝向陰極，陰膜面朝向陽極時，正、負離子都不能透過膜，顯示出很高的電阻。當(dāng)膜的朝向與上述相反時，膜電阻降低，膜兩側(cè)相應(yīng)的離子進入膜中。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的薄膜，其所以具有選擇透過性主要是由于膜上孔隙和膜上離子基團的作用。膜上孔隙的作用是，在膜的高分子鍵之間有一足夠大的孔隙，以容納離子的進出和通過。是離子通過膜的大門和通道。膜上離子基團的作用是，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。在水溶液中，膜上的活性基因會發(fā)生解離作用，解離所產(chǎn)生的離子(或稱反離子）進入溶液。于是，在膜上就留下了帶有一定電荷的固定基團。存在于膜微孔中的帶一定電荷的固定基團，好比在一條狹長的通道中設(shè)立的一個個關(guān)卡或“警衛(wèi)”，以鑒別和選擇通過的離子。離子交換膜為什么具有選擇透過性呢？注意：離子交換膜的作用并不是起離子交換的作用，而是起離子選擇透過性作用。離子交換膜功能示意圖

3、電滲析器電滲析器由膜堆、極區(qū)和夾緊裝置三部分組成。膜堆位于電滲析器的中部，由陽膜、濃（或淡）水室隔板、陰膜、淡（濃）水室隔板交替排列成濃水室和淡水室。極區(qū)位于膜堆兩側(cè)，包括電極、極水框和保護室，其作用是供給電滲析器直流電，將原水導(dǎo)入膜堆的配水孔，將淡水和濃水排出電滲析器，并通入和排出極水。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，也可采用液壓壓緊。

（1）電滲析器的組裝電滲析器的組裝依其應(yīng)用不同而有所不同。其組裝的情況是用級和段來表示的。級：一對正、負電極之間的膜堆稱為一級。段：具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段。電滲析器的組裝示意圖（2）電滲析器的級與段一級一段一級兩段兩級一段兩級兩段一對正、負電極之間的膜堆稱為一級具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段（3）實際應(yīng)用的電滲析器

4、電滲析在廢水處理中的應(yīng)用目前，電滲析在廢水處理實踐中應(yīng)用最普遍的有：⑴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，從中回收化學(xué)藥品，已得到工業(yè)應(yīng)用。⑵從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉。⑶從酸洗廢液中制取硫酸和沉淀重金屬離子。⑷電鍍廢水和廢液處理，含Cd2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+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。⑸從放射性廢水中分離放射性元素，然后將其濃縮液掩埋。

濃差極化膜污染6.膜的污染、防治及清洗濃差極化當(dāng)溶質(zhì)向膜面的流動速度與濃度梯度使溶質(zhì)向本體溶液擴散速度達到平衡時，在膜面附近形成一個穩(wěn)定的濃度梯度區(qū)，這一區(qū)域稱為濃度極化邊界層，這一現(xiàn)象稱為濃差極化。濃差極化形成圖解濃差極化特性

1）它是一個可逆過程。只有在膜過程運行中產(chǎn)生存在，停止運行，濃差極化逐漸消失。2）它與操作條件相關(guān)，可通過降低膜兩側(cè)壓差，減小料液中溶質(zhì)濃度，改善膜面流體力學(xué)條件，來減輕濃差極化程度，提高膜的透過流量。濃差極化的危害膜表面溶質(zhì)濃度增加，透過膜的流量也增加界面上滲透壓增加，透水率降低局部濃度增高，部分溶質(zhì)飽和，晶析沉積膜污染

膜污染是指處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子、由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產(chǎn)生透過流量與分離特性的不可逆變化的現(xiàn)象。膜污染特性◆

一旦料液與膜接觸，膜污染即開始；即，由于溶質(zhì)與膜之間相互作用產(chǎn)生吸附，開始改變膜特性。而對于超濾，若膜材料選擇不合適，此影響相當(dāng)大，與初始純水透水率相比，可降20%到40%?！?/p>

操作運行開始后，由于濃差極化產(chǎn)生，尤其在低流速、高溶質(zhì)濃度情況下，在膜面達到或超過溶質(zhì)飽和溶解度時，便有凝膠層形成，導(dǎo)致膜透過通量的急劇降低，且不依賴于所加壓力。膜分離技術(shù)應(yīng)用中需注意的幾個問題

膜材料的選擇膜孔徑或截留分子量的選擇

膜結(jié)構(gòu)選擇

組件結(jié)構(gòu)選擇

溶液pH控制

溶液溫度影響

溶質(zhì)濃度，料液流速與壓力的控制膜材料選擇幾種聚合物濾膜對蛋白質(zhì)的吸附性

聚合物種類lgG吸附量(mg/cm2)

牛血清蛋白吸附量(mg/cm2)

親疏水性

聚醚砜/聚砜（UF）1.05

203.6

疏水

再生纖維素（UF）0.1-0.2

43.2-56.5

親水CA（UF）0.37

50.4

親水改性PVDF（MF）0.04

親水PVDF(MF)3.0

2.0

CA（MF）5.0

5.0

親水尼龍（MF）

126

31

荷電膜結(jié)構(gòu)的選擇不對稱膜對稱膜中空纖維超濾膜結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)皮層中空纖維超濾膜的優(yōu)點★

膜的裝填密度大，組件結(jié)構(gòu)緊湊?！镉捎诹弦毫鹘?jīng)中空纖維內(nèi)孔，所以料液分配均勻，流速較高，有利于克服濃差極化;★可很容易地把膜組件裝入或卸出膜設(shè)備?！?/p>

由于內(nèi)、外表面上的孔徑差別較大，且無中間海綿層(雙皮層膜有)所以透過內(nèi)表皮層的分子，不會被外皮層截留，產(chǎn)生堵塞與吸留的可能性小?！镉捎谀z層形成僅發(fā)生在內(nèi)表面，所以可用反沖洗來有效地清除。中空纖維超濾膜結(jié)構(gòu)單內(nèi)皮層雙皮層組件結(jié)構(gòu)選擇項目中空纖維管式板框式卷式結(jié)構(gòu) 自承式有支撐管有支撐板有支撐網(wǎng)料液的流向在管外環(huán)繞從管內(nèi)流過流道層流道層流動/從管內(nèi)流動

應(yīng)用領(lǐng)域RO，UFRO,UF,MFRO,UF,EDRO,NF,UF優(yōu)點裝填密度高，料液流速高，可更換單對膜結(jié)構(gòu)簡單，造單位膜面積對堵塞不敏片，不易污染價低廉，裝填制造費用低，感,易清洗，無需黏結(jié)密度相對較高耐壓好壓力損失小缺點對堵塞很敏感裝填密度小，密封處多，滲透邊流體流有時壓力損壓力損失壓力損失較大，動路徑較長，失大大,能耗大裝填密度小難以清洗膜必需是可焊接或可黏結(jié)的

溶液pH

值控制溶液溫度對透水率的影響料液流速與壓力的控制

膜污染的預(yù)防①預(yù)處理法②開發(fā)抗污染的膜③加大供給液的流速預(yù)處理法①一般采用絮凝、沉淀、過濾或生物處理法去除進料液中的濁度和懸浮固體；②用氯、紫外線或臭氧殺菌，以防止微生物、細菌的侵蝕；③加六偏磷酸鈉或酸，防止鈣、鎂離子結(jié)垢；④嚴格控制pH值和余氯，以防止膜的水解；⑤控制水溫；⑥注意控制進料流速和進水電導(dǎo)率。

預(yù)處理的一般原則

(1)地表水中懸浮物、膠體物質(zhì)雜質(zhì)較多，預(yù)處理主要去除這些雜質(zhì)：

①地面水懸浮物含量小于50mg／L時，可采用直流混凝過濾法；

②地面水懸浮物含量大于50mg／L時，可采用混凝、澄清、過濾法。

預(yù)處理的一般原則

(2)地下水中含懸浮物、膠體雜質(zhì)較少，即其濁度sDI值較低，由于長期缺氧，地下水中存在有Fe，Sr，H2S等具有還原性的成分，尤其是二價鐵離子普遍含量較高：①Fe小于O.3mg／L，SS小于20mg／L時，可采用直接過濾法；②Fe小于O.3mg／L，SS大于20mg／L時，可采用直流混凝過濾法；③Fe大于O.3mg／L，應(yīng)考慮除鐵，再采用直接過濾工藝或直流混凝過濾法。

預(yù)處理的一般原則

(3)原水中有機物含量較高時：

采用加氯、混凝、澄清、過濾處理。若仍不能滿足要求，可同時采用活性炭過濾除去有機物。(4)原水中碳酸鹽硬度較高時：

加藥處理仍造成CaC03在反滲透膜上沉淀時，可采用石灰處理。(5)原水中硅酸鹽含量較高時：

可加石灰、氧化鎂(或白云粉)進行處理。

預(yù)處理過程

一、懸浮固體和膠體的去除

懸浮固體包括淤泥、氧化鐵和腐蝕產(chǎn)物、二氧化錳、與硬度有關(guān)的沉淀物、鋁的氫氧化物、二氧化硅、硅藻、細菌、有機膠體等，其中膠體最難處理。(1)大懸浮物顆粒：重力作用沉降，反滲透前，用砂過濾或多介質(zhì)過濾器，或使用5～25牲m的過濾筒就可以充分去除。

預(yù)處理過程

(2)小懸浮物顆粒和膠體物質(zhì)：包括水中的細菌、黏土、膠體和鐵的腐蝕物等，澄清器中使用的鋁鹽、氧化鐵、陽離子聚電解質(zhì)等化學(xué)藥品，在澄清器和隨后的過濾中未被很好地去除，陽離子聚電解質(zhì)與帶負電的阻垢劑產(chǎn)生的沉淀。

膠體本身的布朗運動(動力穩(wěn)定性)和帶電穩(wěn)定性及水化作用，使尺寸較小的懸浮物及膠體雜質(zhì)能在水中長期保持穩(wěn)定分散狀態(tài)。但在進料液的濃縮過程中，膠體的穩(wěn)定性會受到破壞而凝聚沉積在膜面上，這將改變組件內(nèi)流體的流動狀態(tài)，從而使沉積更加嚴重。實踐表明，O.3～5μm粒徑的懸浮顆粒和膠體最容易引起膜的污染。

預(yù)處理過程

①絮凝——多介質(zhì)過濾

膠體粒子很小又帶電荷，用通常的過濾方法無法去除。為了沉降膠體顆粒，常使用不同的化學(xué)混凝劑使膠體顆粒以不同的方式失穩(wěn)，常使用雙電層壓縮、吸附與電性中和、架橋絮凝或吸附網(wǎng)捕(卷掃)等方法來使膠體粒子凝集成大的膠團，然后再用一般的過濾方法有效地去除這種膠團。常用的混凝劑包括無機絮凝劑：硫酸鋁、聚合氯化鋁(PAC)、硫酸亞鐵、氯化鐵、聚合鐵(PFS)。

預(yù)處理過程

水過濾時使用的過濾介質(zhì)，包括粒狀濾料(粒料)和濾芯濾料兩大類。a．粒狀濾料(粒料)過濾是指水過濾時使用的一定大小、形狀的濾料(粒料)。常用的濾料有石英砂，還有特殊用途的濾料如活性炭(GAO)，它起過濾和吸附的雙重作用。通常使用時以磺化煤和石英砂作為雙層濾料，石英砂、磺化煤和石榴石或鈦鐵礦作為三層濾料。

預(yù)處理過程

b濾芯濾料過濾對于反滲透器進水，除了需預(yù)先對原水進行常規(guī)的粒狀濾料過濾外，還有必要使用濾芯濾料過濾，以除去水中微量的懸浮雜質(zhì)。濾芯濾料過濾后，可使出水濁度小于0.3NTU，污染指數(shù)SDI小于3。c．直流過濾：針對原水(地表水)中懸浮物較低的水，不加沉淀設(shè)備，把混凝劑與助凝劑直接加到過濾器的進水管中，讓水中雜質(zhì)形成可過濾的細小礬花，以便在后面的過濾器中除去雜質(zhì)的過程。

預(yù)處理過程

②微濾和超濾法預(yù)處理：

其優(yōu)點是除去范圍寬，包括膠體在內(nèi)，可連續(xù)操作，性能優(yōu)良，產(chǎn)水水質(zhì)好，對高壓泵及反滲透的保護性好，少用或不用藥劑，物理消毒安全，投資少占地少等。

預(yù)處理過程

二、可溶性有機物的去除

可溶性有機物(長鏈的可離解成離子的有機脂肪酸等除外)和膠體物質(zhì)不同，用沉降或凝聚法無法去除。去除可溶性有機物的方法有以下幾種。①用氯或次氯酸鈉進行氧化，幾乎能去除可溶性的、膠體狀的和懸浮性的有機物。氧、臭氧和高錳酸鉀雖然是強氧化劑，使用效果好，成本也較高。

預(yù)處理過程

②用活性炭吸附幾乎可除去所有非極性、中高分子量的可溶性有機物。由于活性炭能夠再生，相對來說還是經(jīng)濟的。但是對那些不能被活性炭吸附的可溶性有機物，如醇、酚等仍需要用氧化法處理。③用聚陽離子絮凝劑除去陰離子極性大分子。④易揮發(fā)性的低分子化合物，可借助脫氣法除去。⑤弱解離的大分子可用吸附樹脂除去。⑥在有些情況下，還可考慮用超濾去除一定分子量的有機物。

預(yù)處理過程

三、可溶性無機物的去除(1)水中鐵的去除

對于酸性礦山廢水，雖然含有大量的鐵，酸性條件下鐵離子是穩(wěn)定的，所以反滲透組件能夠長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

然而氫氧化鐵、氧化錳以不溶性的膠體或膠團形式存在，它們對膜是有危害的。如果配水管使用易腐蝕的鋼管而在進料水中又有較充分的溶解氧，那么配水管中鐵的溶出會影響膜的分離。

預(yù)處理過程

①混凝法

當(dāng)水中鐵鹽以氫氧化鐵膠體或有機化合物膠體(如腐殖酸鐵)形態(tài)存在時，可使用混凝劑，使膠體失穩(wěn)，凝聚成大顆粒，在澄清過濾工藝中除去。②曝氣法天然水中的鐵離子以Fe離子存在，當(dāng)水中溶解氧的濃度很低和水中的pH值較低的深井水時，曝氣氧化生成氫氧化鐵沉淀。對地面水而言，由于溶解氧含量較大，當(dāng)其pH在7左右時，水中鐵幾乎只有膠溶狀的Fe(OH)3存在。

預(yù)處理過程

③錳砂過濾法Fe(OH)3沉淀物經(jīng)錳砂過濾后被除去，錳砂濾層起著催化和過濾的雙重作用。(2)二氧化硅的去除

二氧化硅在水中常以懸浮顆粒、膠體和硅酸根的形式存在，后兩種形式對反滲透裝置有害。

膠體硅常用混凝去除，溶硅常用陰離子交換樹脂去除。

預(yù)處理過程

(3)難溶鹽(碳酸鈣、硫酸鈣)沉淀的預(yù)防反滲透過程中水垢是普遍的膜污染。給水水源為海水時，通?？紤]碳酸鈣成垢；給水水源為苦咸水時，需考慮碳酸鈣、硫酸鈣成垢。a軟化法b酸化法c添加阻垢劑

預(yù)處理過程

(4)水中余氯的去除

氯化殺菌后的水中有殘余氯

當(dāng)使用反滲透復(fù)合膜和芳香族聚酰胺中空纖維膜時，進水必須除去殘余氯。①加亞硫酸鈉

向含殘余氯的水中投加一定量的還原劑亞硫酸鈉，使之發(fā)生脫氯反應(yīng)。②采用活性炭用活性炭過濾法除去水中游離氯比較徹底?；钚蕴棵撀炔皇菃渭兊奈锢砦阶饔?，而是在其表面發(fā)生催化作用，促使游離氯通過活性炭濾層時，很快水解并分解出原子氧。

預(yù)處理過程

(5)微生物(細菌、藻類)的去除

細菌的存在會對膜產(chǎn)生侵蝕。細菌的侵蝕會使膜的乙?；肯陆?，引起脫鹽率的降低。氯氣、次氯酸鈉作為殺菌劑廣泛使用在水處理中。污染膜是否清洗的判據(jù)①根據(jù)膜分離裝置進出口壓力降的變化：②根據(jù)透水量或透水質(zhì)量的變化：③定時清洗：污染膜的常用清洗方法①采用增大流速、逆洗、脈沖流動，超聲波清洗等機械方法。②添加酸、堿、酶（蛋白酶）、螯合劑或表面活性劑等起溶解作用的物質(zhì)。③添加過氧化氫、高錳酸鉀和次氯酸鹽等起氧化作用的物質(zhì)。④添加磷酸鹽和聚磷酸鹽等起滲透作用的物質(zhì)。⑤改變離子強度、pH值和ξ電位等起切斷離子結(jié)合作用的方法。

濃差極化與膜污染的防治方法1、預(yù)處理法2、膜表面改性3、改善膜表面的流體力學(xué)條件4、附加場的方法5、反沖6、機械方法7、其他方法膜的清洗方法物理方法化學(xué)方法所用的清洗劑水力方法氣－液脈沖反沖洗滌循環(huán)洗滌酸堿液表面活性劑螯合劑氧化劑酶化學(xué)清洗液酸在去除諸如碳酸鈣和磷酸鈣等鈣基垢、氧化鐵和金屬硫化物方面是有效的。堿清洗溶液包括磷酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物。這些溶液可使沉淀物松動、乳化和分散。當(dāng)去除諸如硅酸鹽等特別難以去除的沉積物時,交替使用堿清洗劑和酸清洗劑。表面活性劑如SDS、吐溫80、Triton、X-100(一種非離子型表面活性劑)等在許多場合有很好的清洗效果，可根據(jù)實際情況加以選擇，但有些陰離子型和非離子型的表面活性劑能同膜結(jié)合造成新的污染在選用時須加以注意。除了強酸和堿外，螯合劑也用于去除污染膜的沉積物。常用的螯合劑有乙二胺四醋酸(EDTA)、磷羧基羧酸、葡萄糖酸和檸檬酸等。其中，葡萄糖酸在強堿溶液中螯合鐵離子(Fe3+)通常是有效的。EDTA常用于溶解堿土金屬硫酸鹽。當(dāng)NaOH或表面活性劑不起作用時，可以用氯進行清洗，其用量為200～400mg/L活性氯(相當(dāng)于400～800mg/LNaClO)，其最適pH為10～11。由醋酸纖維等材料制成的膜，由于不能耐高溫和極端pH，在膜通量難以恢復(fù)時，須采用能水解蛋白質(zhì)的含酶清洗劑清洗。但使用酶清洗劑不當(dāng)會造成新的污染。如采用固定化酶形式，把酶固定在載體上，用含載體液進行清洗，效果很好。內(nèi)壓式中空纖維膜使用7、膜分離技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用水的脫鹽和凈化食品工業(yè)醫(yī)療、衛(wèi)生方面石油、化工方面環(huán)境工程其他方面海水與苦咸水淡化電廠鍋爐供水脫鹽超純水制備城市家庭飲用水的凈化乳品加工酒類生產(chǎn)果汁加工酶制劑生產(chǎn)醫(yī)療、衛(wèi)生用水藥品生產(chǎn)醫(yī)療應(yīng)用中藥提煉回收有機蒸氣制取富氧空氣無水乙醇生產(chǎn)膜與生物技術(shù)國防上的應(yīng)用交通、運輸方面脫氣膜電泳漆廢水電鍍廢水纖維工業(yè)廢水造紙工業(yè)廢水其他廢水膜技術(shù)在牛乳和乳清加工中的應(yīng)用反滲透技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀：反滲透膜分為高壓、中壓、低壓、超低壓及極低壓膜芳香聚酰胺復(fù)合膜：功能性不斷擴展，商品化了抗氧化、抗污染、高通量膜膜組件：卷式占91%以上，中空纖維5%，板框式4%反滲透技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀：2001年世界上海水淡化，蒸餾法占據(jù)主導(dǎo)地位，目前反滲透已成為主流。2000年后反滲透在我國的應(yīng)用迅速增加，90%用于生產(chǎn)飲用水、工業(yè)純水和超純水。逐步廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水、城市污水處理回用中。

電力、鋼鐵、有色金屬、石化、電鍍行業(yè)。反滲透技術(shù)應(yīng)用我國市場需求和發(fā)展目標：1.海水淡化如何獲取淡水已成為全球性問題RO優(yōu)勢：投資少、能耗低、淡化成本低、建設(shè)周期短。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和規(guī)模的擴大，成本不斷下降。2005年：海水淡化綜合成本明顯高于居民自來水價，與工業(yè)自來水價持平；2010年：海水淡化綜合成本將低于工業(yè)自來水價，在居民自來水價區(qū)間中。

海水淡化技術(shù)將大規(guī)模應(yīng)用于市政供水。反滲透技術(shù)應(yīng)用2.飲用水凈化以膜為核心的飲用水深度凈化工藝是一種新的更有效的水凈化技術(shù)。目前利用反滲透膜取得純凈水，能有效的去除對人體有害的微生物、有機物，但同時也使水中的含鹽量降低96%~99%，去除了人體必需的微量元素鈣、鎂等。反滲透膜并不適合于飲用水凈化。3.廢水資源化工業(yè)廢水與城市污水處理與回用。反滲透技術(shù)發(fā)展趨勢1.開發(fā)低壓反滲透膜反滲透膜的基本性能：分離特性、操作壓力分離特性：膜材料操作壓力：制膜技術(shù)（無新型材料，改進技術(shù)）相同通量下更低壓力反滲透技術(shù)發(fā)展趨勢2.提高反滲透膜的耐污染能力目前難題：由微生物及微生物代謝產(chǎn)物造成的膜污染。聚酰胺材料抗氧化性較差，添加氧化劑以外的殺菌劑，改變膜材料帶電狀態(tài)（電中性），改變膜間隔網(wǎng)形狀促進流道暢通等。反滲透技術(shù)發(fā)展趨勢3.開發(fā)高通量超濾或微濾-反滲透集成系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但仍存在問題，提高通量，提高穩(wěn)定性。4.提高反滲透系統(tǒng)水回收率碳酸鈣和硅在濃縮過程中晶析成垢，解決結(jié)垢問題，提高回收率。主要是硅垢。反滲透技術(shù)發(fā)展趨勢5.開發(fā)無需添加藥品的膜法超純水制備技術(shù)反滲透+EDI