第三章反渗透

1、第三章 反渗透技术及应用一、反渗透基本原理在高于溶液渗透压的压力推动下，使溶剂渗透通过半透膜，达到溶剂和溶质分离的过程。在110 MPa”反渗透分离示意图1 10 MPa压力作用下，溶液中的水透过膜，溶压力作用下，溶液中的水透过膜，溶液中有机物及无机盐全被截留住。 “膜孔径”为 0.1 1纳米。水分子离子大分子颗粒与胶体二、反渗透机理（1） 优先吸附毛细孔流理论当水溶液与亲水膜接触时，膜表面的水被吸附、溶质被排斥，因而在膜表面形成一层纯水层，这层水在外加压力作用下进入膜表面的毛细孔，并通过毛细孔而流出。（2） 溶解扩散模型膜是非多孔性的，溶剂与溶质透过膜的过程分为以下三步 渗透物在膜的料液侧表

2、面处吸附和溶解； 渗透物在化学位差的推动下，以分子扩散通过； 渗透物在膜的透过侧表面解析。（3）氢键理论能和膜形成氢键的离子或分子与醋酸纤维素的氧原子形成结合水，在压力作用下，结合水的氢键被断开，水分子被解离出来并随之转移到下一个活化点形成新的氢键，通过一连串的氢键形成与断开，水分子离开膜的表面致密层进入膜的多孔层，多孔层含有大量的毛细管水，水分子畅通地流到膜的另一侧。三、影响反渗透膜渗透通量的因素1. 浓差极化在反渗透过程中，大部分溶质被截流，溶质将在膜表面附近积累，在膜表面形成一层有浓度梯度的浓度边界层。溶质在膜表面的浓度高于溶液主体的浓度的现象称为浓差极化。浓差极化对反渗透过程是不利的，

3、但他又是不可避免的，重要的是要了解其产生的机理，以便采取措施。减小浓差极化的主要途径： 提高料液流速。 流速增加，浓度边界层减薄，传质系数增大，可使浓差极化减小。但是流速大能耗大。 在料液流道内设置湍流促进器。 在同样流速下提高传质系数。 提高温度。可使溶质的扩散系数增大。2. 影响渗透通量的主要因素操作压差 压差是反渗透过程的推动力，压差越大渗透通量越大，但压差增大浓差极化比增大，膜表面处溶液渗透压增高，有效压差并不能按比例增大。一般反渗透操作压差为 21MPa温度温度升高，纯水透过常数增大，浓差极化减小，有效压差增大，渗透通量增大。但温度升高受膜的耐温性限制。料液流速流速大，传质系数大，浓

4、差极化小，渗透通量大。料液浓缩程度也可表示为水的回收率。回收率高，但是浓缩程度高，料液浓度高渗透压高，渗透通量小。料液浓度高还会引起膜污染加剧。膜材料与结构是决定膜渗透通量的基本因素，研制性能好的膜材料和制膜工艺，是反渗透研究的主要方向。四、反渗透的应用一、海水脱盐反渗透装置已成功地应用于海水脱盐，并达到饮用级的质量。但海水脱盐成本较高，目前主要用于特别缺水的中东产油国。目前，在天津、山东长岛以及浙江等地已经建立了反渗透海水淡化示范工程，取得了良好的效果。二、苦咸水淡化苦 咸 水 通 常 是 指 含 盐 量 在 1500 5000mg/L的天然水、地表水和自流井水。反渗透膜法处理苦咸水发展迅速

5、，已用于向居民区提供饮用水。1990年海水淡化为总造水量的10%20%，而苦咸水、废水处理占80%以上。因此，研究、开发苦咸水淡化用膜及其组件，特别是低压、高通量膜的开发是反渗透的研究方向之一。三、超纯水生产反渗透膜分离技术已被普遍用于电子工业纯水及医药工业无菌纯水等超纯水制备系统。目前，美国电子工业已有90%以上采用了反渗透和离子交换相结合的装置。据报道，在原水进入离子交换系统以前，先通过反渗透装置进行预处理，可节约成本20%50%。四、工业污水的处理1.电镀行业污水反渗透膜对电镀行业中大量有害的高价重金属离子具有良好的去除效果，在回收重金属的同时，还可以将回收水再利用。采用反渗透法处理电镀废水是比较经济的。2.电厂污水回用电厂污水回用燃煤电厂用量最大的是用于冷却循环的中等水质的水；冷却塔的排放污水是电厂最大量的污水，采用反渗透膜法处理冷却塔污水，将其回用可大大降低能耗、节约资源。3.在纸浆及造纸工业反渗透装置可以在造纸工业中处理大量废水，降低造纸厂排放水的色度、生化耗氧量以及其它有害杂质，并使部分水得以循环利用。在处理污水的同时，还可以提取了有用的物质。4. 放射性废水的浓缩原子能发电站的废水特点是水量大、放射性密度低。很适合采用反渗透膜分离技术，而且金属盐类是否具有放射性对分离