信息检索_反渗透膜在水处理中的应用

1、化学化工学院文献检索课程作业学生* 班级化工*班学号*教师*反渗透膜在水处理中的应用一、 背景1.反渗透膜反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.510nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。2.反渗透膜在水处理中的应用。20 世纪 80 年代初 美国就克服纤维素材料的缺陷 研发出高水通

2、量 高盐截流率的复合聚酰胺膜 使得反渗透技术广泛应用于业领域 现在已从最初的海水 苦咸水脱盐及各种纯水制造的生活领域应用向废水处理 回用的环保领域发展。目前一方面水资源缺乏 要求不断开发利用比以前品质更低的水源 另一方面政府环保部门施加的压力及公众对高品质饮用水的需求要求处理方法更新处理程度提高 这给膜分离技术尤其是反渗透膜技术带来了巨大的市场潜力和发展空间。水是人们赖以生存和进行生产活动必不可少的物质条件由于淡水资源日益缺乏世界上反渗透水处理装置的能力已达到每天数百万吨 现在采用反渗透膜淡化海水制取饮用水已成为最经济的手段每吨水耗电在 5 BC D 以下3最大的装置处理能力达 2.0 105

3、 53EF同样它也是苦咸水淡化最经济的方法 每吨水耗电在0.5G3 BC D 最大的装置处理能力达 1.3 105 53EF2000 年 在国家科技部重点科技攻关项目 日产千吨级反渗透海水淡化系统及工程技术开发 的支持下1000 HEF 级的反渗透海水淡化示范工程先后在山东长岛 浙江嵊泗建成。二、 检索过程1、中文资源检索策略及检索结果中文检索关键词分析分析课题后初步拟定中文检索词为：反渗透膜, 水处理, 应用。因此确定以下检索式：反渗透膜并且水处理并且应用 中国期刊网检索策略：（1）初级检索：1）主题=反渗透膜，时间范围一律为19992012 检索结果：共2614篇2）在结果中查找，主题=水

4、处理 检索结果：共632篇3）在结果中查找，主题=应用 检索结果：共343篇结果分析：在初级检索过程中，虽然随着在结果中依次筛选，篇数越来越少，也越来越向课题靠近，但有些篇章仅仅是出现了这些“反渗透膜”“ 水处理”“ 应用”关键词，却和课题本身的连接不紧密，因而还需更精确的搜索。（2）高级搜索： 1）主题=反渗透膜 并且 主题=水处理 并且 主题=应用检索结果：共343篇结果分析：考虑到搜索结果仍然很多，跟初级检索最终结果一样，故而更改检索项重新搜索。2）篇名=反渗透膜 并且 主题=水处理 并且 主题=应用检索结果：共39篇3）篇名=反渗透膜 并且 篇名=水处理 并且 主题=应用检索结果：共9

5、篇结果分析：经过尝试更改检索项，搜索结果更加贴近课题，最后经过人工阅读筛选，从9篇中选择了4篇最贴近课题的文献，结果如下表：篇名作者关键词反渗透膜技术在纺织行业水处理中的应用路静反渗透、技术、纺织、膜分离反渗透、纳滤膜分离技术在水处理中的应用马超、张玉钟、阮方、许雪峰膜、反渗透膜、纳滤膜反渗透膜在水处理中的研究进展周军、方少明、张宏忠、陈绍伟反渗透膜、水处理、回用反渗透、纳滤膜及其在水处理中的应用张烽、徐平反渗透、纳滤、水处理、膜技术维普中文期刊数据库（苏大镜像）1）主题=反渗透膜，结果共718篇2）在结果中查找，主题=水处理，结果共181篇3）在结果中查找，主题=应用， 结果共48篇结果分析

6、：经过逐步查找筛选最终还剩48篇比较符合课题研究，再次由我组人工选出四篇最贴近课题的文献。分别如下表：篇名作者关键词反渗透水处理技术的应用李海凤、孙艳荣反渗透、水处理、反渗透膜反渗透膜技术在水处理中的应用李玉光反渗透膜、纳滤膜反渗透膜分离技术发展及其在污水处理中的应用秦献涛污水处理、膜分离技术、反渗透膜反渗透技术在污水处理工程中的应用曾玉凤污水处理、反渗透膜装置、膜分离、预处理、反渗透技术 维普中文期刊数据库（南大镜像）由于搜索方式较多，此次用表格汇总如下：序号检索式检索项检索结果分析说明1反渗透膜题名/关键词721检索的结果与课题相关性不好、很多是课题之外的资料2水处理+反渗透膜题名/关键词

7、181检索的结果与课题相关性不好、太过广泛3水处理+反渗透膜+应用题名/关键词48检索结果与课题相关性比较好，应该说检索得比较全面了4水处理+反渗透膜关键词142检索的结果与课题相关性不好、5水处理+反渗透膜+应用关键词12检索结果很贴近课题，基本没有和课题不相关的了思考与小结：由于刚开始接触用期刊网搜索资料，许多应用还显得不够娴熟，对于那种多变的搜索方式还需要我们进一步的深入研究。2、英文资源检索策略及检索结果外文检索关键词分析 反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，因此它也属于半透膜，所以用英文表述为reverse osmosis membrane，水处理表述为wat

8、er treatment应用单词为application.因此确定以下检索式：reverse osmosis membrane and water treatment and application。 利用CA（化学文摘）光盘数据库查找a.选择10CI on CD with Abstracts首次搜索结果搜索数为0，结果分析：考虑到单词词性的多样，所以采用模糊搜索，将“application”改为“appl*”。第二次搜索搜索结果只有一篇,如图：结果分析：虽然只有一篇但并不能代表这就是最终结果，因此还需在其他文献里找。通过前面的搜索过程，已经大致掌握了操作要领，这也方便了接下来的搜索。b.选择

9、11CI on CD with Abstracts 鉴于第一次采用word= reverse osmosis membrane and water treatment and application，没搜索到相关资料，此次仅采用word= reverse osmosis membrane and water treatment来搜索首次搜索搜索结果为9篇，如图：结果分析：这次搜索没有突出“应用”可能还比较广泛，再次继续利用模糊搜索进行再次查找。第二次搜索搜索结果为0，结果分析：结果为0，出人意料，分析原因可能为与课题相关的文献中很少出现应用之类的词语，因此还是选取检索式为“word= reve

10、rse osmosis membrane and water treatment”的方式检索。 Ei检索1）Quick Search635 articles found in Compendex for 1969-2013: (reverse osmosis membrane) WN All fields) AND (water treatment) WN All fields) AND (application) WN All fields) 2）Quick Search591 articles found in Compendex for 1969-2013: (rev

11、erse osmosis membrane) WN KY) AND (water treatment) WN KY) AND (application) WN KY) 3）Quick Search97 articles found in Compendex for 1969-2013: (reverse osmosis membrane) WN TI) AND (water treatment) WN KY) AND (application) WN KY) 3.专利检索 中国专利网（）1）常规检索：检索项目：检索要素=反渗透膜 and 水处理 检索结果594条数据检索项目：检索要素

12、=反渗透膜 and 水处理and应用 检索结果75条数据检索项目：发明名称=反渗透膜 and 水处理 检索结果19条数据2）表格检索：摘要=("反渗透膜 水处理") 检索结果10条数据 表格检索：发明名称=(反渗透膜) AND 摘要=("反渗透膜 水处理 ") 检索结果7条数据 美国专利网（） 欧洲专利网（）思考与小结：从搜索结果来看，国外在本课题的研究没有过内多，但从检索操作过程看，国外文献子在搜索时要求很高，只有检索式和检索项相对应时才能搜到，还需要我们更加是深入的学习和研究。另外，由于我们是学化工的，因而需要了解化工当中的

13、相关专业术语的英文名，在次特意从搜索结果中摘录了几篇最贴近课题的外文文献。外文摘录： Effect of water pretreatment chemicals on the performance and durability of reverse osmosis membranes.McCutchan, J. W.; Glater, J.; McCray, S.; Zachariah, M.; Nobe, K. (Dep.Chem., Nucl. Therm. Eng., Univ. California, Los Angeles, CA, USA). Report,UCLA-CHE-8

14、31,W83-04143,OWRT-C-00201-D(0470)(1);Order No. PB84-105402, 201 pp. Avail. NTIS From: Gov. Rep.Announce. Index (U. S.) 1984, 84(2), 107 (English) 1983. DOCUMENT TYPE: Report CA Section: 61 (Water) Section cross-reference(s): 60 Performances of several com. reverse osmosis membranes (cellulose acetat

15、e 9004-35-7, arom. polyamide, and 2 thin-film composite membranes) were examd. when exposed to halogen disinfectants and O3. Keywords reverse osmosis membrane chem effect halogen effect reverse osmosis membrane ozone effect reverse osmosis membrane Index Entries Halogens reverse-osmosis membrane per

16、formance and durability in presence of, in water and wastewater treatment Polyamides, uses and miscellaneous arom., reverse-osmosis membranes, performance and durability of, in wastewater and water treatment, effect of pretreatment by halogen disinfectants and ozone on Wastewater treatment Water pur

17、ification disinfection, reverse-osmosis membranes in, halogen and ozone pretreatment effect on Wastewater treatment Water purification ozonization, as pretreatment, performance and durability of reverse-osmosis membranes in relation to Wastewater treatment Water purification reverse osmosis, membran

18、es for, effect of pretreatment by halogen disinfectants and ozone on Osmosis reverse, membranes, performance and durability of, in wastewater and water treatment, effect of halogen disinfectant and ozone pretreatment on Membranes reverse-osmosis, performance and durability of, in wastewater and wate

19、r treatment, effect of halogen disinfectant and ozone pretreatment on 10028-15-6, uses and miscellaneous reverse-osmosis membrane performance and durability in presence of, in water and wastewater treatment 9004-35-7 reverse-osmosis membrane, performance and durability of, in wastewater and water tr

20、eatment, effect of pretreatment by halogen disinfectants and ozone on. Specification of commercial reverse osmosis modules and predictability of their performance for water treatment applications. Tweddle, T. A.; Thayer, W. L.; Matsuura, Takeshi; Hsieh, Fu-Hung; Sourirajan, S. (Div. Chem., Natl. Res

21、. Counc. Canada, Ottawa, ON K1A 0R9, Can.). Desalination, Volume Date 1979, 32(1-3), 181-98(English) 1980. CODEN: DSLNAH. ISSN: 0011-9164. DOCUMENT TYPE: Journal CA Section: 61 (Water) Section cross-reference(s): 60 Techniques for specifying membranes in com. modules and reverse osmosis systems invo

22、lving such modules and for predicting data on the performance of the modules so specified are illustrated with particular ref. to water treatment applications. Four com. modules (Roga-4000,Westinghouse, Raypak, and Du Pont-B9) were studied for such specification and prediction. Exptl. reverse osmosi

23、s data using aq. NaCl feed solns . were used for obtaining data on membrane specifications. Equations of system anal. were used for prediction of data on module performance. Three sets of calcd. data are reported for the operating pressure of 2758 kPa gage (400 psig). The 1st set of data shows good

24、agreement between calcd. and exptl. results on the performance of the modules with aq. sucrose feed solns. The 2nd set of data shows variations in solute sepn. and membrane productivity for each of the 4 modules studied as functions of volumetric fraction product water recovery and membrane compacti

25、on for a 3000 ppm NaCl-H2O feed soln. The 3rd set of data shows variations in solute sepn. as a function of a solute transport parameter at different levels of mass transfer coeff. on the high pressure side of the membrane for very dil. aq. feed solns. Keywords reverse osmosis membrane specification

26、 performance Index Entries Wastewater treatment Water purification reverse osmosis, performance of com. 综述反渗透膜在水处理中的应用摘要：简要概述了反渗透膜的发展、反渗透原理及反渗透膜的种类, 重点介绍反渗透膜在火电厂循环冷却水、重金属废水、生活污水、高质量浓度有机废水、垃圾渗滤液及放射性废水处理方面的应用, 最后分析了目前反渗透膜存在的问题及其发展趋势。关键词: 反渗透膜; 水处理; 应用1.前言近年来，物理化学处理技术、光照射技术及膜过滤技术已形成三大水处理技术。在这些技术中引人注目的是

27、膜分离法污水处理技术。膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合物的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。随着有机高分子化学的发展，以高分子有机分离膜为代表的膜分离技术，已广泛应用于国民经济的各个领域。膜分离技术应用到污水处理领域，形成了新的污水处理方法，它包含微滤(MF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED)、纳滤(NF)、和反渗透(RO)等。在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。反渗透技术于80 年代初在我国得到应用，首先用于电子工业超纯水及饮料业用水的制备，而后用于电厂用水处理，

28、90 年代起在饮用水处理方面获得普及。反渗透膜分离技术作为当今世界水处理先进的技术，具有清洁、高效、无污染等优点，已在海水淡化、城市给水处理、纯水和超纯水制备、城市污水处理及利用、工业废水处理、放射性废水处理等方面得到广泛的应用。1.1 反渗透膜技术发展概况膜广泛的存在于自然界中，特别是生物体内。人类对于膜现象的研究源于1748 年，但是人类对它的认识和研究则较晚。1748 年，Abbe Nollet 观察到水可以通过覆盖在装有酒精溶液瓶口的猪膀肌进入瓶中时，发现了渗透现象。然而认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200 多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。其发展的历史

29、大致为；30 年代微孔过滤；40 年代透析；50 年代电渗析；60 年代反渗透；70 年代超滤和液膜；80 年代气体分离；90年代渗透汽化。在国外，其发展概况为：1953 年美国的Reid 提出从海水和苦盐水中获得廉价的淡水的反渗透研究方案，1960 年美国的Sourirajan 和Leob 教授研制出新的不对称膜，从此RO作为经济的淡化技术进入了实用和装置的研究阶段。20 世纪70 年代初期开始用RO 法处理电镀污水，首先用于镀镍污水的回收处理，此后又应用于处理镀铬、镀铜、镀锌等漂洗水以及混合电镀污水。1965 年英国首先发表了用半透膜处理电泳涂料污水的专利。此后美国P.P.G 公司提出用U

30、F 和RO 的组合技术处理电泳涂料污水，并且实现了工业化。1972- 1975 年JJ.Porter 等人用动态膜进行染色污水处理和再利用实验。1983 年L.Tinghuis 等人发表了用RO法处理染料溶液的研究结果。1969 年美国的J.C.V Smith 首先报道了处理城市污水的方法。30 年来，反渗透(RO)技术先后在含油、脱脂废水、纤维工业废水、造纸工业废水、放射性废水等工业水处理、苦咸水淡化、纯水和高纯水制备、医药工业和特殊的化工过程和高层建筑废水等各类污水处理中得到了广泛的应用。尤其是近几年，一些新型的膜法污水处理技术逐一问世，如膜蒸馏、液膜、膜生化反应器、控制释放膜、膜分相、膜

31、萃取等。在我国，膜技术的发展是从1958 年离子交换膜研究开始的。1958年开始进行离子交换膜的研究，并对电渗析法淡化海水展开了试验研究；1965 年开始对反渗透膜进行探索，1966 年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投产，为电渗析工业应用奠定了基础。1967 年海水淡化会战对我国膜科学技术的进步起了积极的推动作用。1970 年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及组件进行研究开发，1980 年代进入推广应用阶段。1980 年代中期我国气体分离膜的研究取得长足进步，1985 年中国科学院大连化物所，首次研制成功中空纤维N2/H2分离器，主要性能指标接近国外同类产品指标，现已投入批量生产，每套

32、成本仅为进口装置的1/3。进入90 年代以来，复合膜的制备取得了较大进展。最初反渗透是以脱盐为目的开发的，对膜的要求也只是为分离无机盐和水，随着反渗透用途的扩大，目前已达到根据用途对膜的构造进行设计的阶段。反渗透工程应用的另一个发展方向是反渗透膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI 等组器的有机地组合应用，充分发挥各种膜分离技术的特性，形成一个完整的系统工程，达到浓缩、分离、提纯的目的。1.2 反渗透膜分离技术原理及特点反渗透膜分离法的基本特点是其推动力为压力差（1- 10MPa），传质机理一般认为是溶剂的扩散传递，透过膜的物质是水溶剂，截留物为溶质、盐（悬浮物、大分子、离子），膜的类型为非对称膜或

33、复合膜。反渗透的选择透过性与组分在膜的溶解、吸附和扩散有关，因此除与膜孔大小结构有关外，还与膜的化学、物理性质有密切关系，即与组分和膜之间的相互作用密切相关。1.2.1 反渗透原理渗透是指一种溶剂（即水）通过一种半透膜进入一种溶液或是从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然渗透。但是在浓溶液一边加上适当的压力，即可使渗透停止，此时的压力称为该溶液的渗透压。若在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的溶剂（水）压到半透膜的另一边稀溶液中，这是和自然界正常渗透过程相反的，此时就称为反渗透。这就说明，当对盐水一侧施加的压力超过水的渗透压时，可以利用半透膜装置从盐水中获取淡水。

34、因此，反渗透过程必须具备两个条件：一是必须有一种高选择性和高渗透性（一般指透水性）的选择性半透膜，二是操作压力必须高于溶液的渗透压。1.2.2 反渗透技术特点反渗透膜分离技术是利用反渗透膜原理进行分离的，具体特点如下：在常温不发生相变的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低。反渗透膜分离技术杂质去除范围广。较高的脱盐率和水回用率，可截留粒径几个纳米以上的溶质。利用低压作为膜分离动力，因此分离装置简单，操作、维护和自控简便，现场安全卫生。1.2.3 反渗透膜类型根据反渗透膜应具备的性能及其影响因素5，目前较常用的膜类型有：酸纤维膜（

35、CA膜）CA膜又可以分为平膜、管式膜和中空纤维膜几类。CA 膜具有反渗透膜所需的三个基本性质：高透水性、对大多数水溶性组分的渗透性相当低、具有良好的成膜性能。聚酰胺膜（PA膜）聚酰胺膜又可以分为脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜（成膜材料为芳香聚酰胺、芳香聚酰胺- 酰肼以及一些含氮芳香聚合物）复合膜这是近些年来开发的一种新型反渗透膜，它是由很薄的而且致密的符合层与高空隙率的基膜复合而成的，它的膜通量在相同的条件下比非对称膜高约50%- 100%。2 反渗透技术在水污染控制中的应用2.1 火电厂循环冷却水处理澳大利亚BayswaterLiddell电力联合企业装机容量4640MW，循环冷却水处理系统中

36、采用反渗透水处理技术，实现零排放。它是世界上最大的零排放水处理系统之一。主要流程如图l。冷却水通过石灰苏打氯化铁的软化澄清后，硬度和二氧化硅含量分别下降约60和50，澄清水加入硫酸将PH降低至7左右后再经双层滤料过虑后流人反渗透系统。反渗透系统由8个系列组成。每个系列，进水流量为185m3h，压力容器排列方式为1684，使用168个8540一MSYCAB2的CA膜软件，产品淡水流量为152m3h，浓水流量为33m3h。回收率75 90。该系统进水生物活性较高，需要加氯消毒，所以要选择抗污染及耐氯能力强的CA膜。图1.循环冷却水处理系统2.2 重金属废水的处理含重金属离子的废水处理，国内一般采用

37、化学法。但化学反应沉淀存在污泥处理困难，水质复杂时难操作等缺点。离子交换法运行费用高，预处理复杂，而且容易产生二次污染。国内外均对反渗透法处理重金属废水进行了广泛深入的研究。70年代初开始采用反渗透法处理镀镍漂洗水，以后又用于镀铬、镀铜、镀锌、镀银一级混合电镀废水的处理。井出哲史对醋酸纤维素(CA)膜除去镍离子进行了研究，氯化钠出去率为75和87，膜对镍除去率分别为94和99。UJANGZ.采用复合低压反渗透膜对含Zn2+ 和Cu2+ 的废水进行处理研究，不投加EDTA，进水PH在35之间，水温25，水回收率为40，操作压力为450KPa时，Zn2+ 和Cu2+的去除率为9396。投加EDTA

38、后，由于与Zn2+ 和Cu2+形成络合离子，在其他条件相同时，反渗透膜对Zn2+ 和Cu2+的截留率稳定在95，当投加EDTA适宜时，二者的截留率均达到99以上。研究还发现对Zn2+ 的截留率略高于Cu2+，采用的反渗透膜组件见表1。表1 反渗透膜组件情况 2.3 生活污水的深度净化处理新加坡采用世界先进的抗污染反渗透膜技术，于2000年1月在裕岛建立起了一个大型的污水回用工厂，深度处理经过三级生化处理的废水。产品水主要作为石化工业的工业用水。该反渗透系统由美国Aquatech国际公司(AIC)设计安装，并选用陶氏化学公司的FILM TEC Bw30365FR2抗污染膜元件。系统运行取得了非常

39、好的效果。原工业用水有时SDI值(76)及(6065mgh)很高，这偶尔导致RO给水的SDI值超过4。当RO给水的SDI值长期超过4时，要求系统的回收率从86 降到75。在2000年元月启动及其后的几个月中，该系统的回收率谨慎的控制在75，而后再缓慢增加到86，结合预处理部分99的回收率，最后整个系统的回收率达到85。SLIM JA采用管式反渗透膜对城市污水的三级处理(砂滤和氯化)出水制取可饮用水进行了可行性研究。反渗透处理规模为610m3d，在20时，水的回收率为70，运行1200h的结果表明，膜本身未出现不可控制的污染，除了酚和氨氮外，其他所有的化学指标均能满足生活饮用水标准，从微生物学指标看，反渗透出水投加1 mgL的余氯消毒可以满足饮用水要求，但从毒理学角度分析，反渗透出水尚需进一步深度处理以去除微量有机物和毒物。2.4 高质量浓度有机废水的处理反渗透膜技术用于屠宰废水处理已经从研究进入商用阶段。CO