反渗透(RO)系统

1、反渗透（RORO）系统一、膜技术基本概念膜分离物质世界是由原子、分子和细胞等微观单元构成的，然而这些很小的物质单元总是以杂居共生，热力学第二定律揭示了微观粒子都会倾向于无序的混合状态。人们发明了过滤、蒸储、萃取、电泳、层析和膜分离等分离技术来获取纯净的物质。膜分离技术的基础是分离膜。分离膜是具有选择性透过性能的薄膜，某些分子（或微粒）可以透过薄膜，而其它的则被阻隔。这种分离总是要依赖于不同的分子（或微粒）之间的某种区别，最简单的区别是尺寸，三维空间之中，什么都有大上巨细，而膜有孔径。当然分子（或微粒）还有其它的特性差别可以利用,比如荷电性（正、负电），亲合性（亲油、亲水），深解性，等等。按照阻

2、留微粒的尺寸大小，液体分离膜技术有反渗透（亚纳米级）、纳滤（纳米级）、超滤（1 10 0纳米级）和微滤（微米和亚微米级），另外还有气体分离、渗透蒸发、电渗析、液膜技术、膜萃取、膜催化、膜蒸储等膜分离过程。表-1-1 主要的膜分离过程薄膜复合膜薄膜复合膜由超薄皮层（活性分离层）和多孔基膜构成。基膜一般是在多孔织物支撑体上浇筑的微孔聚碉膜（即 0.2m0.2m 厚），超薄皮层是由聚酰胺和聚月尿通过界面缩合反应技术形成的。薄膜复合膜的优点与它们的化学性质有关，其最主要的特点是化学稳定性，在中等压力下操作就具有高水通量和盐截留率及抗生物侵蚀。它们能在温度 0 040C40C 及 pH2-pH2-121

3、2 问连续操作。像芳香聚酰胺一样，这些材料的抗氯及其它氧化性物质的性能差。第二部分：反渗透膜基本原理反渗透是在压力驱动下，水分子通过半透膜，而离子大部分被截留，从而达到水、离子分离的过程。膜的种类膜的功能多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子分离驱动力压力差透过物质水、溶剂、溶解物反渗透和纳滤电渗析气体分离脱除溶液中的胶体、各类大分子脱除溶液中的盐类及低分子物脱除溶液中的盐类及低分子物脱除溶液中的离子溶液中的低分子及溶剂间的分离气体、气体与蒸汽分离压力差压力差浓度差电位差压力差、浓度差浓度差溶剂、离子和小分子水、溶剂离子、低分子物、酸、碱离子易透过气体被截留物质悬浮物、细菌类、微粒子蛋白质、各类酶、细菌

4、、病毒、乳胶、微粒子无机盐、糖类、氨基酸、BODCODBODCOD无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸无机、有机离子液体、无机盐、乙醇溶液不易透过气体半透膜半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体通过半透膜时，一些组分透过，而另外一些组分被截留。实际上半透膜对于任何组分都有透过性，只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中，溶剂（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐分）。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离，得到纯水以及浓缩的盐溶液。渗透与反渗透渗透是当流体在跨越半透膜屏障时的一种自然过程。如果将一箱纯水用一张半透膜垂直分为两部分，纯水与理想半透膜的两面以相同的温度和压力接触，在这样的条件下没

5、有跨越半透膜的水的流动产生，因为在膜两侧的化学势完全相等。如果在其中一侧加入溶解性盐，盐溶液一边的化学势降低了。纯水便会向盐溶液一侧渗透，从而产生一个渗透流，直到化学势的平衡重新建立为止。膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐的优先地位。二、膜系统膜系统是指膜分离装置单元。压力驱动膜系统主要由预处理系统、升压泵、膜组件（压力容器和膜组件）、管道阀门和控制系统构成。三、影响膜性能的因素反渗透过程的主要指标是产水通量和脱盐率。对于一定的膜组件，产水量和脱盐率受到给水水质条件和系统运行参数的影响，最基本的给水水质因素有含盐量（浓度）、温度和 pHpH 值等，运行参数有压力、给水流量和回收率等。下

6、面就关于对产水量和脱盐率产生影响的各操作因子做一般论述。给水浓度一定压力下当供给的原水浓度增高时，产水量就会减少。这是因为供给水的渗透压变高，有效压力降低的缘故。脱盐率受浓度影响非常大。通常浓度提高，产水量就会降低的同时，脱盐率也会降低。但是当非常低的浓度下，起初浓度增加，脱盐率率也会稍许增加。随后，随着浓度的不断增加脱盐率就变的低下。温度的影响反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，随着水温的增加，水通量也线性的增加，进水水温每升高 1C,1C,产水通量就增加 2.52.5% %3.03.0%;%;其原因在于透过膜的水分子粘度下降、扩散性能增强。进水水温的升高同样会导致透盐率的增加和脱盐率

7、的下降，这主要是因为盐分透过膜的扩散速度会因温度的提高而加快。pHpH 的影响给水的 pHpH 值定义了它的酸碱性。进水 pHpH 值对产水量几乎没有影响，而对脱盐率有较大影响。由于水中溶解的 CO2KpHCO2KpH 值影响较大，pHpH 值低时以气态 CO2CO2 形式存在，容易透过反渗透膜，所以 pHpH 低时脱盐率也较低，随 pHpH 升高，气态 CO2$CO2$专化为 HCO3HCO3 和 CO8CO8 离子，脱盐率也逐渐上升，在pH7.5pH7.58.58.5 间，脱盐率达到最高。流量的影响在压力一定的条件下，进水流量降低时脱盐率和产水量都会下降。一方面由于压力不变而进水流量降低会

8、增加系统的浓缩倍率，提高了下游的给水浓度，渗透压会相应提高，从而降低了净推动压力，降低了产水量，盐浓度增加导致盐透过增加，降低了脱盐率。另一方面，降低进水流量等于膜表面线速度的降低，增加了膜表面边界层厚度和边界层浓度，同样提高了渗透压和透盐速率。回收率在压力一定情况下，回收率增高，膜面的浓差极化比也提高，有效压力则减小，最终产水量减小，同时脱盐率也降低。和上面提到的流量的影响相同。膜系统回收率的限制来自于两个方面，一个是存在渗透压的影响，另外一个同原水水质也密切相关。回收率增高时，溶解于溶液中的盐呈过饱和状态，会有盐及其它溶质析出在膜面沉淀、结垢的可能，会对膜性能带来很大的危害。四、反渗透系统的应用反渗透系统应用领域很广泛：（1 1）包括电力工业，如锅炉补给水；（2 2）电子工业：半导体工业超纯水；（3 3）食品工业；（4 4）制药行业；（5 5）饮料工业；（6 6）化学工业：