反渗透海水淡化应用综述

1、反渗透海水淡化应用综述摘要：简要论述了作为海水淡化技术之一的反渗透工艺的应用前景，国内发展现状以 及最新进展。关键词：海水淡化；反渗透膜；发展概况The sea water desalination application were reviewedAbstract: Briefly discusses the as seawater desalination technology of reverse osmosis technology application, domestic development situation and the latest progress.Key words

2、: sea water desalination; reverse osmosis; development genaral conditions引言：在水资源相对短缺的今天，缺水已成为世界性问题，成为制约社会进步和经济 发展的瓶颈。作为海水淡化技术之一的反渗透工艺可以将沿海地区丰富的海水资源转 变为能被人类利用的淡水，从而缓解了水资源的供需矛盾。反渗透海水淡化技术的关 键是反渗透膜。一.海水淡化中反渗透膜技术的应用前景1.1反渗透原理当向浓溶液一侧施加一个大于渗透压的外压时，浓溶液中的水就会通过半透膜流 向稀溶液，使浓溶液的浓度更大，这一过程就是渗透的相反过程，称为反渗透渗。反 渗透是非自发

3、过程。1.2反渗透的特点反渗透膜可除去0.000 1 pm的颗粒杂质及相对分子质量大于150 200的有机物, 除盐率可达95%以上，是高含盐水采用的主要预脱盐手段之一，运行压力一般为 1.46.0MPa。反渗透法与现有其他分离方法（如蒸发、冷冻等）相比，具有相态 不变、无需加热、设备简单、效率高、占地小、操作方便、能量消耗少、适应性 强等显著特点。而且采用反渗透技术不会造成环境的二次污染，排污费用较低，容 易达到环保要求，制水成本可大幅度降低，易于大规模工业化生产。1.3反渗透膜法的应用前景目前，适用于大规模淡化海水的方法只有多级闪蒸（MSF ）、多效蒸馏（MED ） 和反渗透法（RO）。反

4、渗透法海水淡化与蒸馏法相比，膜法海水淡化只能利用电能，蒸馏法海水淡化 则利用热能和电能。所以反渗透淡化适合有电源的场合，蒸馏法适合有热源或电源的 各种场合。但是随着反渗透膜性能的提高和能量回收装置的问世，其吨水耗电量逐渐 降低。反渗透海水淡化经一次脱盐，能生产相当于自来水水质的淡化水，蒸馏法海水 淡化水质较高。但反渗透技术仍具有较强的自身优势，如应用范围广，规模可大可小， 建设周期短，不但可在陆地上建设，还适于在车辆、舰船、海上石油钻台、岛屿、野 外等处使用。随着反渗透膜技术的不断改进和分离工艺的改良，反渗透海水淡化在世 界海水淡化产业中所占比例正在不断扩大，而反渗透海水淡化处理工艺也得到了高

5、度 的重视，并以较快的速度发展。同时随着新型膜与膜技术的开发，海水淡化成本低， 必将加快膜法海水淡化技术转化为实际生产力的速度，使之在解决世界性水资源短缺 的难题中发挥更大的作用。产反渗透膜在海水淡中的应用现状反渗透海水淡化工艺由于设备投资省、能量消耗低、建设周期短等诸多优点，近 年来发展迅速，正日益成为海水淡化的主导技术。近年来，利用反渗透膜技术进行海水淡化已得到很大的发展。全球有约80%的 海水淡化工厂安装使用了反渗透膜技术设备。通过改善膜材料的使用性能，可降低海 水淡化的生产成本及操作费用。多年来，海水淡化膜一直是国外品牌的专属领地，而国产海水膜由于起步较晚， 在很多人眼中，仍是属于边缘

6、产品。然而我们欣喜地看到，经过多年的研发、技术创 新和制造能力的积累，国产反渗透海水膜已经取得了长足的进展，已经批量应用于国 外的项目。在我国，随着现代化的工业发展和人口的急剧膨胀，淡水资源供应严重不足仅 仅依靠南水北调。战略还远远不够，必须大力实施海水淡化技术。海水反渗透淡化技 术在我国的应用已取得了显著成效，2004年投产的大连石化5 650 t/d，反渗透海水 淡化脱盐项目的装置脱盐率达99.5%水利用率达45%;黄岛发电厂的海水淡化能力约 为1.6x104 m 3/d ；青岛发电厂和青岛碱业公司也相继建设了反渗透海水淡化工程海 水淡化能力达3x104 m3们。目前，青岛市正在建设总规模

7、为1x105 m3 /d的海水淡 化项目，该项目采用世界上成熟可靠的反渗透海水淡化技术，计划于2011年建成通 水.海水淡化反渗透膜最新进展3.1 高通量低能耗能耗占据了制水成本30%以上，故其是削减制水成本要目标。最近几年，众多的 反渗透膜厂家和工程设计者把开发及应用节能型膜元件作为重要的课题。这就需要高 效（高渗透性、高脱盐）膜元件的成功开发，并且其兼容性结构设计利于低压操作。 标准海水淡化膜元件在1990年时产水量仅有40004500gpd左右，经历近20年的发 展，400ft膜面积的膜元件产水量已经高达9000gpd，增大了一倍多。高通量膜元件不 仅具有很高的脱盐率，而且具有非常优异的

8、渗透性，其节能优势尤为明显。随着日趋紧张的能源危机，高通量低能耗的海水淡化膜元件将不断得到应用，其 将是以后发展的重要方向。3.2高脱盐高脱硼从能耗来看，虽然操作压力比较低的大通量反渗透膜最适合，但必须权衡提高水 通量和降低盐分及硼去除率的关系。在最近的大型海水淡化反渗透系统设计中，每个 项目都针对性地提出了诸如TDS、氯离子、硼等脱除率的要求。因此，针对原水特点, 应选择最优化的脱盐率、脱硼率及通量的膜元件以满足制水成本和产水水质。硼酸是 反渗透工艺中最难去除的物质。首先，硼酸的分子太小（直径约0.4nm ）以至于很难 通过膜孔大小去除。其次，硼酸的pKa为9.14 9.25，在pH7.0

9、8.0的自然海水中 为非电离状态，在pH等于9或者更高时处于游离状态，因此在自然条件下，通过反渗 透脱硼很难达到预期效果。对于海水淡化反渗透膜来说，硼脱除率的提高难于氯化钠 的脱除率。3.3高膜面积及大直径膜元件为了降低反渗透膜系统的能耗，除了上述膜材料改性外，即在提高脱盐率的同时， 还提高了通量；还可以通过增加膜元件有效膜面积，以及采用较厚的给水隔网达到节 能的效果。如在原有400ft2和430ft 2膜面积的基础上，新开发了 440ft2的膜元件。这 种膜元件采用高脱盐率的反渗透膜片，加上特殊的超薄纯水隔网，形成拥有膜工业界 最高的有效膜面积且具有高产水量的新型膜元件。这些膜元件在保持高脱

10、盐率的前提 下，实现了高产水量与低能耗的有机结合，降低操作费用，减少膜元件数量，节省初 期投资。目前全世界最大规模的海水淡化项目-阿尔及利亚Magtaa海水淡化厂（50万吨/ 天）就采用了这种高脱硼、高产水量、高膜面积的膜元件TM820R-440。当前海水淡化 的趋势之一是规模越做越大，比如蒸馏法已经由50万吨/天做到了 100万吨/天，而膜 法刚刚做到50万吨/天，目前众多工程公司、膜厂家、配套设备厂家正在做100万吨/ 天海水淡化基础研究工作。斯坦福大学研究表明大型海水淡化系统如果采用16英寸反 渗透膜元件将具有如下优势：占地面积降低10-15% ；节省5-10%系统投资； 系统制水成本牛6%。四、结语近年来，反渗透膜脱盐装置得到了迅猛发展，已成为新的海水淡化的首选水处理 装置。膜技术的改进及反渗透膜性能的不断提高，使得海水淡化过程的生产成本显著 降低。面对日趋紧张的水资源及能源危机，选择低能耗的海水反渗透膜无疑会大大降低 海水淡化制水成本，促进国内海水淡化事业的发展，并为低碳经济发展提供可靠的保 证。展望未来，新型低能耗、大直径及新材料的反渗透膜元件将使海水淡化变得越来 越经济。参考文献蔡志奇，国产反渗透膜在海水淡化中的应用，水工业市场，2011年第二期田华尹华朱列平，海水淡化反渗透膜最新