反渗透技术原理与应用课件

反渗透技术原理及应用反渗透技术原理及应用1目录1.中国水资源现状2.反渗透和纳滤发展史3.反渗透工作原理4.反渗透纯水机标准配置5.影响反渗透膜性能的因素和设计6.反渗透运行故障及诊断、清洗7.不同观点目录1.中国水资源现状2问题探讨：大家关注过目前我国水资源的现状如何吗？问题探讨：大家关注过目前我国水资源的现状如何吗？32009年中国多省市大旱2009年中国多省市大旱4中国水资源现状中国的水贫穷到什么地步呢？世界银行的官员预测，在未来的5年内“水将像石油一样在全世界运转”。我国属于缺水国之列，人均淡水资源仅为世界人均量的1／4，居世界第109位。中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一。而且分布不均，大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1／4。据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更为严重。目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，有些城市因地下水过度开采，造成地下水位下降，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。中国水资源现状中国的水贫穷到什么地步呢？世界银行的官员预测，5纯水制备方法人类从含杂质水中获得纯水的传统方法是蒸馏法。其他工艺如离子交换和电渗析法从1950年开始用于纯水制备，近十几年反渗透膜被广泛用于海水和苦咸水的脱盐。反渗透不仅被公认为是比较经济的脱盐技术，而且也被认为是脱除重金属、杀虫剂和其他污染物质的好办法。反渗透也可用于废水回用和回收排放水中有价值的原料。例如，从染料废水中回收染料。反渗透也可用于食品饮料工艺。另外，新种类分离膜的发展也带动了生物技术和制药行业中膜分离工艺的发展，既节约了能耗又不会造成产品的热降解。反渗透膜原理自然界的渗透现象。纯水制备方法人类从含杂质水中获得纯水的传统方法是蒸馏法。其他6反渗透和纳滤基础反渗透和纳滤发展史-上世纪五十年代末~六十年代初膜分离过程分类-微滤(MF),超滤(UF),纳滤(NF),反渗透(RO)反渗透和纳滤原理反渗透和纳滤基础反渗透和纳滤发展史-上世纪五十年代末~六十年7反渗透技术发展史

1960年美国加利福尼亚大学的洛布(Loeb)与素里拉简(Sourirtajan)发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜，反渗透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。

1961年美国Hevens公司首选提出管式膜组件的制造方法。

1965年美国加利福尼亚大学制造出用于苦咸水淡化的管式反渗透装置，生产能力为19m3/d。

1970年开发成功高效芳香聚酰胺中空纤维反渗透膜，使RO膜性能进一步提高。超滤70年代进入工业化应用后发展迅速，已成为应用领域最广的技术。

20世纪80年代后进入工业应用的膜用渗透汽化进行醇类等恒沸物脱水，由于该过程的能耗仅为恒沸精馏的1/3-1/2，且不使用苯等挟带剂，在取代恒沸精馏及其它脱水技术具有很大的经济优势。

20世纪90年代出现低压反渗透复合，为第三代RO膜，膜性能大幅度提高，为RO技术发展开辟了广阔的前景。德国GFT公司是率先开发成功唯一商品GFT膜的公司。90年代初向巴西、德、法、美、英等国出售了100多套生产装置，其中最大的年产4万吨无水乙醇的工业装置，建于法国。除此之外，用PV法进行水中少量有脱除及某些有机/有机混合物分离，例如水中微含氯有机物分离，MTBE/甲醇分离，近年也有中试规模的报导。

目前，膜分离技术已在许多领域进行应用，例如，超纯水制造、锅炉水软化，食品、医药的浓缩，城市污水处理，化工废液中有用物质的回收。

反渗透膜孔径为0.0001－0.001微米，细菌的直径为0.4—1.0微米,病毒的直径为0.02—0.4微米，反渗透膜孔径是细菌、病毒的几千分之一，因此只有水分子和比水分子小的微量元素和矿物质能通过，而泥沙、铁锈等大颗粒物质被彻底清除；细菌、病毒等大分子物质也被滤除，砷、铅、汞、铬等重金属离子，卤代烃、农药等有害成分，放射性粒子等去除率大于96％以上。

RO是英文reverseosmosis的缩写

反渗透技术发展史

1960年美国加利福尼亚大学的洛布(Loe8反渗透工作原理反渗透工作原理9微濾膜 0.1-1微米超濾膜 6K-100K分子截留率鈉濾膜 150-500分子截留率反滲透膜 50-150分子截留率各類膜分子截留率微濾膜 0.1-1微米各類膜分子截留率10膜的種類微濾0.1到10微米細菌和微細的懸浮固體超濾膜0.005到0.05微米,乳化油,顏色,膠體鈉濾膜0.0005到0.005微米糖,染料,界面活性劑,礦物質反滲透0.0001到0.001微米,鹽,金屬離子,礦物質純水膜的種類微濾0.1到10微米超濾膜0.005到0.011各种反渗透纯水机各种反渗透纯水机12反渗透纯水机标准配置第一道μ纤维滤芯过滤水中杂质，包括铁屑、淤泥、毛发、沙石等个月。..。第二道颗粒活性炭滤芯具高性能吸收性，吸附面积大，去除氯、三氯甲烷等化学物质及臭味、异色个月第三道压缩活性炭滤芯可再将水中细微杂质、化学物质再次精密过滤，保护滤膜个月。第四道逆渗透膜利用逆渗透原理将水中所含无机盐、重金属、细菌、病毒等危害人体健康的物质和纯水分离（以上的去除率）个月。第五道后置式活性炭滤芯可使水分子呈弱碱性，适合人体吸收，并可使水增加活性，甘甜可口个月反渗透纯水机标准配置第一道μ纤维滤芯过滤水中杂质，包括铁13反渗透技术原理与应用课件14反滲透膜截留率圖反滲透膜截留率圖15膜片表面結構膜片表面結構16影响反渗透膜性能的因素温度-温度升高,通量升高,脱盐率下降压力-压力升高,通量及脱盐率上升PH值-超过合适PH范围,都会引起出水恶化盐浓度-浓度越高,通量及脱盐率越低回收率-回收率增高,通量及脱盐率降低影响反渗透膜性能的因素温度-温度升高,通量升高,脱盐率下降17反渗透系统设计原则进水水质(各种离子含量及其他杂质含量)合理的通量范围选择操作条件(PH值,温度,进水压力及回收率)用户特殊的水质要求反渗透膜合理的使用寿命反渗透系统设计原则进水水质(各种离子含量及其他杂质含量)18反渗透系统设计应避免的问题机械杂质的污染-SDI结垢-硬度离子,铁,铝及二氧化硅等有机物污染-TOC生物污染-细菌藻类等膜的压密化-过高的压力及水锤氧化剂的影响-膜分子结构的彻底破坏反渗透系统设计应避免的问题机械杂质的污染-SDI19反渗透水处理系统的构成反渗透水处理系统的构成20

反渗透预处理

——它是让您高枕无忧的关键成动运行的必要条件具体的预处理设计需要根据现场情况和膜元件类型确定必须仔细考虑各种要求原水的特点非常重要为确保系统可靠运行，有时需要作小型实验最后您将心想事成！反渗透预处理——它是让您高枕无忧的关键21反渗透预处理合适与否的简单判断准则清洗频率预处理是否合理或适度3个月或更长适度1~3个月可能需要加强预处理1个月超过1次确实需要加强预处理反渗透预处理合适与否的简单判断准则清洗频率预处理是否合理或22反渗透预处理设计考虑因素膜元件种类(醋酸纤维素膜或芳香聚酰胺复合膜)进水水质(水源及其变化)进水流量(小型或大型装置)反渗透的回收率(高回收率意味着需要更好的预处理)后处理设备和要求反渗透预处理设计考虑因素23反渗透元件的进水条件反渗透膜元件类型

进水中氯的浓度-ppm是否能耐受细菌的降解

进水pH进水温度-℃

CAB0.3~1.0不能5~61~35CPA＜0.1可以4~101~45ESPA＜0.1可以4~101~45ESPA＜0.1可以4~101~45ESNA＜0.1可以4~101~45反渗透元件的进水条件反渗透膜元件类型进水中氯的浓度-24

预处理中考虑的反渗透结垢成分

结垢成份在下列进水情况下需要预处理，包括添加阻垢剂、分散剂CaCO3浓水LSI值＞0，pH值较高，温度较高CaSO4浓度积/溶度积＞100%，Ca+SO4＞250ppmBaSO4浓度积/溶度积＞100%，Ba＞50ppbSrSO4浓度积/溶度积＞100%，Sr＞2ppmFe＞0.3ppm预处理中考虑的反渗透结垢成分

结垢成份在25反渗透污染物悬浮固体普遍存在于地表水和废水中尺寸＞1微米(胶体可能会小于1微米)在未搅拌溶液中能悬浮状态沉积下来(胶体会保持悬浮状态)预处理后必须将下列指标降低至浊度＜1NTU15分钟SDI值＜5反渗透污染物悬浮固体26胶体污染物普遍存在于地表水或废水中污染物主要存在于反渗透系统的前端尺寸＜1微米在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态可以是有机或无机成份组成的单体或复合化合物无机成份可能是硅酸、铁、铝、硫有机成份可能是单宁酸、木质素、腐殖物预处理后必须将下列的指标降低至：浊度＜1NTU15分钟SDI值＜5胶体污染物27有机污染物污染物主要存在于反渗透系统的前端普遍存在于地表水或废水中被吸收附着在膜表面天然腐殖有机物来源于植物腐烂物且常带电荷缺乏明确的TOC(总有机碳)含量规定进水中TOC含量为2ppm时应引起注意具有电中性表面的LFC1膜及CAB膜可能更适用有机污染物285.4生物污染普遍存在于地表水或废水中开始时易在反渗透前端形成污染物，随后扩展及整个反渗透系统通常污染物为细菌、生物膜、藻类、真菌警戒含量为每毫升10000cfu(菌落生成单位)必须控制生物活性CAB膜由于其对余氯的耐受性较好，因而可能更适用5.4生物污染293.反渗透系统的故障诊断和运行数据的标准化

生活就像一盒夹心巧克力，你无法预计你可能会发现什么。——阿甘正传3.反渗透系统的故障诊断和运行数据的标准化

30.1反渗透系统的故障及其诊断

确定问题：您的反渗透系统是否运转不正常？您的反渗透系统是不是正常停机中停用时间过长？您的反渗透预处理或化学加药系统是否正常？确定您是否在适当的进水温度、TDS或这pH条件下使用？确定您的水流量和水回收率是否适当？确定压降(进水—

浓水)是否正常？确定所有的仪器仪表是否校准？对产水流量和产水水质进行标准化。逐段及逐个压力容器测量产水水质。检查每只压力容器密封件有无损坏。检测反渗透进水的保安过滤器是否含有污染物？检测反渗透膜元件是否被污染或被损坏。采样并分析反渗透进水、浓水和各段产水及总产水水质数据。将分析所得水质数据与反渗透设计的计算值相比较。以标准化后产水水质、流量及压降的变化为基础，确定可能的污染物。对预测的污染物及垢质进行清洗。分析清洗液中所含的污染物以及清洗液的顔色和pH值变化。将反渗透膜元件送出进行非破坏性的分析，并确定清洗方案。最后的手段是进行膜元件解剖分析和实验分析以确定污染物。.1反渗透系统的故障及其诊断

31.4反渗透故障诊断一览表可能的原因

可能的发生地点

进水与浓水间压降

产水流量

盐透过率

金属氧化物第一段正常或增加降低正常或增加胶体污染第一段正常或增加降低正常或增加结垢最后一段增加降低增加生物污染任何一段正常或增加降低正常或增加有机污染所有各段正常降低降低或增加

氧化物(如Cl2)第一段最严重正常或降低增加增加磨损(碳粒、污泥粒)第一段最严重降低增加增加O型圈或粘结部位泄漏随机分布正常或增加正常或增加增加回收率过高所有各段降低正常或降低增加.4反渗透故障诊断一览表可能的原因可能的发生地点进水32反渗透系统化学清洗的一般方法反渗透系统化学清洗的一般方法33不同观点：超纯水市场竞争激烈，EDI应用前景看好。不同观点：超纯水市场竞争激烈，EDI应用前景看好。34反渗透技术原理及应用反渗透技术原理及应用35目录1.中国水资源现状2.反渗透和纳滤发展史3.反渗透工作原理4.反渗透纯水机标准配置5.影响反渗透膜性能的因素和设计6.反渗透运行故障及诊断、清洗7.不同观点目录1.中国水资源现状36问题探讨：大家关注过目前我国水资源的现状如何吗？问题探讨：大家关注过目前我国水资源的现状如何吗？372009年中国多省市大旱2009年中国多省市大旱38中国水资源现状中国的水贫穷到什么地步呢？世界银行的官员预测，在未来的5年内“水将像石油一样在全世界运转”。我国属于缺水国之列，人均淡水资源仅为世界人均量的1／4，居世界第109位。中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一。而且分布不均，大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1／4。据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更为严重。目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，有些城市因地下水过度开采，造成地下水位下降，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。中国水资源现状中国的水贫穷到什么地步呢？世界银行的官员预测，39纯水制备方法人类从含杂质水中获得纯水的传统方法是蒸馏法。其他工艺如离子交换和电渗析法从1950年开始用于纯水制备，近十几年反渗透膜被广泛用于海水和苦咸水的脱盐。反渗透不仅被公认为是比较经济的脱盐技术，而且也被认为是脱除重金属、杀虫剂和其他污染物质的好办法。反渗透也可用于废水回用和回收排放水中有价值的原料。例如，从染料废水中回收染料。反渗透也可用于食品饮料工艺。另外，新种类分离膜的发展也带动了生物技术和制药行业中膜分离工艺的发展，既节约了能耗又不会造成产品的热降解。反渗透膜原理自然界的渗透现象。纯水制备方法人类从含杂质水中获得纯水的传统方法是蒸馏法。其他40反渗透和纳滤基础反渗透和纳滤发展史-上世纪五十年代末~六十年代初膜分离过程分类-微滤(MF),超滤(UF),纳滤(NF),反渗透(RO)反渗透和纳滤原理反渗透和纳滤基础反渗透和纳滤发展史-上世纪五十年代末~六十年41反渗透技术发展史

1960年美国加利福尼亚大学的洛布(Loeb)与素里拉简(Sourirtajan)发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜，反渗透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。

1961年美国Hevens公司首选提出管式膜组件的制造方法。

1965年美国加利福尼亚大学制造出用于苦咸水淡化的管式反渗透装置，生产能力为19m3/d。

1970年开发成功高效芳香聚酰胺中空纤维反渗透膜，使RO膜性能进一步提高。超滤70年代进入工业化应用后发展迅速，已成为应用领域最广的技术。

20世纪80年代后进入工业应用的膜用渗透汽化进行醇类等恒沸物脱水，由于该过程的能耗仅为恒沸精馏的1/3-1/2，且不使用苯等挟带剂，在取代恒沸精馏及其它脱水技术具有很大的经济优势。

20世纪90年代出现低压反渗透复合，为第三代RO膜，膜性能大幅度提高，为RO技术发展开辟了广阔的前景。德国GFT公司是率先开发成功唯一商品GFT膜的公司。90年代初向巴西、德、法、美、英等国出售了100多套生产装置，其中最大的年产4万吨无水乙醇的工业装置，建于法国。除此之外，用PV法进行水中少量有脱除及某些有机/有机混合物分离，例如水中微含氯有机物分离，MTBE/甲醇分离，近年也有中试规模的报导。

目前，膜分离技术已在许多领域进行应用，例如，超纯水制造、锅炉水软化，食品、医药的浓缩，城市污水处理，化工废液中有用物质的回收。

反渗透膜孔径为0.0001－0.001微米，细菌的直径为0.4—1.0微米,病毒的直径为0.02—0.4微米，反渗透膜孔径是细菌、病毒的几千分之一，因此只有水分子和比水分子小的微量元素和矿物质能通过，而泥沙、铁锈等大颗粒物质被彻底清除；细菌、病毒等大分子物质也被滤除，砷、铅、汞、铬等重金属离子，卤代烃、农药等有害成分，放射性粒子等去除率大于96％以上。

RO是英文reverseosmosis的缩写

反渗透技术发展史

1960年美国加利福尼亚大学的洛布(Loe42反渗透工作原理反渗透工作原理43微濾膜 0.1-1微米超濾膜 6K-100K分子截留率鈉濾膜 150-500分子截留率反滲透膜 50-150分子截留率各類膜分子截留率微濾膜 0.1-1微米各類膜分子截留率44膜的種類微濾0.1到10微米細菌和微細的懸浮固體超濾膜0.005到0.05微米,乳化油,顏色,膠體鈉濾膜0.0005到0.005微米糖,染料,界面活性劑,礦物質反滲透0.0001到0.001微米,鹽,金屬離子,礦物質純水膜的種類微濾0.1到10微米超濾膜0.005到0.045各种反渗透纯水机各种反渗透纯水机46反渗透纯水机标准配置第一道μ纤维滤芯过滤水中杂质，包括铁屑、淤泥、毛发、沙石等个月。..。第二道颗粒活性炭滤芯具高性能吸收性，吸附面积大，去除氯、三氯甲烷等化学物质及臭味、异色个月第三道压缩活性炭滤芯可再将水中细微杂质、化学物质再次精密过滤，保护滤膜个月。第四道逆渗透膜利用逆渗透原理将水中所含无机盐、重金属、细菌、病毒等危害人体健康的物质和纯水分离（以上的去除率）个月。第五道后置式活性炭滤芯可使水分子呈弱碱性，适合人体吸收，并可使水增加活性，甘甜可口个月反渗透纯水机标准配置第一道μ纤维滤芯过滤水中杂质，包括铁47反渗透技术原理与应用课件48反滲透膜截留率圖反滲透膜截留率圖49膜片表面結構膜片表面結構50影响反渗透膜性能的因素温度-温度升高,通量升高,脱盐率下降压力-压力升高,通量及脱盐率上升PH值-超过合适PH范围,都会引起出水恶化盐浓度-浓度越高,通量及脱盐率越低回收率-回收率增高,通量及脱盐率降低影响反渗透膜性能的因素温度-温度升高,通量升高,脱盐率下降51反渗透系统设计原则进水水质(各种离子含量及其他杂质含量)合理的通量范围选择操作条件(PH值,温度,进水压力及回收率)用户特殊的水质要求反渗透膜合理的使用寿命反渗透系统设计原则进水水质(各种离子含量及其他杂质含量)52反渗透系统设计应避免的问题机械杂质的污染-SDI结垢-硬度离子,铁,铝及二氧化硅等有机物污染-TOC生物污染-细菌藻类等膜的压密化-过高的压力及水锤氧化剂的影响-膜分子结构的彻底破坏反渗透系统设计应避免的问题机械杂质的污染-SDI53反渗透水处理系统的构成反渗透水处理系统的构成54

反渗透预处理

——它是让您高枕无忧的关键成动运行的必要条件具体的预处理设计需要根据现场情况和膜元件类型确定必须仔细考虑各种要求原水的特点非常重要为确保系统可靠运行，有时需要作小型实验最后您将心想事成！反渗透预处理——它是让您高枕无忧的关键55反渗透预处理合适与否的简单判断准则清洗频率预处理是否合理或适度3个月或更长适度1~3个月可能需要加强预处理1个月超过1次确实需要加强预处理反渗透预处理合适与否的简单判断准则清洗频率预处理是否合理或56反渗透预处理设计考虑因素膜元件种类(醋酸纤维素膜或芳香聚酰胺复合膜)进水水质(水源及其变化)进水流量(小型或大型装置)反渗透的回收率(高回收率意味着需要更好的预处理)后处理设备和要求反渗透预处理设计考虑因素57反渗透元件的进水条件反渗透膜元件类型

进水中氯的浓度-ppm是否能耐受细菌的降解

进水pH进水温度-℃

CAB0.3~1.0不能5~61~35CPA＜0.1可以4~101~45ESPA＜0.1可以4~101~45ESPA＜0.1可以4~101~45ESNA＜0.1可以4~101~45反渗透元件的进水条件反渗透膜元件类型进水中氯的浓度-58

预处理中考虑的反渗透结垢成分

结垢成份在下列进水情况下需要预处理，包括添加阻垢剂、分散剂CaCO3浓水LSI值＞0，pH值较高，温度较高CaSO4浓度积/溶度积＞100%，Ca+SO4＞250ppmBaSO4浓度积/溶度积＞100%，Ba＞50ppbSrSO4浓度积/溶度积＞100%，Sr＞2ppmFe＞0.3ppm预处理中考虑的反渗透结垢成分

结垢成份在59反渗透污染物悬浮固体普遍存在于地表水和废水中尺寸＞1微米(胶体可能会小于1微米)在未搅拌溶液中能悬浮状态沉积下来(胶体会保持悬浮状态)预处理后必须将下列指标降低至浊度＜1NTU15分钟SDI值＜5反渗透污染物悬浮固体60胶体污染物普遍存在于地表水或废水中污染物主要存在于反渗透系统的前端尺寸＜1微米在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态可以是有机或无机成份组成的单体或复合化合物无机成份可能是硅酸、铁、铝、硫有机成份可能是单宁酸、木质素、腐殖物预处理后必须将下列的指标降低至：浊度＜1NTU15分钟SDI值＜5胶体污染物61有机污染物污染物主要存在于反渗透系统的前端普遍存在于地表水或废水中被吸收附着在膜表面天然腐殖有机物来源于植物腐烂物且常带电荷缺乏明确的TOC(总有机碳)含量规定进水中TOC含量为2ppm时应引起注意具有电中性表面的LFC1膜及CAB膜可能更适用有机污染物625.4生物污染普遍存在于地表水或废水中开始时易在反