反渗透基础知识

反渗透基础知识讲座

主讲人：部门：公用工程部时间：2012年07月11日

膜分离技术应用范围反渗透

反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补水、各种工业纯水，饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。学习内容膜简介定义专业术语膜的种类

膜分离技术特点

典型膜过程

反渗透

超滤

膜的简介膜料液水小分子大分子渗透液定义：

具有选择性分离的功能薄膜材料。“21世纪的多数工业中，膜技术扮演着战略的角色”“谁掌握了膜技术，谁就掌握了21世纪的未来”

膜的定义

无相变、低能耗高效率、污染小工艺简单、操作方便便于与其它技术集成膜分离技术特点特点

膜的种类根据膜的材质固体膜液体膜根据材料来源天然膜合成膜无机材料膜有机高分子膜根据膜的结构多孔膜致密膜离子交换膜渗析膜微孔过滤膜超过滤膜反渗透膜渗透汽化膜气体渗透膜根据膜的功能错流过滤微滤超滤纳滤反渗透完全过滤沙或多介质滤筒进水完全过滤出水浓水进水纯水膜过程的一些术语

微滤

0.1～10m：细菌、煤灰、发酵细胞、颜料、蛋白等超滤0.005～0.1m：颜料、蛋白、多糖、大分子纳滤0.0005～0.005m：低聚糖、染料、多价离子反渗透0.0001～0.001m：电解质、大于100Da的有机溶质水、小于100Da的有机溶质

膜的适用范围(1)便于连续化操作过程中控制循环比；(2)流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力带走膜表面的沉积物，防止污染层积累，使之处于动态平衡，从而有效地改善液体分离过程，使过滤操作可以在较长的时间内连续进行；(3)错流过滤所产生的流体剪切力和惯性举力能促进膜表面的溶质向流体主体的反向运动，提高了过滤速度。错流过滤的优点：错流过滤所产生的浓差极化浓差极化—在膜分离过程中，一部分溶质被截留，在膜表面及靠近膜表面区域的浓度越来越高，造成从膜表面到本体溶液之间产生浓度梯度，这一现象称为“浓差极化”。

错流过滤需要注意的事项进水速度必须能保证固体杂质的移动低流速会引起膜表面淤塞较高的水回收率（更高的水利用率）意味着较低的水流速膜科学树形示意图典型膜应用过程－反渗透渗透（osmosis）

当利用半透膜把两种不同浓度的溶液隔开时，浓度较低的溶液中的溶剂(如水)自动地透过半透膜流向浓度较高的溶液，直到化学位平衡为止的现象。半透膜纯水盐水纯水盐水hA、渗透B、渗透平衡若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力。一种以高于渗透压力的力作为推动力，利用选择性膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从水体中提取淡水的膜分离过程。纯水盐水P反渗透（reverseosmosis，RO）自然界中的渗透现象自然界中的反渗透现象植物根部吸水、腌制咸菜海鸥饮水水中的杂质离子类的非离子类的微粒的气体类的离子的阳离子 阴离子

Ca+2 Cl-Mg+2 NO3-Na+ SO42-K+ HCO3-Fe+3 CO32-Mn+2 SiO2Al3+NH4+ PO43-

水中的杂质非离子的有机物

酒精

酮

醛

苯酚水中的杂质微粒的固体悬浮物胶质物微生物细菌滤过性微生物/病毒热原物质藻类水中的杂质水中的杂质气体类二氧化碳氧氯氮硫化氢反渗透可去除：离子类非离子类微粒的不去除气体类溶液中的离子化合物在水中电离

阴离子（负电荷–得到电子）

阳离子（正电–丢失电子）离子的相关渗透率

一价高二价居中三价慢一般离子所带电荷与其渗透率有如下规律：电离程度离子电荷分子量分子结构温度影响脱盐率的主要因素原子相对大小示意图Na+O2-H+H+O2-H+H+O2-H+H+O2-H+H+膜孔径典型脱盐水系统脱盐装置的共同单元：供给水吸入系统预处理系统反渗透膜产品水后处理动力回收系统水源供水泵预处理系统高压泵反渗透膜单元后处理系统分配汽提、消毒能量回收系统浓液排放脱盐水工艺流程是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质，使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等。多介质过滤器主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。活性炭过滤器

在水质预处理系统中，活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用，还具有降低COD的作用。可以进一步降低RO进水的SDI值，保证SDI<5TOC<2.0ppm。保安过滤器保安过滤器又称精密过滤器，为了防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入反渗透系统，保护高压泵和反渗透膜，通常在反渗透进水前设置滤芯式保安过滤器。一般采用孔径小于10um，根据实际设计情况可设计为5um或更低。工业应用的反渗透装置卷式膜组件卷式膜组件卷式膜组件一个膜叶结构示意图该设备是以鼓风脱气方式除去