反渗透的应用

水处理技术进展的背景2025年将会有超过48个国家和地区面临严峻水资源短缺的问题，涉及到的人口将到达142035年，估量会有30亿人生活在严峻缺水的地区21世纪水资源正在变成一种贵重的稀缺资源，水资源问题纯水和超纯水的制备、饮用水净化、工业用水处理、废水处理，以及医药、化工和食品等工为全世界的必定趋势。反渗透的原理2反渗透技术的根本原理反渗透技术的根本原理是在高于溶液渗透压的作用下反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中(如原水)，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透离技术，同时也是目前最为先进的膜分别技术之一。分别原理膜分别技术是近二十年来在分别领域快速崛起的化工高技术,它具有能耗低,选择性高及装置敏捷等特点,应用前景格外宽广。反渗透是以压力差为推动力的膜分别技术。由索利拉金提出的“选择吸附——毛细孔流机制”理论认为:水溶液与具有微孔的薄膜相互接触,由于膜的化学性质使它对水溶液中的溶质具有排斥作用,结果靠近膜外表的浓度梯度急剧下降,在溶液—膜的界面上形成一层被,溶质则被膜截,正是这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样截留住分子直径相应大于它们的溶质和颗粒,从而到达了分别的目的。反渗透(RO)一般反渗透法主要是截留无机盐那样的小分子,为了使溶剂通过必需施加高压。反渗透膜材料目前常用的中空纤维膜的材料及争论机构反渗透的应用水处理反渗透与超滤技术是目前处理方法中最先进的方法之一,应用范围广,包括从海水和苦咸水中制取饮用水,工艺用水;超纯水的制备;锅炉水预处理;工业污水处理等等方面。1.1.1 海水、苦咸水淡化反渗透已成功用于海水或苦咸水的淡化,1983年开头运转的马耳它岛伽尔拉夫基海水淡化厂日产淡水203。世界上最大的咸水淡化厂在美国亚利桑那州的尤马四周,原水中含3000ppm,生产力量为每日10对西北地区苦咸水淡化进展争论,并取得肯定的成果。2.1电厂中、高压锅炉补给水制备,其主要工艺由原水预处理、反渗透除盐、离子交换深度除盐或电去离子(EDI)3局部组成.依据原水水质和产水水质要求设计工程的工艺流程和设备配置.原水含盐量小于500mg/L时,可选用一级反渗透和混床的组合工艺;原水含盐量大于500mg/L,可选用二级反渗透和混床的组合工艺,到达产水电导率(25C)≤0.2μS/cm,SiO2?20≤g/L,硬度≈0mol/L,满足电力行业《火力发电厂水汽化学监视守则》行业标准(DL/T561?-95).如要求产水水质电导率>1μS/cm时,可选用反渗透和复床的组合工艺.当反渗透产水中重碳酸根离子(HCO3-)>50mg/L时,可在阳床后设置脱气装置由于反渗透膜元件具有大于97%除盐率,而且还能去除水中大局部微粒、有机物、胶体等杂质,所以电厂中、高压锅炉补给水制备系统中,特别对高含盐量的原水,应用反渗透膜法除盐工艺,能获得显著的经济效益和环境效益.据不完全统计,目前在国内电厂中运行的产水量大于100t/h反渗透装置已超过100套,最大规模的反渗透装置产水量800t/h.1.1.2超纯水的制备电子工业对超纯水的要求越来越高,需求量也越来越大。承受反渗透能制得高纯度的水,且流程简化,运转费用低。目前,美国电子工业已有90%以上是承受反渗透和离子交换相结合的装置来制取超纯水。我国电子工业用水也开头承受电渗析——反渗透——离子交换工1.3废水的处理在废水处理方面,反渗透和超滤技术在各个行业普遍使用,电泳涂漆废水、电镀废水、食品工业废水、造纸工业废水、纺织工业废水、放射性废水、城市下水等的处理收到很好的效果,不仅能削减污染,而且回收了有用的物质。现以纺织工业为例简要介绍。纺织工业废水量大,有机物及染料试剂含量高,生物化学方法难以处理,反渗透和超滤得到广泛的使用。洗毛废水处理:洗毛废水为高浓度有机废水,含有大量羊毛脂,洗涤剂及泥沙等杂质。净化污水,削减环境污染并进而有效回收羊毛脂,是毛纺织工业一个重要的课题。七十年月以来开头承受超滤膜分别技术处理洗毛废水水进展超滤分别,透过液仍能循环用于洗毛,脂的截留率达90%以上。Tounsend等承受水合氧化锆动态膜处理洗毛废水,结果在回水率为85%时,总有机碳截留率达92——96%,总固体分率为85——90%,100%截留。纤维油剂的回收:岳阳石油化工总厂承受外压管式醋酸纤维素超滤膜用膜分别出锦纶纺丝油剂后,67000的聚砜中空纤,分别效果可与国外同类产品相比。樊淑承受超滤—生物转盘技术对涤纶短纤维油剂污水处理,不仅使排放到达国家标准,而且回收的浓缩油可连续回用。印染废水的治理:早在70年月初美国的J.JPorter、C.A.Brandon即开头将反渗透技术用于印染废水处理,上海第一印染厂用超滤技术处理该厂废水也取得肯定的效果。进入80年月,膜材料的开发,膜构造与性能的改善,膜工程问题的逐步解决,开拓了膜分别技术在印染工业中的应用前景,计算机分析及配色等技术的应用使得最大限度利用回收染料助剂和水,一,PH使用范围1-13,最高允许使用温度120℃,Majesuska等在这方面作了大量工作,争论说明该膜对分子量大于800的染料截留率可达100%,水通量为0.20m3/m2天,而且蒸发时间越短,铸膜温度越高,明远用聚砜超滤膜分别分散深蓝染料,裴振琦将三台管式超滤器并联从轧染机复原蒸箱溢流液中回收复原染料,运行2023多小时,超滤染料废液617吨,回收复原染料1036斤,脱色率保持在95-98%;将回收染料在机台染色时兑入5-7%,对于布的色泽及牢度均无明显影响,经济效益显著。在诸多的膜材料和构造中,开发的荷电超滤膜(或疏松反渗透膜)在处理印染废水中表现独特的优点,将是将来处理印染废水中最具有竞争力的膜材料,该膜对各种活性染料的分别性能较好,截留率在99%以上,同时具有高流量低压操作、耐酸碱、耐污染等特点。2电子工业用纯水、超纯水制备,电子级超纯水是目前世界上纯洁品质要求最高的水.在电子级超纯水制备系统中集合了当前水处理技术最先进的工艺和设备,如超(EDI)等,其中反渗透装置是整个纯水、超纯水制备系统工程中一关键的设备.它能有效地去除原水中97%99%以上的相对分子质量大于300的有机物、99%以上的包括细菌在内的各种微粒和95%以上的二氯化硅.反渗透工艺在纯水、超纯水制备系统工程中的应用,不但能提高了产水品质,降低生产本钱,而且防止环境污染,有力地推动了电子工业的进步,同时也促进了纯水、超纯水制造技术的进展.1.2食品工业反渗透和超滤除了用于食品工业废水处理外,另外还可以用于食品的精制、提纯与浓缩。牛奶、乳清蛋白质、茶叶的浓缩:反渗透技术能代替蒸发方法除去水分而浓缩牛奶,与蒸发操作相比优点显著,一是它在低温下(10——50℃)操作,养分成分不被破坏;二是能耗低。乳清蛋白质浓缩能将牛奶中低分子量组分如乳糖和盐分去除获得高蛋白质奶品,1985年开工的美国加利福尼亚洲科罗那奶酪装置利用超滤装置生产含50-70%蛋白质乳清蛋白(2300吨/年),滤过液再经反渗透装置脱水,经浓缩的乳糖送入发酵生产乙醇,获利很大。中国农科院茶叶争论所将反渗透技术用于浓缩茶叶,与蒸馏浓缩法相比,茶叶有效成分保存得更好。饮料的精制和除菌:超滤可用于饮料中悬浮固体、残留酵母菌、杂菌微生物、胶体物质,色素的去除,而保存饮料的养分成分和特有的芳香成分。膜分别技术的除菌作用,使饮料中不需要添加防腐剂等化学药物而延长贮存期砜平板超滤膜分别设备对荔枝康力型自然饮料进展精制和除菌,取得很好效果。3染料工业超滤在染料及其助剂工业中也发挥了越来越大的作用。国外在八十年月初就已利用超滤技术精制染料及助剂以提高产品质量和应用性能。1982年德国拜耳公司制造了一种制备稳定的液态染料的专利,它是在集中剂存在的状况下先将滤饼湿法研磨,然后利用超滤将其浓缩或高浓度贮存稳定的液态产品。与传统方法相比,此法所制备的产品不仅质量符合要求,而且大大简化了工艺流程。1986年,该公司又发表了超滤法精制染料用以制备喷射印刷油:还制造了应用1985年从丹麦引进了国内最大的超滤装置,总膜面积近800m2,,生产染料用的高纯度集中剂。从超滤装置出来的透过液经反渗透设备浓缩处理后,即可得到食品用添加剂,,人工血液的制造,人参蜂王浆处理,中草药制剂的精制,病菌、酶素、病毒、核酸、蛋白质等生理活性物质的浓缩、分别、精制、激素的精制。在国外,反渗透和超滤技术还应用于空间技术,如美国NASA(国家航空和航天治理局)研制的小型航天水处理装置,能将人体排出液经超,国外已普遍,反渗透和超滤技术的应用取得较大进展,作为一种的和正在进展的通用分别技术,在工业上应用的潜力是无限的。进展方向进展趋势1 高性能膜不断消灭膜是反渗透和超滤的心脏,膜的材料是整个反渗透和超滤技术的中心,反渗透和超滤技术的进一步提高,关键取决于膜性能的改进。2.1.1膜的品种增加,膜的性能提高随着膜分别技术应用领域的扩大,对膜性能的要求越来越高,不但要有良好的分别性能,而且要有良好的耐温、耐压、耐酸碱腐蚀,抗污染等等性能,很多型的分别膜得到开发,如抗污染膜、等孔型超滤膜,能在高腐蚀性环境中使用的超滤膜和反渗透膜,耐氧化、耐游离氯的复合膜,具有催化功能的分别膜等等。2.1.2膜材料的进展膜构造及其材质极大程度打算了膜的功能。最初工业化的膜是醋酸纤维素,它的价格廉价,成膜性能好,但适用范围很窄,PH值限于3.5——9.5,使用温度低于40℃,如今膜材料大都承受高性能的合成材料,如聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯以及改性纤维等,可经受强酸强碱,在各种溶剂及较高温度下能正常操作。近年来随着高分子膜的飞速进展,无机膜的开发与应用亦日益受到关注,多孔性陶瓷、多孔性玻璃以及多孔性金属等无机材料制成的膜已经问世,这可提高膜的耐热性和抗化学腐蚀性。日本努力开发具有超滤性能的多孔陶瓷膜,腐蚀、耐高温、不粘结等优点,往往是其它材料膜难以代替的。2.1.3膜的制备与改性高分子膜的构造不仅与材质有关,而且与其加工过程关系亲热,因要提高膜性能也应从膜的合和就地聚合等技术着手,开发等离子聚合、光化聚合、辐照聚合、电化聚合等的复合聚合过程。另外还可以对膜外表进展改性,国外用低温等离子体对超滤膜进展物理改性,转变了超滤膜外表0.1-0.2um厚度的活性外表分子构造和分子间的作用,从而增加了膜的强度,,,为使膜分别设备具有良好性能,除了应有高性能外,还必需使分别设备在最正确条件(过滤速率、截留速率和能耗等)下操作。2.2 应用领域日益扩大膜分别技术的应用领域日益扩大,生物技术方面的膜分别是一种巨大潜力的工业;膜分离在反响工程中的应用尚处于争论阶段,但前景格外迷人;型化学薄膜发电属清洁,无污染的电力高科技,宽。随着膜分别工艺应用的拓宽,其固有的一些局限性也暴露出来。改进膜的构造,提高膜的性能,只能解决一局部难题,而假设将几种不同的分别工艺结合起来形成一种的分别工艺系统,则可以扬各种分别工艺之长,避其所短。如在生物化学反响中,将活细胞培育基生物转变工艺同膜分别工艺很好地结合起来,可以持续地生产生化制品。例如,在糖持续性地发酵成为乙醇的过程中,可承受一种能选择渗透醇的膜进展全蒸发处理,从流体培育基中去除醇,,用膜可以进展持续性活性污泥水处理,从活性污泥接触装置出来的污水连续不断地供给超滤装置,污泥浓缩物被循环,而干净的滤液则排出去作工艺用水。5进展趋势反渗透膜技术及其工程应用的进展方向主要集中于争论开发具有低能耗、抗污染、耐高温、高压和特种分别等性能的反渗透膜组器.超低压反渗透膜能在保持原脱盐率的状况下,操作压力下降25%~40%,从而降低了系统的能耗和设备材料的要求.抗污染反渗透膜的开发,削减了膜清洗的药耗,延长了膜的使用寿命,广泛地应用于污水回用和化工