反渗透的原理及其应用.ppt

1、反渗透的原理及其应用,目,录,CONTENTS,0105,工作原理,1,0608,反渗透的基本原理,2,0912,分离机理,3,1315,影响反渗透性能的因素,4,1620,膜分离技术特点,5,2125,膜的分类,6,2632,膜分离技术的应用,7,反渗透工作原理,反渗透：当在浓溶液上加压力，且该压力大于于渗透压时，浓溶液中的水就会通过半透膜流向稀溶液，使得浓溶液的浓度更大，这一过程是渗透的相反的程。 渗透：水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧自发流动的过程。,反渗透的简单流程图,反渗透的基本原理,渗透压的计算：渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度而与半透膜本身无关。计算公式如下（仅适用于

2、稀溶液）： CRT 渗透压（kg/cm2） C 离子浓度（摩尔/升） R 气体常数（等于0.082升大气压/摩尔k） T 绝对温度（k） 如计算3NaCL（近于海水）在25时的渗透压： C=（30/58.5）21.026摩尔/升 CRT1.0260.082（27325）24.4 （kg/cm2）,影响反渗透性能的因素,产水通量和脱盐率是反渗透过程中的关键参数，针对特定系统条件，水通量和脱盐率主要受压力、温度、回收率、进水含盐量和pH值的影响。 基本关系式 1、产水率：QWKWA（P ）/d QW 产品水流量 KW 温度校正系数（取决于膜的类型和温度） A 膜表面积 P 膜两侧的压力 膜两侧的渗

3、透压 d 膜厚度 2、盐通量：QSKSAC/d QS 盐通量 KS 盐透过系数（取决于膜的类型和温度） A 膜表面积 C 膜两侧的浓度剃度 膜两侧的渗透压,影响反渗透性能的因素,进水压力对通量和脱盐率的作用,脱盐率,产水通量,进水温度对通量和脱盐率的作用,产水通量(恒定压力),脱盐率(恒定通量),脱盐率,水通量,回收率,增加盐浓度对通量和脱盐率的影响,增加回收率对通量和脱盐率的影响,脱盐率,水通量,压力,温度,原水浓度,影响反渗透性能的因素,水通量,脱盐率,pH 值,反渗透原理,1、反渗透装置重要指标水的回收率 Y (以表示)：,q V,f 给水流量， m3/ h,q V,p 产水流量， m3

4、/ h,2、反渗透装置重要指标水的脱盐率 SR (以表示)：,c f ，c p 分别为给水和产水的浓度，mol/ L,或,c fA 平均给水浓度，mol/ L,RO原理简介,给水,产水,浓水,75回收率,100 m3/ h,75 m3/ h,25 m3/ h,90 脱盐率,100 mg/l 钙离子,10mg/l 钙离子,360 mg/l 钙离子,反渗透分离机理,氢键理论 Reid）等人提出的 ，基于一些离子和分子能够通过膜的氢键的结合而发生联系，从而通过这些联系发生线形排列型的扩散来进行传递 优先吸附毛细孔流理论 索里拉金等人提出了优先吸附毛细孔流理论 溶解-扩散理论 Lonsdale和Ril

5、ey,氢键理论,膜的表面层,优先吸附毛细孔流理论,5反渗透工艺流程,反渗透工艺一般包括预处理和膜分离两部分。 预处理可以用物理化学法，也可以用化学法。 所采取的预处理方法与原水的物理、化学性质及生物学特性有关，还与膜装置的结构有关。,预处理,l）调整和控制pH值及进水温度，根据反渗透膜允许使用的温度和pH值范围。 2）去除水中0.31m以上的悬浮固体及胶体，用混凝沉淀和精密过滤相结合工艺,用5 25 m过滤介质，去除水中悬浮固体。 3）去除可溶性、胶体状和悬浮性有机物，采用氯或次氯酸钠氧化可有效地也可根据有机物的种类采用活性炭去除。,4)要控制水的回收率（为防止在膜表面形成硬垢）；或将进水pH

6、值调整在56，以控制水中碳酸钙及磷酸钙的形成；亦可采用石灰法去除水中的钙盐；可借助投加六偏磷酸钠防止硫酸钙沉淀。 5) 细菌、藻类、微生物易使膜表面产生软垢，用消毒法抑制其生长。 6)超滤也可作为反渗透的预处理法以去除水中的油、胶体、微生物等物质。,预处理,常见的预处理方法的选择,1. 化学氧化 功能：利用强氧化剂分解水中有机污染物的一种化学处理方法。 常用氧化剂：氯气、次氯酸钠、二氧化氯、高锰酸钾 2.药剂软化 目的：使水中所含的硬度在药剂作用下形成难溶性化合物而被去除的方法。 常用氧化剂：磷酸三钠、磷酸氢二钠、石灰、纯碱 3. 介质过滤 目的：颗粒物质的去除。 常用介质：石英砂、石榴石或无

7、烟煤等 4.混凝-絮凝 目的:降低颗粒悬浮物和胶体 常用混絮凝药剂:三氯化铁和硫酸亚铁,常见的预处理方法的选择,5.活性炭吸附 目的：去除水中有机物、胶体、微生物、余氯、 嗅味等 常用活性炭类型 ：粉状及粒状活性炭，作为反渗透预处理粒状活性炭比较常用 6.微滤或超滤 目的：去除水中的悬浮物质及一部分溶解有机物质 常用的超滤膜材料：聚偏氯乙烯、聚砜、聚烯烃、聚醚砜、聚丙烯晴、纤维素类等 7.保安过滤 目的: 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 常用滤芯类型 ：烧结滤管、熔喷式纤维滤芯和蜂房滤芯等,膜组件的组装示意图,进水口,耐压容器,连接器,膜组

8、件,密封圈,端盖,透过液,浓缩液,工业应用的反渗透装置,1、单组件系统,反渗透系统设计及系统配置,1、单段系统,高压泵,进水,浓水,产水,保安过滤器,单支膜元件,浓水循环,高压泵,进水,浓水,产水,保安过滤器,6支膜元件,6支膜元件,6支膜元件,反渗透系统运行方式： 1、多段式排列系统,反渗透系统设计及系统配置,1、多级系统,高压泵,6支膜元件,进水,浓水,产水,保安过滤器,6支膜元件,6支膜元件,6支膜元件,6支膜元件,6支膜元件,二级浓水回一级,进水,高压泵,保安过滤器,RO1,一级产水,二级产水,RO2,反渗透系统设计及系统配置,反渗透系统的设计步骤： 1、考虑进水水源、水质，进水和产水

9、流量以及所需的产水水质。 2、选择系统排列和级数 。 3、膜元件的选择 。 4、膜平均通量的确定 。 5、计算所需的元件数量 。 6、计算所需的压力容器数 。 7、段数的确定 8、确定排列比 9、分析和优化膜系统 10、运用反渗透计算软件进行系统模拟运算,按孔径分类的分离膜,主要膜分离过程,卷式膜结构,反渗透膜的分类和结构,原水,原水 流道网,原水,透过水 流道网,膜,膜透过水,集水管,浓水,膜分离技术特点（一）,膜分离是一个高效的分离行为； 90%的乙醇水溶液、N2和H2的分离,与萃取等的对比。 能耗非常低； 相比传统分离： 蒸馏、蒸发、等 多数分离过程的工作温度在室温； 在医药工业、生物技

10、术、食品加工等方面,膜分离技术特点（二）,规模和处理能力可在很大范围内变化，而其效率、设备单价、运行费等变化不大； 设备体积小、占地较少等； 可以方便的插入现行生产工业，不必进行较大改变。 膜分离设备本身没有运动的部件，很少需要维护，可靠度很高；,3、膜清洗工艺,物理法,化学法,水力清洗,水气混合清洗,逆流清洗,海棉球清洗,主要采用减压后高速的水力冲洗,借助气液与膜面发生剪切作用,卷式或中空纤维式组件。将反向压力施加于支撑层，引起膜透过液的反向流动，以松动和去除膜进料侧活化层表面污染物,内压管式组件。依靠水力冲击使直径稍大于管径的海棉球流经膜面，以去除膜表面的污染物，,氢氧化铁：1%2%的柠檬酸铵水溶液,无机沉垢：柠檬酸钠水溶液用盐酸将pH值调至45,胶体污染体系：高浓度盐水,蛋白质、多糖类及胶体污染物：加酶洗剂,在化学清洗中，必须考虑到以下两点: (1)清洗剂必须对污染物有很好的溶解或分解能力; (2)清洗剂必须不污染和不损伤膜面。,膜清洗,为什么膜分离技术近几年得到了最快速的发展？,1.工业节水十五规划。北京高井电厂关于循环排污水回用问题证实了超滤作为反渗透预处理的必要性和可行性； 2.电厂环保的要求。山西古交电厂是我国第一个30万千瓦以上机组采用EDI技术的电厂。自此，空冷机组和燃机电厂开始普遍采用EDI； 3.地表水水质的变化。江河湖泊水系工业和生活污染加