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反渗透膜技术

反渗透膜技术

一、综述

     反渗透水处理已成为当今先进的水处理脱盐技术,其应用领域涉及到食品、饮料、石油、化工、电子、制药、生物等。不仅可用于饮用水、超纯水制备,更可用于海水淡化、苦咸水淡化、工业废水处理、资源回收、物料的纯化及浓缩过程。

二、反渗透技术特点

    反渗透膜分离技术是利用反渗透膜原理进行分离的,具体特点如下:

  1、在常温不发生相变的条件下,可以对溶质和水进行分离,适用于对热敏感物质的分离、浓缩,并且与有相变化的分离方法相比,能耗较低。

  2、反渗透膜分离技术杂质去除范围广。

  3、较高的脱盐率和水回用率,可截留粒径几个纳米以上的溶质。

  4、利用低压作为膜分离动力,因此分离装置简单,操作、维护和自控简便,现场安全卫生。


三、反渗透技术基础


什么是反渗透膜


渗透膜早已存在于自然界中,但直到1748年,Nollet发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的锗膀胱内,人类才发现了渗透现象。


自然的渗透过程中,溶剂通过渗透膜从低浓度向高浓度部分扩散;而反渗透是指在外界压力作用下,浓溶液中的溶剂透过膜向稀溶液中扩散,具有这种功能的半透膜称为反渗透膜,也称RO(Reverse Osmoses)膜。


     从反渗透过程的传质机理及模型来说,主要有三种学说:


一、  现象学模型


二、  溶解-扩散模型


三、  优先吸附-毛细孔流模型


这些理论都不能独自完美的解释反渗透现象的原理。虽然人们还没有揭示反渗透现象本质,但是却不妨碍人们去利用反渗透现象,研制出性能优良的反渗透膜,为人类造福。


反渗透膜的一个特点就是,无法制造出完美的膜,即脱盐率100%的膜,尽管它对无机盐和分子量大于100的有机物的脱除率可以达到98%以上。目前可以制造出反渗透膜脱盐率最高可达到99.9%。


衡量反渗透膜性能的主要指标


1、  脱盐率和透盐率


脱盐率——通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。


透盐率——进水中可溶性杂质透过膜的百分比。


脱盐率=(1–产水含盐量/进水含盐量)×100%


透盐率=100%–脱盐率


    膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定,脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度,脱盐层越致密脱盐率越高,同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定,对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%,对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低,但也超过了98%;对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%,但对分子量小于100的有机物脱除率较低。


2、  产水量(水通量)


产水量(水通量)——指反渗透系统的产能,即单位时间内透过膜水量,通常用吨/小时或加仑/天来表示。


渗透流率——渗透流率也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率,通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快,加剧膜污染。


3、  回收率


回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。膜系统的回收率在设计时就已经确定,是基于预设的进水水质而定的。


回收率=(产水流量/进水流量)×100%


影响反渗透膜性能的因素


1、  进水压力对反渗透膜的影响


进水压力本身并不会影响盐透过量,但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高,使得产水量加大,同时盐透过量几乎不变,增加的产水量稀释了透过膜的盐分,降低了透盐率,提高脱盐率。当进水压力超过一定值时,由于过高的回收率,加大了浓差极化,又会导致盐透过量增加,抵消了增加的产水量,使得脱盐率不再增加。


2、  进水温度对反渗透膜的影响


反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感,随着水温的增加水对通量也线性的增加,进水水温每升高1℃,产水量就2.5%-3.0%;(以25℃为标准)


3、  进水PH值对反渗透膜的影响


进水PH值对产水量几乎没有影响,面对脱盐率有较大影响。PH值在7.5-8.5之间,脱盐率达到最高。


4、  进水盐浓度对反渗透膜的影响


渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数,进水含盐量越高,浓度差也越大,透盐率上升,从而导致脱盐率下降。


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