1、反滲透的原理及其應用目錄CONTENTS0105工作原理 10608反滲透的基本原理20912分離機理 31315影響反滲透性能的因素41620膜分離技術特點 52125膜的分類 62632膜分離技術的應用 7反滲透工作原理 反滲透：當在濃溶液上加壓力，且該壓力大于于滲透壓時，濃溶液中的水就會通過半透膜流向稀溶液，使得濃溶液的濃度更大，這一過程是滲透的相反的程。 滲透：水從稀溶液一側通過半透膜向濃溶液一側自發流動的過程。純水鹽溶液半透膜滲透壓(b) 滲透平衡純水鹽溶液半透膜(a) 滲透純水鹽溶液半透膜外加壓力(c) 反滲透反滲透的簡單流程圖給水產品水q V ,f ,c fq V ,b ,c b

2、濃水q V ,p ,c p反滲透的基本原理進水壓力對通量和脫鹽率的作用脫鹽率產水通量進水溫度對通量和脫鹽率的作用產水通量(恒定壓力)脫鹽率(恒定通量)脫鹽率水通量回收率增加鹽濃度對通量和脫鹽率的影響增加回收率對通量和脫鹽率的影響脫鹽率水通量壓力溫度原水濃度增加產水量透鹽率有效壓力溫度回收率進水含鹽量水通量脫鹽率pH 值反滲透原理1、反滲透裝置重要指標水的回收率 Y (以表示)：Y=q V,p100%q V,fq V ,f 給水流量， m3/ hq V ,p 產水流量， m3/ h2、反滲透裝置重要指標水的脫鹽率 SR (以表示)：SR=c f c p100%c fSR=c fA c p100%

3、c fAc f ，c p 分別為給水和產水的濃度，mol/ L或 c fA 平均給水濃度，mol/ LRO原理簡介給水產水濃水75回收率100 m3/ h75 m3/ h25 m3/ h90 脫鹽率100 mg/l 鈣離子10mg/l 鈣離子360 mg/l 鈣離子反滲透分離機理氫鍵理論 Reid）等人提出的 ，基于一些離子和分子能夠通過膜的氫鍵的結合而發生聯系，從而通過這些聯系發生線形排列型的擴散來進行傳遞 優先吸附毛細孔流理論 索里拉金等人提出了優先吸附毛細孔流理論 溶解-擴散理論 Lonsdale和Riley 氫鍵理論膜的表面層OH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCO

4、H2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOH2COCOCHHOCHOH2CH2COCOOHOHOCOH2CCH2H2CCHOCCOCCHOOHOOOOOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O膜的表面層雜質等離子優先吸附毛細孔流理論NaCl膜元件H2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O膜元件H2OH2

5、OH2ONaClNaClNaClNaClNaClH2ONaClH2OH2OH2ONaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2ONaClNaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClNaClNaClH2OH2OH2ONaClH2O純水界面主體溶液壓力 反滲透工藝一般包括預處理和膜分離兩反滲透工藝一般包括預處理和膜分離兩部分。部分。 預處理可以用物理化學法，也可以用化預處理可以用物理化學法，也可以用化學法。學法。 所采取的預處理方法與原水的物理、化所采取的預處理方法與原水的物理、化學性質及生物學特性有關，還與膜裝置學性質及生物學

6、特性有關，還與膜裝置的結構有關。的結構有關。預處理預處理 l l）調整和控制）調整和控制pHpH值及進水溫度，根據反滲透膜允許使值及進水溫度，根據反滲透膜允許使用的溫度和用的溫度和pHpH值范圍。值范圍。 2 2）去除水中）去除水中0.30.31m1m以上的懸浮固體及膠體以上的懸浮固體及膠體，用混凝用混凝沉淀和精密過濾相結合工藝沉淀和精密過濾相結合工藝, ,用用5 5 25 m25 m過濾介質，過濾介質，去除水中懸浮固體。去除水中懸浮固體。 3 3）去除可溶性、膠體狀和懸浮性有機物，采用氯或次）去除可溶性、膠體狀和懸浮性有機物，采用氯或次氯酸鈉氧化可有效地也可根據有機物的種類采用活性氯酸鈉氧化

7、可有效地也可根據有機物的種類采用活性炭去除。炭去除。 4)4)要控制水的回收率要控制水的回收率（為防止在膜表面形成硬垢）為防止在膜表面形成硬垢）；或將進水或將進水pHpH值調整在值調整在5 56 6，以控制水中碳酸鈣及磷酸，以控制水中碳酸鈣及磷酸鈣的形成；亦可采用石灰法去除水中的鈣鹽；可借助鈣的形成；亦可采用石灰法去除水中的鈣鹽；可借助投加六偏磷酸鈉防止硫酸鈣沉淀。投加六偏磷酸鈉防止硫酸鈣沉淀。 5) 5) 細菌、藻類、微生物易使膜表面產生軟垢，用消細菌、藻類、微生物易使膜表面產生軟垢，用消毒法抑制其生長。毒法抑制其生長。 6)6)超濾也可作為反滲透的預處理法以去除水中的油、超濾也可作為反滲透

8、的預處理法以去除水中的油、膠體、微生物等物質。膠體、微生物等物質。預處理預處理常見的預處理方法的選擇 1. 化學氧化 功能：利用強氧化劑分解水中有機污染物的一種化學處理方法。 常用氧化劑：氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯、高錳酸鉀2.藥劑軟化 目的：使水中所含的硬度在藥劑作用下形成難溶性化合物而被去除的方法。 常用氧化劑：磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、石灰、純堿3. 介質過濾 目的：顆粒物質的去除。 常用介質：石英砂、石榴石或無煙煤等4.混凝-絮凝 目的:降低顆粒懸浮物和膠體 常用混絮凝藥劑:三氯化鐵和硫酸亞鐵常見的預處理方法的選擇5.活性炭吸附 目的：去除水中有機物、膠體、微生物、余氯、 嗅味等 常用活性炭

9、類型 ：粉狀及粒狀活性炭，作為反滲透預處理粒狀活性炭比較常用6.微濾或超濾 目的：去除水中的懸浮物質及一部分溶解有機物質 常用的超濾膜材料：聚偏氯乙烯、聚砜、聚烯烴、聚醚砜、聚丙烯晴、纖維素類等7.保安過濾 目的: 為了防止預處理中未能完全去除或新產生的懸浮顆粒進入反滲透系統，保護高壓 泵和反滲透膜 常用濾芯類型 ：燒結濾管、熔噴式纖維濾芯和蜂房濾芯等膜組件的組裝示意圖膜組件的組裝示意圖進進水水口口耐壓耐壓容器容器連連接接器器膜膜組組件件密密封封圈圈端端蓋蓋透透過過液液濃濃縮縮液液工工業業應應用用的的反反滲滲透透裝裝置置 高壓泵 進水濃水產水 保安過濾器單支膜元件濃水循環 高壓泵 進水濃水產水

10、 保安過濾器6支膜元件6支膜元件6支膜元件 高壓泵6支膜元件 進水濃水產水 保安過濾器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 二級濃水回一級 進水 高壓泵 保安過濾器RO1 一級產水 二級產水RO2按孔徑分類的分離膜 主要膜分離過程 膜的種類膜的功能分離驅動力透過物質被截留物質微 濾多孔膜、溶液的微濾、脫微粒子壓力差水、溶劑、溶解物懸浮物、細菌類、微粒子超 濾脫除溶液中的膠體、各類大分子壓力差溶劑、離子和小分子蛋白質、各類酶、細菌、病毒、乳膠、微粒子反滲透和納濾脫除溶液中的鹽類及低分子物壓力差水、溶劑無機鹽、糖類、氨基酸、BOD、COD等透 析脫除溶液中的鹽類及低分子物濃度差離子、

11、低分子物、酸、堿無機鹽、尿素、尿酸、糖類、氨基酸 電滲析脫除溶液中的離子電位差離子無機、有機離子滲透氣化溶液中的低分子及溶劑間的分離壓力差、濃度差蒸汽液體、無機鹽、乙醇溶液氣體分離氣體、氣體與蒸汽分離濃度差易透過氣體不易透過氣體卷式膜結構中心管產品水濃水 ATD進水方向流道膜片膜片流道外殼材料收集通道原水原水流道網原水透過水流道網膜膜透過水集水管濃水膜分離技術特點（一） 膜分離是一個高效的分離行為； 90%的乙醇水溶液、N2和H2的分離,與萃取等的對比。 能耗非常低； 相比傳統分離： 蒸餾、蒸發、等 多數分離過程的工作溫度在室溫； 在醫藥工業、生物技術、食品加工等方面 膜分離技術特點（二）規模

12、和處理能力可在很大范圍內變化，而其效率、設備單價、運行費等變化不大；設備體積小、占地較少等；可以方便的插入現行生產工業，不必進行較大改變。膜分離設備本身沒有運動的部件，很少需要維護，可靠度很高； 3 3、膜清洗工藝、膜清洗工藝物理法物理法化學法化學法水力清洗水力清洗水氣混合清洗水氣混合清洗逆流清洗逆流清洗海棉球清洗海棉球清洗主要采用減壓后高速的水力沖洗主要采用減壓后高速的水力沖洗借助氣液與膜面發生剪切作用借助氣液與膜面發生剪切作用卷式或中空纖維式組件。將反向壓力施加于卷式或中空纖維式組件。將反向壓力施加于支撐層，引起膜透過液的反向流動，以松動支撐層，引起膜透過液的反向流動，以松動和去除膜進料側

13、活化層表面污染物和去除膜進料側活化層表面污染物內壓管式組件。依靠水力沖擊使直徑內壓管式組件。依靠水力沖擊使直徑稍大于管徑的海棉球流經膜面，以去稍大于管徑的海棉球流經膜面，以去除膜表面的污染物，除膜表面的污染物，氫氧化鐵：氫氧化鐵：1%2%的檸檬酸銨水溶液的檸檬酸銨水溶液無機沉垢：檸檬酸鈉水溶液用鹽酸將無機沉垢：檸檬酸鈉水溶液用鹽酸將pH值調至值調至45膠體污染體系：膠體污染體系：高濃度鹽水高濃度鹽水蛋白質、多糖類及膠體污染物：加酶洗劑蛋白質、多糖類及膠體污染物：加酶洗劑n在化學清洗中，必須考慮到以下兩點在化學清洗中，必須考慮到以下兩點: :n (1) (1)清洗劑必須對污染物有很好的溶解或分解能力清洗劑必須對污染物有很好的溶解或分解能力; ;n (2) (2)清洗劑必須不污染和不損傷膜面。清洗劑必須不污染和不損傷膜面。膜清洗膜清洗為什么膜分離技術近幾年得到了最快速的發展？為什么膜分離技術近幾年得到了最快速的發展？1.工業節水十五規劃。北京高井電廠關于循環排污水回用問題證實了超濾作為反滲透預處理的必要性和可行性；2.電廠環保的要求。山西古交電廠是我國第一個30萬千瓦以上機組采用EDI技術的