1、反滲透的原理及其應(yīng)用,目,錄,CONTENTS,0105,工作原理,1,0608,反滲透的基本原理,2,0912,分離機(jī)理,3,1315,影響反滲透性能的因素,4,1620,膜分離技術(shù)特點,5,2125,膜的分類,6,2632,膜分離技術(shù)的應(yīng)用,7,反滲透工作原理,反滲透：當(dāng)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(cè)通過半透膜向濃溶液一側(cè)自發(fā)流動的過程。,反滲透的簡單流程圖,反滲透的基本原理,滲透壓的計算：滲透壓的大小取決于溶液的種類、濃度和溫度而與半透膜本身無關(guān)。計算公式如下（僅適用于

2、稀溶液）： CRT 滲透壓（kg/cm2） C 離子濃度（摩爾/升） R 氣體常數(shù)（等于0.082升大氣壓/摩爾k） T 絕對溫度（k） 如計算3NaCL（近于海水）在25時的滲透壓： C=（30/58.5）21.026摩爾/升 CRT1.0260.082（27325）24.4 （kg/cm2）,影響反滲透性能的因素,產(chǎn)水通量和脫鹽率是反滲透過程中的關(guān)鍵參數(shù)，針對特定系統(tǒng)條件，水通量和脫鹽率主要受壓力、溫度、回收率、進(jìn)水含鹽量和pH值的影響。 基本關(guān)系式 1、產(chǎn)水率：QWKWA（P ）/d QW 產(chǎn)品水流量 KW 溫度校正系數(shù)（取決于膜的類型和溫度） A 膜表面積 P 膜兩側(cè)的壓力 膜兩側(cè)的滲

3、透壓 d 膜厚度 2、鹽通量：QSKSAC/d QS 鹽通量 KS 鹽透過系數(shù)（取決于膜的類型和溫度） A 膜表面積 C 膜兩側(cè)的濃度剃度 膜兩側(cè)的滲透壓,影響反滲透性能的因素,進(jìn)水壓力對通量和脫鹽率的作用,脫鹽率,產(chǎn)水通量,進(jìn)水溫度對通量和脫鹽率的作用,產(chǎn)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,影響反滲透性能的因素,水通量,脫鹽率,pH 值,反滲透原理,1、反滲透裝置重要指標(biāo)水的回收率 Y (以表示)：,q V,f 給水流量， m3/ h,q V,p 產(chǎn)水流量， m3

4、/ h,2、反滲透裝置重要指標(biāo)水的脫鹽率 SR (以表示)：,c f ，c p 分別為給水和產(chǎn)水的濃度，mol/ L,或,c fA 平均給水濃度，mol/ L,RO原理簡介,給水,產(chǎn)水,濃水,75回收率,100 m3/ h,75 m3/ h,25 m3/ h,90 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(jī)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(jié)合而發(fā)生聯(lián)系，從而通過這些聯(lián)系發(fā)生線形排列型的擴(kuò)散來進(jìn)行傳遞 優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論 索里拉金等人提出了優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論 溶解-擴(kuò)散理論 Lonsdale和Ril

5、ey,氫鍵理論,膜的表面層,優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論,5反滲透工藝流程,反滲透工藝一般包括預(yù)處理和膜分離兩部分。 預(yù)處理可以用物理化學(xué)法，也可以用化學(xué)法。 所采取的預(yù)處理方法與原水的物理、化學(xué)性質(zhì)及生物學(xué)特性有關(guān)，還與膜裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。,預(yù)處理,l）調(diào)整和控制pH值及進(jìn)水溫度，根據(jù)反滲透膜允許使用的溫度和pH值范圍。 2）去除水中0.31m以上的懸浮固體及膠體，用混凝沉淀和精密過濾相結(jié)合工藝,用5 25 m過濾介質(zhì)，去除水中懸浮固體。 3）去除可溶性、膠體狀和懸浮性有機(jī)物，采用氯或次氯酸鈉氧化可有效地也可根據(jù)有機(jī)物的種類采用活性炭去除。,4)要控制水的回收率（為防止在膜表面形成硬垢）；或?qū)⑦M(jìn)水pH

6、值調(diào)整在56，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；可借助投加六偏磷酸鈉防止硫酸鈣沉淀。 5) 細(xì)菌、藻類、微生物易使膜表面產(chǎn)生軟垢，用消毒法抑制其生長。 6)超濾也可作為反滲透的預(yù)處理法以去除水中的油、膠體、微生物等物質(zhì)。,預(yù)處理,常見的預(yù)處理方法的選擇,1. 化學(xué)氧化 功能：利用強(qiáng)氧化劑分解水中有機(jī)污染物的一種化學(xué)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(zhì)過濾 目的：顆粒物質(zhì)的去除。 常用介質(zhì)：石英砂、石榴石或無

7、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(yù)處理方法的選擇,5.活性炭吸附 目的：去除水中有機(jī)物、膠體、微生物、余氯、 嗅味等 常用活性炭類型 ：粉狀及粒狀活性炭，作為反滲透預(yù)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(zhì)及一部分溶解有機(jī)物質(zhì) 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(yù)處理中未能完全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，保護(hù)高壓 泵和反滲透膜 常用濾芯類型 ：燒結(jié)濾管、熔噴式纖維濾芯和蜂房濾芯等,膜組件的組裝示意圖,進(jìn)水口,耐壓容器,連接器,膜組

8、件,密封圈,端蓋,透過液,濃縮液,工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置,1、單組件系統(tǒng),反滲透系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)配置,1、單段系統(tǒng),高壓泵,進(jìn)水,濃水,產(chǎn)水,保安過濾器,單支膜元件,濃水循環(huán),高壓泵,進(jìn)水,濃水,產(chǎn)水,保安過濾器,6支膜元件,6支膜元件,6支膜元件,反滲透系統(tǒng)運行方式： 1、多段式排列系統(tǒng),反滲透系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)配置,1、多級系統(tǒng),高壓泵,6支膜元件,進(jìn)水,濃水,產(chǎn)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(jìn)水,高壓泵,保安過濾器,RO1,一級產(chǎn)水,二級產(chǎn)水,RO2,反滲透系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)配置,反滲透系統(tǒng)的設(shè)計步驟： 1、考慮進(jìn)水水源、水質(zhì)，進(jìn)水和產(chǎn)水

9、流量以及所需的產(chǎn)水水質(zhì)。 2、選擇系統(tǒng)排列和級數(shù) 。 3、膜元件的選擇 。 4、膜平均通量的確定 。 5、計算所需的元件數(shù)量 。 6、計算所需的壓力容器數(shù) 。 7、段數(shù)的確定 8、確定排列比 9、分析和優(yōu)化膜系統(tǒng) 10、運用反滲透計算軟件進(jìn)行系統(tǒng)模擬運算,按孔徑分類的分離膜,主要膜分離過程,卷式膜結(jié)構(gòu),反滲透膜的分類和結(jié)構(gòu),原水,原水 流道網(wǎng),原水,透過水 流道網(wǎng),膜,膜透過水,集水管,濃水,膜分離技術(shù)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(tǒng)分離： 蒸餾、蒸發(fā)、等 多數(shù)分離過程的工作溫度在室溫； 在醫(yī)藥工業(yè)、生物技

10、術(shù)、食品加工等方面,膜分離技術(shù)特點（二）,規(guī)模和處理能力可在很大范圍內(nèi)變化，而其效率、設(shè)備單價、運行費等變化不大； 設(shè)備體積小、占地較少等； 可以方便的插入現(xiàn)行生產(chǎn)工業(yè)，不必進(jìn)行較大改變。 膜分離設(shè)備本身沒有運動的部件，很少需要維護(hù)，可靠度很高；,3、膜清洗工藝,物理法,化學(xué)法,水力清洗,水氣混合清洗,逆流清洗,海棉球清洗,主要采用減壓后高速的水力沖洗,借助氣液與膜面發(fā)生剪切作用,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，以松動和去除膜進(jìn)料側(cè)活化層表面污染物,內(nèi)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(jīng)膜面，以去除膜表面的污染物，,氫氧化鐵：1%2%的檸檬酸銨水溶液,無機(jī)沉垢：檸檬酸鈉水溶液用鹽酸將pH值調(diào)至45,膠體污染體系：高濃度鹽水,蛋白質(zhì)、多糖類及膠體污染物：加酶洗劑,在化學(xué)清洗中，必須考慮到以下兩點: (1)清洗劑必須對污染物有很好的溶解或分解能力; (2)清洗劑必須不污染和不損傷膜面。,膜清洗,為什么膜分離技術(shù)近幾年得到了最快速的發(fā)展？,1.工業(yè)節(jié)水十五規(guī)劃。北京高井電廠關(guān)于循環(huán)排污水回用問題證實了超濾作為反滲透預(yù)處理的必要性和可行性； 2.電廠環(huán)保的要求。山西古交電廠是我國第一個30萬千瓦以上機(jī)組采用EDI技術(shù)的電廠。自此，空冷機(jī)組和燃機(jī)電廠開始普遍采用EDI； 3.地表水水質(zhì)的變化。江河湖泊水系工業(yè)和生活污染加重，