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反渗透膜综述(一)

发布日期:

2021-06-02 08:05:40

栏目:

膜法水处理资讯

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反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜,是反渗透技术的核心构件。反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、工艺简单、操作简便等优点。


一、反渗透膜简介

反渗透膜是实现反渗透的核心元件,是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.510nm之间,透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好,而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团,因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。

1、反渗透膜应具有以下特征:

(1)在高流速下应具有高脱盐率;

(2)具有较高机械强度和使用寿命;

(3)能在较低操作压力下发挥功能;

(4)能耐受化学或生化作用的影响;

(5)pH值、温度等因素影响较小;

6)制膜原料来源容易,加工简便,成本低廉。

反渗透膜的结构,有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作,主要用于纯水制备和水处理行业中。

2、反渗透膜原理

反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。 

反渗透时,溶剂的渗透速率即液流能量N为: 

N=Kh(Δp-Δπ)  

式中Kh为水力渗透系数,它随温度升高稍有变大;

Δp为膜两侧的静压差;

Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。

稀溶液的渗透压π为: 

π=iCRT 

式中i为溶质分子电离生成的离子数;

C为溶质的摩尔浓度;

R为摩尔气体常数;

T为绝 对温度。 

反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备,主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。 反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质,从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单,能耗低,近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水(见卤水)淡化、锅炉用水软化和废水处理,并与离子交换结合制取高纯水,其应用范围正在扩大,已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。

3反渗透膜过滤精度

反渗透膜能截留大于0.0001微米的物质,是很精细的一种膜分离产品,其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物,同时允许水分子通过。

二、反渗透膜选型

经常有客户问到在我们选择反渗透RO需要考虑哪些性能指标。通常分为三个:脱盐率、产水量、回收率。

1RO反渗透膜的脱盐率和透盐率

RO反渗透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反渗透RO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。反渗透膜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,但也可超过了百分之九十八(反渗透膜使用时间越长,化学清洗次数越多,反渗透膜脱盐率越低)对分子量大于100的有机物脱除率也可过到百分之九十八,但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

反渗透膜的脱盐率和透盐率计算方法:

RO膜的盐透过率=RO膜产水浓度/进水浓度;

RO膜的脱盐率=1RO膜的产水含盐量/进水含盐量;

RO膜的透盐率=1–脱盐率。


2反渗透膜的产水量和渗透流率

RO膜的产水量——指反渗透系统的产水能力,即单位时间内透过RO膜的水量,通常用吨/小时或加仑/天来表示。

RO膜的渗透流率——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RO膜表面的水流速加快,加剧膜污染。

3反渗透膜的回收率

RO膜的回收率——指反渗透膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据反渗透系统中预处理的进水水质及用水要求而定的。RO膜系统的回收率在设计时就已经确定。

1RO膜的回收率=RO膜的产水流量/进水流量

2反渗透(纳滤)膜组件的回收率、盐透过率、脱盐率计算公式如下:

反渗透膜组件的回收率= RO膜组件产水量/进水量

反渗透膜组件的盐分透过率=RO膜组件产水浓度/进水浓度

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