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反滲透膜綜述(一)

發布日期:

2021-06-02 08:05:40

欄目:

膜法水處理資訊

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反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜,是反滲透技術的核心構件。反滲透技術原理是在高于溶液滲透壓的作用下,依據其他物質不能透過半透膜 而將這些物質和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小,因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等。系統具有水質好、耗能低、工藝簡單、操作簡便等優點。


一、反滲透膜簡介

反滲透膜是實現反滲透的核心元件,是一種模擬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。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.510nm之間,透過性的大小與膜本身的化學結構有關。有的高分子材料對鹽的排斥性好,而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學結構具有較多親水基團,因而水的透過速度相對較快。因此一種滿意的反滲透膜應具有適當的滲透量或脫鹽率。

1、反滲透膜應具有以下特征:

(1)在高流速下應具有高脫鹽率;

(2)具有較高機械強度和使用壽命;

(3)能在較低操作壓力下發揮功能;

(4)能耐受化學或生化作用的影響;

(5)pH值、溫度等因素影響較??;

6)制膜原料來源容易,加工簡便,成本低廉。

反滲透膜的結構,有非對稱膜和均相膜兩類。當前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式??捎糜诜蛛x、濃縮、純化等化工單元操作,主要用于純水制備和水處理行業中。

2、反滲透膜原理

反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力,當壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側得到淡水,在高壓側得到鹵水?!?/span>

反滲透時,溶劑的滲透速率即液流能量N為: 

N=Kh(Δp-Δπ)  

式中Kh為水力滲透系數,它隨溫度升高稍有變大;

Δp為膜兩側的靜壓差;

Δπ為膜兩側溶液的滲透壓差。

稀溶液的滲透壓π為: 

π=iCRT 

式中i為溶質分子電離生成的離子數;

C為溶質的摩爾濃度;

R為摩爾氣體常數;

T為絕 對溫度?!?/span>

反滲透通常使用非對稱膜和復合膜。反滲透所用的設備,主要是中空纖維式或卷式的膜分離設備?!》礉B透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質,從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預濃縮。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發展?,F已大規模應用于海水和苦咸水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結合制取高純水,其應用范圍正在擴大,已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。

3、反滲透膜過濾精度

反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質,是很精細的一種膜分離產品,其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機物,同時允許水分子通過。

二、反滲透膜選型

經常有客戶問到在我們選擇反滲透RO需要考慮哪些性能指標。通常分為三個:脫鹽率、產水量、回收率。

1、RO反滲透膜的脫鹽率和透鹽率

RO反滲透膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定,脫鹽率的高低取決于反滲透RO膜元件表面超薄脫鹽層的致密度,脫鹽層越致密脫鹽率越高,同時產水量越低。反滲透膜對不同物質的脫鹽率主要由物質的結構和分子量決定,對高價離子及復雜單價離子的脫鹽率可以超過99%,對單價離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低,但也可超過了百分之九十八(反滲透膜使用時間越長,化學清洗次數越多,反滲透膜脫鹽率越低)對分子量大于100的有機物脫除率也可過到百分之九十八,但對分子量小于100的有機物脫除率較低。

反滲透膜的脫鹽率和透鹽率計算方法:

RO膜的鹽透過率=RO膜產水濃度/進水濃度;

RO膜的脫鹽率=1RO膜的產水含鹽量/進水含鹽量;

RO膜的透鹽率=1–脫鹽率。


2、反滲透膜的產水量和滲透流率

RO膜的產水量——指反滲透系統的產水能力,即單位時間內透過RO膜的水量,通常用噸/小時或加侖/天來表示。

RO膜的滲透流率——也是表示反滲透膜元件產水量的重要指標。指單位膜面積上透過液的流率,通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過高的滲透流率將導致垂直于RO膜表面的水流速加快,加劇膜污染。

3、反滲透膜的回收率

RO膜的回收率——指反滲透膜系統中給水轉化成為產水或透過液的百分比。依據反滲透系統中預處理的進水水質及用水要求而定的。RO膜系統的回收率在設計時就已經確定。

1RO膜的回收率=RO膜的產水流量/進水流量

2反滲透(納濾)膜組件的回收率、鹽透過率、脫鹽率計算公式如下:

反滲透膜組件的回收率= RO膜組件產水量/進水量

反滲透膜組件的鹽分透過率=RO膜組件產水濃度/進水濃度

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