反滲透的應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景檔

1、反滲透的應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景賈兆霞（河北唐山）摘要:反滲透技術是目前應用較為廣泛的一類水處理技術。本文介紹了反滲透水處理技術的原理、運行系統(tǒng)及其應用前景。反滲透技術能有效去除各種溶解的和懸浮的有機和無機污染物，已經(jīng)在海水淡化、鍋爐補給水脫鹽、印染廢水處理和垃圾滲濾液處理等方面得到了廣泛應用。關鍵詞：反滲透;反滲透膜;膜技術；應用；發(fā)展TheApplicationanddevelopmentontheReverseOsmosisJiaZhaoxia（Tangshan,Hebei）Abstract:Theseperationmechanism,membrabnepollutionoftherever

2、seosmosismembranearedesscribedinthispaper,andtheapplicationsituationofthereverseosmosisisdiscussedindetail.Finally,theapplicativeprospectofthetechnologyispresentedinthefieldofseparation.Keywords:reverseosmosis;reverseosmosismembrane;membranetechnology;application;development引言隨著水資源危機的加劇和水環(huán)境質(zhì)量的不斷惡化，水

3、資源已演變成備受全世界關注的環(huán)境問題。對工業(yè)和生活廢水進行處理從而轉(zhuǎn)化成可飲用水已經(jīng)成為解決水資源危機的一條重要途徑。目前世界上最先進的水處理技術是薄膜反滲透（RO）過濾10反滲透過濾工藝由于不發(fā)生相變化和不需要酸堿再生，在能源緊張的今天具有非常重要的意義；并且,反滲透工藝生產(chǎn)過程中不使用酸、堿等對環(huán)境有害物。因此，在環(huán)境污染日益嚴重和人們的環(huán)保意識日益增強的今天，反滲透過濾工藝有著廣闊的應用前景。1反滲透的發(fā)展簡介我國的反滲透研究始于1965年，而1967年開始的全國海水淡化會戰(zhàn)則為CA不對稱反滲透膜的開發(fā)打下了良好的基礎2。因此我國對反滲透的開發(fā)與國外起步時間相差不大。但事實上由于原材料及

4、基礎工業(yè)條件限制，生產(chǎn)的膜元件性能偏低，生產(chǎn)成本高，還沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。而對超濾的研究探索則開始于70年代初。近年來反滲透技術在我國已得到廣泛應用。反滲透技術最初只用于海水淡化，后來逐步擴大到苦咸水淡化、食品加工、醫(yī)藥衛(wèi)生、飲料凈化、超純水制備等方面，產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟效益。2反滲透原理3對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想的半透膜，當把相同體積的稀溶液（例如淡水）和濃溶液（例如鹽水）分別置于半透膜的兩側(cè)時，稀溶液中的溶劑將自發(fā)地透過半透膜向濃溶液一側(cè)流動，這一現(xiàn)象稱為滲透。圖1是滲透膜的選擇性示意圖。當滲透過程達到平衡時，濃溶液側(cè)的液面會比

5、稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個壓差，稱為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與溶液的種類、濃度和溫度有關而與半透膜的性質(zhì)無關。若在濃溶液一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力，溶劑的流動方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動，這一現(xiàn)象稱為反滲透（見圖2）。圖1滲透示意圖反滲透裝置就是利上述這一原理。圖1滲透膜的選擇性示意圖圖2反滲透示意利用高壓泵將待處理水增壓后，借助半透膜的選擇截留作用來除去水中的無機離子,由于反滲透膜在高壓情況下，只允許水分子通過，而不允許鉀、鈉、鈣、鋅、病毒、細菌通過，所以它能獲得高質(zhì)量的純水。為了避免膜的淤塞，必須經(jīng)常沖洗鹽水側(cè)。當水滲透通過膜后，

6、大部分的鹽被留在鹽水側(cè)，因此鹽水側(cè)的溶液濃度變得越來越高。如果不把廢棄溶液排掉，鹽水側(cè)的礦物質(zhì)濃度最終會超出溶質(zhì)的溶解度范圍，會析出而在膜上形成水垢。為了避免鹽水側(cè)的濃度過高，在低壓系統(tǒng)中，回收的滲透物的體積一般保持在給水體積的1%30%。比如說,每輸入5L的水可回收1L的滲透物，這時的膜就是以20%的回收率運行。反滲透系統(tǒng)中的半透膜4:RO系統(tǒng)中所用的半透膜是由密度不均勻的薄層澆鑄而成的聚合體。也就是說，它們有一層極薄的（大約是1英寸的百萬分之幾卜高密度的阻礙層，底下為多孔性的大約有千分之幾英寸厚的支撐層。圖3表示了膜的橫截面的密度差異。圖3半透膜的橫截面現(xiàn)在已經(jīng)設計出了各具優(yōu)點的不同結(jié)構(gòu)的

7、膜，最普遍的膜結(jié)構(gòu)是螺旋形繞制的5。這種膜結(jié)構(gòu)是將膜沿管繞制而成，在膜的兩半部分之間還安置了篩網(wǎng)。膜被黏貼在管上，膜間還放置了一個間隔篩網(wǎng)，并在三個開口邊予以黏合，最后整張膜被緊緊地纏繞在產(chǎn)品管上。模塊的這種結(jié)構(gòu)比管狀結(jié)構(gòu)能夠提供更多的接觸面積。然而，由于給水必須沿間隔篩網(wǎng)所形成的渠道流動，塵粒很容易被俘獲，因此，一般推薦使用5m的預過濾器。與傳統(tǒng)的水處理方法相比，反滲透技術有以下特點：在常溫條件下，采用無相變的物理變化對溶質(zhì)和水進行分離；雜質(zhì)去除范圍廣，不僅可以去除溶解的無機鹽類，而且還可以去除各類雜質(zhì)；較高的除鹽率和水的回用率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質(zhì)；設備緊湊，占地面積少，自動化程度

8、高，操作簡單，運行費用也低；不用大量的化學藥劑和酸、堿再生處理化學廢液及廢酸、堿的排放量大大減少，環(huán)境效益及社會效益好678。3RO/LX除鹽系統(tǒng)介紹9反滲透技術的特點：在外加壓力的作用下，使水溶液中的某些成分選擇性地通過，從而達到淡化、凈化或濃縮分離的目的。生水水質(zhì)遠遠不能滿足原有的二級離子除鹽工藝的進水要求。離子交換樹脂發(fā)生污染和降解，多次出現(xiàn)再生不合格的現(xiàn)象，除鹽設備出力大大降低，周期制水量明顯減少，酸堿耗量急劇增加，環(huán)境污染加重，并且不能保證供給足夠合格的除鹽水。因此增加了反預滲透預除鹽，采用RO/LX除鹽方式。RO/LX除鹽系統(tǒng)介紹水處理除鹽系統(tǒng)改造為：在原有的生水加熱器和二級離子除

9、鹽系統(tǒng)增加反滲透系統(tǒng)。生水加熱器反滲透處理技術的核心是膜質(zhì)量和預處理水平。與傳統(tǒng)的離子除鹽的水處理技術相比，具有如下的特點：分離過程中不用加熱，無相變化，能耗少；設備緊湊，占地少；操作簡單，適用性強，易于實現(xiàn)自動化，提高勞動生產(chǎn)率;出水水質(zhì)穩(wěn)定合格；耗酸堿量降低，廢水排放量少，大大減少了環(huán)境污染；RO/LX系統(tǒng)與LX系統(tǒng)經(jīng)濟效益比較10而言，增理不但使水質(zhì)大大改善，而且經(jīng)濟效益也十分明顯。4反滲透膜的應用11(1)用于海水、苦堿水淡化12反滲透膜分離技術已被廣泛應用于海水淡化。在全世界海水淡化裝置中約有30%用反滲透方式來實現(xiàn)，用反滲透膜可脫去海水中99%以上的鹽離子。我國早在1968年起就在

10、山東潮連島試用反滲透膜分離技術從海水制取飲用水。在示范工程的引導下，我國已建成百噸級以上反滲透海水淡化工程十余個，合計日產(chǎn)水為近30kto(2)用于處理重金屬廢水對于處理重金屬廢水，國內(nèi)外均進行了廣泛的研究。從20世紀70年代開始，反滲透已用于處理電鍍廢水，在具體工程中，反滲透法已大規(guī)模用于鍍鋅、鍥、銘漂洗水和混合重金屬廢水的處理。目前，我國約有100套反滲透裝置應于電鍍廢水的治理，組件多采用內(nèi)壓管式或卷式。據(jù)報道，用反滲透處理銅氟電鍍漂洗水已獲成功，截留率在99%以上。工業(yè)規(guī)模的反滲透系統(tǒng)被某廠用來處理磷酸鋅電鍍廢水，可使90%的廢水得到回用。研究表明，反滲透法還可用于處理鍍銀漂洗水。(3)

11、用于純水、超純水制備13大慶宏偉熱電廠化學二分廠在鍋爐補給水處理系統(tǒng)的離子交換前，增加反滲透除鹽裝置，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達到了設計標準，運行費用每年節(jié)省萬元。包鋼薄板廠新水處理站采用反滲透技術處理黃河原水，經(jīng)過近一年的運行證明，工藝可行，效果理想，經(jīng)過反滲透處理后的出水水質(zhì)可達到脫鹽水的水質(zhì)要求。(4)用于食品、飲料制造14一般反滲透膜耐熱性為400左右，不適宜用NTR-759729HG于熱水殺菌等工藝用途。NTR-759、729HG等新開發(fā)的膜可用于90°下加熱殺菌，可在下60°下連續(xù)使用，因而可用于食品制造中的濃縮、分離等。用管式反滲透法濃縮脫脂奶，可將固形物含量從原來提高

12、到27%,固形物透過率只有%，該技術在國外已得到成功應用。5環(huán)境等其他效益15,16增加反滲透裝置每年可少耗大量的酸和堿，大大減少了酸堿對環(huán)境的污染，能取得很明顯的環(huán)境效益。環(huán)保要求中和池的廢水必須中和合格后排放。設計上采用加酸和加減中和及壓縮空氣攪拌的工藝，調(diào)整pH的工作量大。增加反滲透后再生的次數(shù)大大減少，酸堿排放量也大大減少，中和池的中和和排放次數(shù)相應減少，因此大大減輕運行人員的勞動強度，提高勞動效率。反滲透膜技術在制藥行業(yè)的應用：為了適應制藥用水越來越高的要求而被廣泛應用，它與傳統(tǒng)的制水工藝相比具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，制藥用水的水質(zhì)要求也在逐步提高，傳統(tǒng)的制水

13、工藝如離子交換法已遠遠不能滿足其要求，為了適應這一發(fā)展的需要，先進、有效的水質(zhì)凈化技術反滲透膜技術廣泛應用在制藥行業(yè)水處理系統(tǒng)中。6應用研究前景及結(jié)語17反滲透膜分離技術是20世紀60年代發(fā)展起來的一門新的膜分離技術，作為分離領域的一個分支，具有廣闊的發(fā)展前景。由于其優(yōu)良的分離性能，它的應用領域?qū)⒃絹碓綇V泛。今后反滲透的主要發(fā)展方向：開發(fā)抗氧化性、抗酸堿性以及高透水性的新型膜材料。開發(fā)具有低能耗、抗污染、耐高溫、高壓和特種分離等性能的反滲透膜組件。反滲透膜組件與超濾、微濾、納濾、EDI等膜組件的組合應用。新型氣體膜分離材料的研制11o另外，率先應用于航天工業(yè)的高技術RO系統(tǒng)已經(jīng)顯示出其強大的商

14、業(yè)價值和市場前景。由于反滲透工藝對水中的無機鹽、有機鹽、微生物、熱源、膠體等具有良好的去除效果，因此發(fā)展與推廣很快，目前已經(jīng)廣泛應用于飲料、食品、醫(yī)藥、化工、電子等領域180有資料預測反滲透工藝將取代其它工藝成為適用于任何水源的首選水處理方案。在水資源普遍匱乏的今天，對工業(yè)企業(yè)而言，如何提高水利用率以及降低水處理成本將是關系到企業(yè)以及社會利益的大問題，而新的水處理方法也在不斷地發(fā)展和成熟。膜分離技術作為一種新興的單元工藝，在水處理中所起的作用將會越來越重要。在水處理中運用膜分離技術，可以避免離子交換法經(jīng)常出現(xiàn)的諸如：由水質(zhì)惡化引起的離子交換樹脂污染、穿透、再生周期縮短，出水水質(zhì)惡化、用藥量增多

15、等問題，同時降低了運行成本以及水處理成本，切實解決了目前所面臨的很多問題19。參考文獻：1 王樹勛，王立蓉.反滲透技術研究現(xiàn)狀.甘肅科技,2005,21(12):187-188.2 魏揚程，周志宏.反滲透水處理設備在水處理中的應用.中國衛(wèi)生工程學,2005,4(4):246-248.3趙文華反滲透技術在制藥行業(yè)中的應用.醫(yī)藥工程設計雜志，2001,22(1):21-24.4李芳蘭.工業(yè)用水處理新技術.凈水技術，1998,66(4):56-59.5 宋杜玲，郭利軍.反滲透水處理廢水的回收和利用.節(jié)能,2005,(6):39-40.6 宋代彬，童剛，楊久宜.反滲透技術在大型合成氨裝置水處理中的應用

16、J.工業(yè)水處理,2007,27(8):87-89.7任建新.膜分離技術及其應用M.北京:化學工業(yè)出版社,2002,1-5.8李曉波，林鐵.反滲透技術處理煤化工高氨氮廢水探討.工業(yè)給排水，2008,30(4):19-20.9宋杜玲，郭利軍.反滲透水處理廢水的回收和利用.節(jié)能,2005,(6):39-40.10宋杜玲，郭利軍.反滲透水處理系統(tǒng)改造及效益分析.啤酒專題,2003,(2):25-27.11張建國，羅凱.反滲透應用及研究現(xiàn)狀.中國資源綜合利用,2004,(12):6-9.12王圣瑞，金相燦,趙海超，等.長江中下游淺水湖泊沉積物對磷的吸附特征J.環(huán)境科學,2005,26(3):38-43.13張勝,毛永激，陳漫漫，等.反滲透技術在鋼鐵工業(yè)廢水處理和回用中的應用J.水處理技術，2007(5):55-57.14郭利軍.反滲透水處理系統(tǒng)改造及效益分析.啤酒專題,2003,(2):25-27.15秦悅慧何斯征.反滲透水處理技術及應用