反滲透原理以及其應(yīng)用

1、關(guān)于反滲透的原理及其應(yīng)用第一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反滲透工作原理 反滲透：當(dāng)在濃溶液上加壓力，且該壓力大于于滲透壓時(shí)，濃溶液中的水就會(huì)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(dòng)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) 反滲透第二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反滲透的簡單流程圖給水產(chǎn)品水q V,f ,c fq V,b ,c b濃水q V,p ,c p第三張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反滲透的基本原理滲透壓的計(jì)算

2、：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(jì)算公式如下（僅適用于稀溶液）： 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(jì)算3NaCL（近于海水）在25時(shí)的滲透壓： C=（30/58.5）21.026摩爾/升 CRT1.0260.082（27325）24.4 （kg/cm2）第四張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 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：Q

3、WKWA（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 第五張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 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第六張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于20

4、22年6月 影響反滲透性能的因素水通量脫鹽率pH 值第七張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反滲透原理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/ hq V,p 產(chǎn)水流量， m3/ h2、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第八張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月RO原理簡介給水產(chǎn)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 鈣離子第九張，PPT共三

5、十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反滲透分離機(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Riley 第十張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氫鍵理論膜的表面層膜的表面層雜質(zhì)等離子第十一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論膜元件膜元件純水界面主體溶液壓力第十二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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

6、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)。第十三張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月預(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。第十四張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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值調(diào)整在56，以控制水中碳酸鈣及磷酸鈣的形成；亦

7、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)處理第十五張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的預(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、石榴石或無煙煤等4

8、.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第十六張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的預(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第十七張，PPT共三十

9、七頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月膜組件的組裝示意圖進(jìn)水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過液濃縮液第十九張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置第二十張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1、單組件系統(tǒng) 反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)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支膜元件第二十一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反滲透系統(tǒng)運(yùn)行方式：1、多段式排列系統(tǒng) 反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)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

10、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第二十二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)配置反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟：1、考慮進(jìn)水水源、水質(zhì)，進(jìn)水和產(chǎn)水流量以及所需的產(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(jì)算所需的元件數(shù)量 。6、計(jì)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(yùn)用反滲透計(jì)算軟件進(jìn)行系統(tǒng)模擬運(yùn)算第二十三張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月按孔徑分類的分離膜 第二十四張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于20

11、22年6月主要膜分離過程 第二十五張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月卷式膜結(jié)構(gòu)中心管產(chǎn)品水濃水 ATD進(jìn)水方向流道膜片膜片流道外殼材料收集通道第二十八張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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第二十九張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月膜分離技術(shù)特點(diǎn)（一）膜分離是一個(gè)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

12、工業(yè)、生物技術(shù)、食品加工等方面 第三十張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月膜分離技術(shù)特點(diǎn)（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(jià)、運(yùn)行費(fèi)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(yùn)動(dòng)的部件，很少需要維護(hù)，可靠度很高；第三十一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 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(dòng)，以松動(dòng)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

13、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(diǎn): (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。膜清洗第三十二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月為什么膜分離技術(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(shí)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(gè)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，華東、華南海水倒灌，影響原有水處理系統(tǒng)的可靠