膜法處理廢水

水污染控制工程2023/2/61膜分離法(MembraneSeparationProcesses)2023/2/62教學(xué)內(nèi)容：一、膜的定義和分類(lèi)二、膜分離概述三、擴(kuò)散滲析（diffusiondialysis）四、電滲析(electrodialysis)五、反滲透（reverseosmosis)六、超過(guò)濾(ultrafiltration)2023/2/63一、膜的定義和分類(lèi)1、膜（分離膜）的定義

分離膜可看作是分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的屏障。它可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的，目前使用的分離膜絕大多數(shù)是固膜。膜可以存在于兩流體之間或附著于支撐體或載體的微孔隙上，膜厚度要遠(yuǎn)小于其比表面積。2、膜的分類(lèi)

按膜結(jié)構(gòu)分：有對(duì)稱(chēng)膜和不對(duì)稱(chēng)膜按膜材料分：有機(jī)膜：纖維素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚乙烯膜等

無(wú)機(jī)膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化鋁膜等

按分離機(jī)理分：多孔膜、無(wú)孔膜和載體膜按幾何形狀分：平板式、管式、毛細(xì)管式和中空纖維式膜

2023/2/64二、膜分離概述1．膜分離的概念2、膜分離技術(shù)的特點(diǎn)3．膜分離法的分類(lèi)4．膜分離法的應(yīng)用2023/2/651．膜分離的概念用一張?zhí)厥庵圃斓?、具有選擇透過(guò)性能的薄膜（分離膜），在外力推動(dòng)下對(duì)雙組分或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、提純、濃縮的方法，統(tǒng)稱(chēng)為膜分離法。膜分離可用于液相和氣相，對(duì)液相分離，可以用于水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有其他微粒的水溶液體系等。2023/2/66膜分離過(guò)程的推動(dòng)力有兩類(lèi)：

①借助外界能量，物質(zhì)發(fā)生由低位向高位的流動(dòng)；

②以化學(xué)電位差為推動(dòng)力，物質(zhì)發(fā)生由高位向低位的流動(dòng)。推動(dòng)力膜過(guò)程壓力差反滲透，超濾，微濾，氣體分離電位差電滲析濃度差擴(kuò)散滲析、控制釋放濃度差（分壓差）滲透氣化濃度差加化學(xué)反應(yīng)液膜，膜傳感器一些主要的膜分離過(guò)程的推動(dòng)力2023/2/672、膜分離技術(shù)的特點(diǎn)（a）膜分離過(guò)程不發(fā)生相變，因此能量轉(zhuǎn)化的效率高。例如在現(xiàn)在的各種海水淡化方法中反滲透法能耗最低；（b）膜分離過(guò)程在常溫下進(jìn)行，因而特別適于對(duì)熱敏性物料，如果汁、酶、藥物等的分離、分級(jí)和濃縮；（c）裝置簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，控制、維修容易，且分離效率高。與其它水處理方法相比，具有占地面積小、適用范圍廣、處理效率高等特點(diǎn)；（d）由于目前膜的成本較高，所以膜分離法投資較高，有些膜對(duì)酸或堿的耐受能力較差。所以目前膜分離法在水處理中一般用于回收廢水中的有用成分或水的回用處理。2023/2/68

3．膜分離法的分類(lèi)

膜分離法的種類(lèi)很多，現(xiàn)已應(yīng)用的膜過(guò)程有反滲透、納濾、超濾、微濾、擴(kuò)散滲析、電滲析、氣體分離、滲透蒸發(fā)、控制釋放、液膜、膜蒸餾等。目前，在廢水處理中常用的有擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透、超濾等四種膜分離技術(shù)。

廢水處理中幾種常用膜分離法的特點(diǎn)如下表所示。

2023/2/69膜過(guò)程推動(dòng)力傳質(zhì)機(jī)理透過(guò)物及其尺寸截留物膜類(lèi)型電滲析電位差離子選擇性透過(guò)溶解性無(wú)機(jī)物非電解質(zhì)大分子離子交換膜反滲透壓力差2-10MPa溶劑的擴(kuò)散水或溶劑溶質(zhì)、鹽、SS非對(duì)稱(chēng)膜超過(guò)濾壓力差0.1-10.MPa篩濾及表面作用水、鹽及低分子有機(jī)物膠體大分子、不容有機(jī)物非對(duì)稱(chēng)膜滲析濃度差溶質(zhì)的擴(kuò)散低分子物質(zhì)、離子溶劑非對(duì)稱(chēng)膜液膜化學(xué)反應(yīng)和濃度差反應(yīng)促進(jìn)和擴(kuò)散電解質(zhì)離子溶劑（非電解質(zhì)液膜2023/2/6104、膜分離的應(yīng)用領(lǐng)域

（1）化學(xué)/染料工業(yè)

活性染料的脫鹽、純化、濃縮與回收食品染料的脫鹽、純化、濃縮與回收催化劑與貴金屬的回收利用脫氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脫氫反應(yīng)中液體的分離、純化甘油/己內(nèi)酰胺/苯/染料活性劑等有機(jī)化工原料的回收汽車(chē)/儀表及其它工業(yè)涂漆的濃縮回收（2）食品/飲料工業(yè)

啤酒/果酒/黃酒/葡萄酒的澄清除菌過(guò)濾蘋(píng)果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的澄清除菌過(guò)濾蘋(píng)果、梨、鳳梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的脫水濃縮葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香氣味的濃縮保留豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/單糖/多糖溶液的澄清與濃縮乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脫鹽與濃縮蔬菜抽提汁/西紅柿汁的脫水濃縮

2023/2/611（3）制藥/生物工程

抗生素、維生素、有機(jī)酸、氨基酸、酶等發(fā)酵液的澄清除菌過(guò)濾抗生素、維生素、有機(jī)酸、氨基酸等發(fā)酵液的蛋白剔除酶、蛋白質(zhì)、多糖制備過(guò)程中細(xì)胞碎片的剔除抗生素、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、酶、多糖、蛋白質(zhì)的純化與濃縮6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗生素的脫鹽濃縮中成藥、保健品口服液的澄清除菌過(guò)濾動(dòng)物血漿、血清的濃縮精制其他相關(guān)的脫鹽濃縮、澄清除菌、蛋白剔除、細(xì)胞收集等分離過(guò)程（4）空氣過(guò)濾

噴霧干燥過(guò)程中染料、抗生素、奶粉等的回收

電池廠(chǎng)金屬鎘、氧化鉛粉塵的收集

粉碎過(guò)程中磷酸鹽、氧化鎂、二氧化鈦、碳粉、水泥、碳酸鈣的回收包裝過(guò)程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收干燥過(guò)程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收合成氨尾氣中氫氣的回收利用

其他一切有關(guān)的粉塵收集及空氣除塵過(guò)程

2023/2/612（5）水處理

飲用純水（太空水）的制備

醫(yī)藥工業(yè)中注射用水/洗瓶水及其他無(wú)菌水的制備

電子工業(yè)中超純水的制備

火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐補(bǔ)給水的制備

飲料與化妝品工業(yè)中產(chǎn)品配方用水的制備

制造業(yè)中終端洗滌水的制備

飲用水純化/苦堿水脫鹽/海水淡化

廢水循環(huán)與再生利用（零排放）

BOD/COD的最小化

垃圾填埋場(chǎng)滲出水的濃縮處理

染料、顏料、油漆、含油廢水的處理

紙漿與造紙廢水的處理及木素磺酸鹽的回收

金屬、食品、皮革、農(nóng)藥和除草劑廢水的處理

紡織印染廢水的處理及絲光廢水的回收利用

2023/2/613三、擴(kuò)散滲析（diffusiondialysis）

1、滲析：把水溶液中溶質(zhì)透過(guò)半透膜而溶質(zhì)被截留的現(xiàn)象稱(chēng)為滲析。 半透膜：起滲析作用的薄膜，對(duì)溶質(zhì)具有選擇性。半透膜的發(fā)展：動(dòng)物的膀胱膜、腸膜、羊皮紙；離子交換膜：陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜

2、擴(kuò)散滲析的原理

利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，以濃度差為推動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)酸與鹽或者堿與酸的分離。2023/2/614擴(kuò)散滲析回收酸原理示意圖(1)—原液室；(2)—回收液室；A—陰離子交換膜殘液/滲析液H2O回收液/擴(kuò)散液廢酸液A（2）（1）H+H+SO42-H+H+SO42-Fe2+SO42-

擴(kuò)散滲析法回收酸的原理⑴為原液室，⑵為回收室，向⑴室自下而上引入料液(H2SO4和FeSO4的混合液)，另向⑵室自上而下引入水流。由于⑴室中的酸及鹽的濃度較大，其中的Fe2＋、H＋、SO42-均有向⑵室擴(kuò)散的趨勢(shì)，因陰離子交換膜對(duì)離子具有選擇透過(guò)性，只允許陰離子SO42-通過(guò)而不讓陽(yáng)離子透過(guò)，所以Fe2＋受到陰膜的阻擋而不能進(jìn)入⑵室，而H＋則因性質(zhì)特殊，其水合離子半徑小，遷移速度快，也能跟隨SO42-一起進(jìn)入⑵室，以保持溶液的電中性。這樣，⑴室中的H2SO4就不斷擴(kuò)散進(jìn)入(2)室，而FeSO4被阻擋在⑴室中，從而實(shí)現(xiàn)了酸與鹽的分離。

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3、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能耗小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，不需要對(duì)膜進(jìn)行酸堿再生，分離過(guò)程中不需要加入其它化學(xué)藥劑。缺點(diǎn)滲析速度慢，分離效率低。

4、應(yīng)用：在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最為廣泛，主要的用途是血液滲析法（又稱(chēng)為人工腎），此外還有人工肺。在工業(yè)方面的應(yīng)用從鋼鐵工業(yè)酸洗廢液中回收硫酸及在其它廢酸液中回收硝酸等；從化工廠(chǎng)人造絲漿壓液中回收NaOH2023/2/616四、電滲析（electrodialysis，簡(jiǎn)稱(chēng)ED）

1．電滲析的基本原理電滲析是在直流電場(chǎng)的作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性(即陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，陰膜只允許陰離子通過(guò)），而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。從而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純的一種膜過(guò)程。2023/2/617++++++陽(yáng)極－－－－－－陰極Cl-Na＋陽(yáng)膜陽(yáng)極室Cl-Cl-Cl-Na＋Na＋Cl-Na＋Na＋Cl-Cl-Na＋Na＋濃縮室淡化室濃縮室陰極室陰膜陽(yáng)膜陰膜電滲析過(guò)程原理圖2023/2/618陽(yáng)極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：2023/2/6192．離子交換膜離子交換膜具有與離子交換樹(shù)脂相同的組成，含有活性基團(tuán)和能使離子透過(guò)的細(xì)孔。常用的離子交換膜按其選擇透過(guò)性可分為陽(yáng)膜、陰膜、復(fù)合膜等數(shù)種。陽(yáng)膜(cationexchangemembrane)含有陽(yáng)離子交換基團(tuán)，在水中交換基團(tuán)發(fā)生離解，使膜上帶有負(fù)電，能排斥水中的陰離子，吸引水中的陽(yáng)離子并使其通過(guò)。2023/2/620陰膜(anionexchangemembrane)含有陰離子交換基團(tuán)，在水中離解出陰離子，使膜上帶正電，吸引陰離子并使其通過(guò)。復(fù)合膜復(fù)合膜由一面陽(yáng)膜和一面陰膜其間夾一層極薄的網(wǎng)布做成，具有方向性的電阻。當(dāng)陽(yáng)膜面朝向陰極，陰膜面朝向陽(yáng)極時(shí)，正、負(fù)離子都不能透過(guò)膜，顯示出很高的電阻。當(dāng)膜的朝向與上述相反時(shí)，膜電阻降低，膜兩側(cè)相應(yīng)的離子進(jìn)入膜中。2023/2/621離子交換膜是一種由高分子材料制成的具有離子交換基團(tuán)的薄膜，其所以具有選擇透過(guò)性主要是由于膜上孔隙和膜上離子基團(tuán)的作用。膜上孔隙的作用是，在膜的高分子鍵之間有一足夠大的孔隙，以容納離子的進(jìn)出和通過(guò)。是離子通過(guò)膜的大門(mén)和通道。膜上離子基團(tuán)的作用是，在膜的高分子鏈上，連接著一些可以發(fā)生解離作用的活性基團(tuán)。在水溶液中，膜上的活性基因會(huì)發(fā)生解離作用，解離所產(chǎn)生的離子(或稱(chēng)反離子）進(jìn)入溶液。于是，在膜上就留下了帶有一定電荷的固定基團(tuán)。存在于膜微孔中的帶一定電荷的固定基團(tuán)，好比在一條狹長(zhǎng)的通道中設(shè)立的一個(gè)個(gè)關(guān)卡或“警衛(wèi)”，以鑒別和選擇通過(guò)的離子。離子交換膜為什么具有選擇透過(guò)性呢？注意：離子交換膜的作用并不是起離子交換的作用，而是起離子選擇透過(guò)性作用。2023/2/622離子交換膜功能示意圖2023/2/623

3、電滲析器電滲析器由膜堆、極區(qū)和夾緊裝置三部分組成。膜堆位于電滲析器的中部，由陽(yáng)膜、濃（或淡）水室隔板、陰膜、淡（濃）水室隔板交替排列成濃水室和淡水室。極區(qū)位于膜堆兩側(cè)，包括電極、極水框和保護(hù)室，其作用是供給電滲析器直流電，將原水導(dǎo)入膜堆的配水孔，將淡水和濃水排出電滲析器，并通入和排出極水。壓緊裝置由蓋板和螺桿組成，其作用是將極區(qū)和膜堆組成不漏水的電滲析器整體，可采用壓板和螺栓拉緊，也可采用液壓壓緊。

2023/2/624（1）電滲析器的組裝電滲析器的組裝依其應(yīng)用不同而有所不同。其組裝的情況是用級(jí)和段來(lái)表示的。級(jí)：一對(duì)正、負(fù)電極之間的膜堆稱(chēng)為一級(jí)。段：具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱(chēng)為一段。電滲析器的組裝示意圖2023/2/625（2）電滲析器的級(jí)與段一級(jí)一段一級(jí)兩段兩級(jí)一段兩級(jí)兩段一對(duì)正、負(fù)電極之間的膜堆稱(chēng)為一級(jí)具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱(chēng)為一段2023/2/626（3）實(shí)際應(yīng)用的電滲析器2023/2/627

4、電滲析在廢水處理中的應(yīng)用目前，電滲析在廢水處理實(shí)踐中應(yīng)用最普遍的有：⑴造紙工業(yè)廢水處理，利用電滲析法處理造紙工業(yè)的亞硫酸紙漿廢液和洗漿廢水及堿法造紙黑液，從中回收化學(xué)藥品，已得到工業(yè)應(yīng)用。⑵從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉。⑶從酸洗廢液中制取硫酸和沉淀重金屬離子。⑷電鍍廢水和廢液處理，含Cd2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等重金屬離子和氰化物的電鍍廢水都適宜用電滲析法處理，其中應(yīng)用最成熟的是含鎳廢水處理。⑸從放射性廢水中分離放射性元素，然后將其濃縮液掩埋。

2023/2/628五、反滲透（RO）

ReverseOsmosis1、概述2、反滲透基本原理3、反滲透膜及其透過(guò)機(jī)理4、反滲透裝置5、反滲透工藝流程2023/2/6291、概述反滲透是一項(xiàng)高新膜分離技術(shù)，其孔徑很小，大都≤10×10–10（10A），它能去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機(jī)物，如細(xì)菌、病毒、熱源等。它已廣泛用于海水或苦咸水淡化、電子、醫(yī)藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產(chǎn)，還應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)工程。

特點(diǎn)常溫條件下，可以對(duì)溶質(zhì)和水進(jìn)行分離或濃縮，因而能耗低；雜質(zhì)去除范圍廣，可去除無(wú)機(jī)鹽和各類(lèi)有機(jī)物雜質(zhì)；較高的水回用率；

分離裝置簡(jiǎn)單，容易操作和維修。2023/2/630應(yīng)用范圍太空水、純凈水、蒸餾水等制備；

酒類(lèi)制造及降度用水；

醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備；

化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備；

鍋爐補(bǔ)給水除鹽軟水；

海水、苦咸水淡化；

造紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。2023/2/6312、反滲透的原理滲透和反滲透原理示意圖半透膜開(kāi)始時(shí)兩邊液面相同由于濃度差存在，半透膜又不允許溶質(zhì)通過(guò)，所以水透過(guò)膜，使?jié)馑贿呉好嫔?，產(chǎn)生滲透壓在濃水邊加壓，當(dāng)壓力超過(guò)滲透壓時(shí)，則水透過(guò)半透膜，即反滲透，實(shí)現(xiàn)凈化過(guò)程。2023/2/632

一種只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)的膜稱(chēng)為半透膜。當(dāng)把溶劑和溶液(或把兩種不同濃度的溶液)分別置于此膜的兩側(cè)時(shí)，純?nèi)軇⒆匀淮┻^(guò)半透膜而自發(fā)地向溶液(或從低濃度溶液向高濃度溶液)一側(cè)流動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做滲透。此H稱(chēng)為該溶液的滲透壓Π

。Π=iRTc若在溶液的液面上再施加一個(gè)大于Π

的壓力P時(shí)，溶劑將與原來(lái)的滲透方向相反，開(kāi)始從溶液向溶劑一側(cè)流動(dòng)，這就是所謂的反滲透。凡基于此原理所進(jìn)行的濃縮或純化溶液的分離方法，一般稱(chēng)之為反滲透工藝。

反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，它主要是在壓力推動(dòng)下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的濟(jì)劑與溶質(zhì)分開(kāi)。2023/2/6333．反滲透膜及其透過(guò)機(jī)理（1）對(duì)反滲透膜的性能要求選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高；機(jī)械強(qiáng)度好，能抗壓、抗拉、耐磨；熱和化學(xué)的穩(wěn)定性好，能耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕，耐水解、輻射和氧化；結(jié)構(gòu)均勻一致，盡可能地薄，壽命長(zhǎng)，成本低。2023/2/634（2）反滲透膜的分類(lèi)按成膜材料可分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)高聚物膜；按膜的形狀可分為平板狀、管狀、中空纖維狀膜；按膜結(jié)構(gòu)可分為多孔性和致密性膜，或?qū)ΨQ(chēng)牲(均勻性)和不對(duì)稱(chēng)性(各向異性)結(jié)構(gòu)膜；按應(yīng)用對(duì)象可分為海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于廢水處理、分離提純等的膜。2023/2/6351）醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)及性能①膜的結(jié)構(gòu)醋酸纖維素是沒(méi)有強(qiáng)烈氫鍵的無(wú)定形鏈狀高分子化合物。制膜過(guò)程是將其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加劑，經(jīng)混合調(diào)制、過(guò)濾、鑄塑成型，然后再經(jīng)蒸發(fā)、冷水浸漬、熱處理，即可得到醋酸纖維素(celluloseacetate,CA)膜。外觀為乳白色、半透明，有一定的韌性，膜厚l00－250m。2023/2/636這種膜有不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)致密，孔隙很小，通稱(chēng)為表皮層或致密層、活化層；下層結(jié)構(gòu)較疏松，孔隙較大，通稱(chēng)為多孔層或支撐層。示意CA膜是被水充分溶脹了的凝膠體。由于鑄膜液中的所有添加劑及溶劑在制膜過(guò)程中先后被除去，膜中僅含水分。鏈接2023/2/6372023/2/638醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99％表皮層，孔徑（8－10）×10－10m過(guò)渡層，孔徑200×10－10m多孔層，孔徑（1000－4000）×10－10m1%2023/2/639顯微鏡下膜的照片2023/2/640在相對(duì)濕度為100％時(shí)，膜的含水量高達(dá)60％，其中表皮層只含10％－20％，且主要是以氫鍵形式結(jié)合的所謂一級(jí)結(jié)合水和少量的二級(jí)結(jié)合水。多孔層中除上述兩種結(jié)合水外，較大的孔隙中還充滿(mǎn)著毛細(xì)管水，此層中含水率較高。正由于膜中存在這幾種不同性質(zhì)的水，決定了CA膜具有良好的脫鹽性能和適宜的透水性能。膜必須保存在水中。2023/2/641②CA膜的性質(zhì)（a）膜的方向性：由于CA膜是一種不對(duì)稱(chēng)膜，因此，在進(jìn)行反滲透時(shí)，必須保持表層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能倒置，否則達(dá)不到處理的目的。（b）選擇透過(guò)性：CA膜對(duì)無(wú)機(jī)電解質(zhì)和有機(jī)物具有選擇透過(guò)性。2023/2/642對(duì)電解質(zhì)，離子價(jià)越高，或同價(jià)離子水合半徑越大，則脫除效果越好。陽(yáng)離子的脫除順序?yàn)椋篠r2+>Ba2+>Li+>Na+>K+。陰離子的脫除順序?yàn)椋簷幟仕岣?gt;酒石酸根>SO42->CH3COO->Cl->Br->NO3->I->SCN-。對(duì)有機(jī)物，一般是水溶性好的、非解離性的、分子量小的脫除效果較差。而解離性大的、分子量大于200的有機(jī)物，則脫除效果較好。對(duì)同一類(lèi)有機(jī)物，隨分子量增大，脫除效率增加。對(duì)同分子量有機(jī)物，隨分子支鏈的增加，脫除效果變得更好。2023/2/643（c）壓密效應(yīng)：CA膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少25％―50％，同時(shí)，透水性及對(duì)溶質(zhì)的脫除率也相應(yīng)降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為膜的壓密效應(yīng)。這種塑性變形是不可逆的，因此膜的性能在壓力消失后不會(huì)恢復(fù)。（d）膜的水解作用和生物分解作用：CA膜是一種酯，易于水解，水解速率與pH值和水的溫度有關(guān)。一般在堿性介質(zhì)中的水解速率比在酸性介質(zhì)中大，在pH4.5－5.2時(shí)最低。2023/2/644（3）反滲透膜的透過(guò)機(jī)理1）氫鍵理論該理論認(rèn)為，水透過(guò)膜是由于水分子和膜的活化點(diǎn)形成氫鍵及斷開(kāi)氫鍵的過(guò)程。即在高壓作用下，溶液中水分子和膜表皮層活化點(diǎn)締合，原活化點(diǎn)上的結(jié)合水解離出來(lái)，解離出來(lái)的水分子繼續(xù)和下一個(gè)活化點(diǎn)締合，又解離出下一個(gè)結(jié)合水。水分子通過(guò)一連串的締合－解離過(guò)程，依次從一個(gè)活化點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，直至離開(kāi)表皮層，進(jìn)入多孔層。2023/2/6452)優(yōu)先吸附－毛細(xì)管流理論該理論把反滲透膜看作一種微細(xì)多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，它有選擇性吸附水分子而排斥溶質(zhì)分子的化學(xué)特性。當(dāng)水溶液同膜接觸時(shí)，膜表面優(yōu)先吸附水分子，在界面上形成一層不含溶質(zhì)的純水分子層，其厚度視界面性質(zhì)而異，或?yàn)閱畏肿訉踊驗(yàn)槎喾肿訉?。在外壓作用下，界面水層在膜孔?nèi)產(chǎn)生毛細(xì)管流連續(xù)地透過(guò)膜。2023/2/6463）溶解-擴(kuò)散機(jī)理

溶劑與溶質(zhì)透膜的機(jī)理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的推動(dòng)力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直至透過(guò)膜。2023/2/6474．反滲透裝置工業(yè)生產(chǎn)中使用的膜分離設(shè)備是由多個(gè)構(gòu)造相同的單個(gè)裝置組合而成的，一般把構(gòu)成設(shè)備的相同的裝置稱(chēng)為膜組件（membranemodule）。反滲透膜組件有板框式（plateandframe)、管式(tubularmodules)、螺旋卷式(spiralswound)和中空纖維式(hollowfiber)等四種。2023/2/648四種反滲透裝置的性能及操作特點(diǎn)

比較項(xiàng)目板框式管

式螺旋卷式中空纖維式填充密度（m2/m3）201502501800易污染程度難中等易易膜清洗難度內(nèi)壓式易，外壓式難易難難膜更換難度內(nèi)壓式難，外壓式易一般易易原水預(yù)處理成本低中等高高相對(duì)價(jià)格高高低低2023/2/649（1）板框式反滲透膜組件裝配圖2023/2/650進(jìn)水透過(guò)水濃縮水耐壓容器透水板半透膜板框式膜組件工作過(guò)程示意圖特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積比管式的小。缺點(diǎn)：裝卸復(fù)雜，單位體積膜表面積小。2023/2/651（2）管式反滲透膜組件管式膜組件又分為內(nèi)壓式和外壓式2023/2/652內(nèi)壓式管式膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖特點(diǎn):水力條件好，安裝、清洗、維修比較方便。能耐高壓，可以處理高粘度的原水。缺點(diǎn)是膜的有效面積小，裝置體積大，而且兩端要較多的聯(lián)結(jié)裝置。淡水淡水膜表皮層玻璃纖維管進(jìn)水2023/2/653束式外壓式膜組件1－檔圈；2－集水密封環(huán)；3－聚氯乙烯燒結(jié)板；4－錐形多孔橡膠塞；5－密封管接頭；6－進(jìn)水口；7－殼體；8－橡膠膽；9－出水口；10－膜元件；11－網(wǎng)套；12－O形密封圈；13－檔圈槽；14－淡水出口2023/2/654（3）螺旋卷式反滲透膜組件2023/2/655密封密封密封螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，上下兩層2023/2/656膜葉透水網(wǎng)狀材料透過(guò)水濃水進(jìn)水螺旋卷式膜組件組合示意圖2023/2/657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(guò)液濃縮液2023/2/658工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置2023/2/659工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置的膜組件之間的連接2023/2/660螺旋卷式反溶透裝置的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，單位容積的膜面積大。處理能力高，占地面積小，操作方便。缺點(diǎn)是不能處理含有懸浮物的液體，原水流程短，壓力損失大，濃水難于循環(huán)以及密封長(zhǎng)度大，清洗、維修不方便，易堵塞。2023/2/661（4）中空纖維式反滲透膜組件中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。中空纖維外徑50―200m，內(nèi)徑2542m。將數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)覆以保護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束兩端用環(huán)氧樹(shù)脂加固。將其一端切斷，使纖維膜呈開(kāi)口狀，并在這一側(cè)放置多孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在耐壓筒內(nèi)。2023/2/662中空纖維反滲透組件簡(jiǎn)圖進(jìn)水濃水透過(guò)水多孔進(jìn)水管濃水出口淡水出口密封中空纖維膜外徑50－200μ內(nèi)徑25－42μ密封耐壓容器2023/2/663（4）中空纖維式反滲透膜組件2023/2/664中空纖維為U形的膜組件2023/2/665中空纖維式膜組件的特點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積膜表面積大。制造和安裝簡(jiǎn)單，不需要支撐物。缺點(diǎn)是不能用于處理含有懸浮物的廢水，預(yù)處理必須經(jīng)過(guò)濾處理。難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜。2023/2/6665．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)。2023/2/667制定工藝流程應(yīng)考慮的因素：對(duì)溶液的分離有不同的質(zhì)量要求。膜元件的使用壽命。反滲透工藝中的級(jí)與段：段（concentratestaging)：指膜組件的濃縮液(濃水)流到下一組膜組件處理。流經(jīng)n組膜組件，即稱(chēng)為n段。級(jí)(permeatestaging)：指膜組件的產(chǎn)品水再經(jīng)下一組膜組件處理。透過(guò)液產(chǎn)品水經(jīng)n次膜組件處理，稱(chēng)為n級(jí)。2023/2/668一級(jí)一段的不同方式一級(jí)一段連續(xù)式一級(jí)一段循環(huán)式可保證出水水質(zhì)，但水回收率低可以提高水的回收率，但出水水質(zhì)有可能下降2023/2/669一級(jí)多段連續(xù)式水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利于回收其中的有用物質(zhì)。但出水水質(zhì)差。2023/2/670一級(jí)多段循環(huán)式濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。2023/2/671二級(jí)五段連續(xù)式第二級(jí)2023/2/672六、超濾（Ultrafiltration)1、超過(guò)濾與反滲透的異同2、超過(guò)濾的原理3、超濾膜及膜組件4、超濾的基本工藝流程5、超濾的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域2023/2/6731、超過(guò)濾與反滲透的異同超過(guò)濾簡(jiǎn)稱(chēng)超濾，它同反滲透一樣，都是利用膜來(lái)分離廢水中溶解的物質(zhì)。兩種方法的共同點(diǎn)在于：兩種過(guò)程的動(dòng)力同是溶液的壓力，在溶液的壓力下，溶劑的分子通過(guò)薄膜，而溶解的物質(zhì)被阻滯在膜表面上。2023/2/674兩者區(qū)別在于：（1）膜不同：超過(guò)濾所用的膜(超濾膜)較疏松，透水量大，除鹽率低，一般用超過(guò)濾分離高分子和低分子有機(jī)物以及無(wú)機(jī)離子等，能夠分離的溶質(zhì)分子至少要比溶劑的分子大10倍，在這種系統(tǒng)中滲透壓已經(jīng)不起作用了。反滲透所用的膜(反滲透膜)致密，透水量低，除鹽率高，具有選擇透過(guò)能力，用以分離分子大小大致相同的溶劑和溶質(zhì)，2023/2/675（2）機(jī)理不同：超過(guò)濾的去除機(jī)理主要是篩濾作用。在反滲透膜上分離過(guò)程伴隨有半透膜、溶解物質(zhì)和溶劑之間復(fù)雜的物理化學(xué)作用。（3