反渗透和纳滤基础.doc

目 录 3-1 反渗透和纳滤技术历史 2 膜法分离过程分类 反渗透和纳滤原理 3－3 3-4 影响反渗透和纳滤膜性能的因素 了解反渗透膜元件脱盐率规范 3-1 反渗透和纳滤技术发展历史 自从上世纪五十年代未六十年代初期，反渗透(RO)和纳滤(NF)成为实用化的单元操作，它们的应用领域得到不断地扩展。起初，反渗透主要用于海水和苦咸水脱盐由于工业领域对保护水源、减少能耗、控制污染以及从废水中回收有价值物质的需求日益增加，反渗透的新用途变得更有经济价值。此外，伴随着膜分离技术的发展生物技术和制药行业的进步，相对传统蒸馏法，更加节省能量消耗，同时也不会引起产品热变质。 ?FT30膜化学的技术基础。1977年成立FilmTec公司之后，于1981年至1984年间复合膜技术和产品以及公司本身发生了长足的发展。1985年8月，FilmTec公司成为陶氏化学公司全资子公司。 现在反渗透膜能够在显著地降低运行压力的条件下，实现更高的脱盐率和产水量，纳滤膜也在相对低的操作压力下提供对某些盐类或化合物的更高的分离选择性。 为了满足快速增长的反渗透和纳滤膜市场对FILMTEC产品的需求，作为美国最大的化工行业高科技公司化学公司，巨大资源提升和扩充了FilmTec公司的制造和生产能力，保证了产品世界最高的性能，FILMTEC产品及其用户在市场上的成功。 -2 膜法分离过程分类 膜法液体分离技术一般可分为四类微滤MF)、超滤(UF、纳滤NF)和反渗透(RO，它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。 微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子和溶解性固体无机盐等通过，但阻挡住悬浮物、细菌、病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差有效推动力一般为0.7bar。超滤能截留0.002～0.1微米之间的颗粒和杂质，滤膜允许小分子物质和溶解性固体无机盐等通过，但将阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大有机物，用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1,000～100,000之间，超滤膜两侧的运行压差一般为1～7bar。纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因截留物质的大小约为1纳米0.001微米而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200～400左右，截留溶解盐的能力为20～98％之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20～80％，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90～98％。纳滤一般用于去除地表水有机物和色，井水的硬度及镭，部分去除溶解盐浓缩食品及分离药品有用物质，纳滤膜两侧运行压差一般为3.5～16bar。反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可大于95％，反渗透复合膜脱盐率一般大于98％。它广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低操作费用和废水排放量。反渗透膜两侧的运行压差苦咸水bar，当进水为海水bar。 反渗透原理渗透我们知道渗透是指稀溶液中的溶剂(水分子自发地透过半透膜反渗透膜或纳滤膜)进入浓溶液(浓水)侧的溶剂(水分子流动现象。 渗透压定义为某溶液在自然渗透的过程中，浓溶液侧液面不断升高，稀溶液侧液面相应降低，直到两侧形成的水柱压力抵销了溶剂分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化变化，渗透过程达到平衡点，此时的液柱高差称为该浓溶液的渗透压。 反渗透原理即在进水浓溶液)侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水浓溶液中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化产水请参见下图。纳滤工作原理 纳滤与反渗透没有明显的界限。纳滤膜对溶解性盐或溶质不是完美的阻挡层，透过纳滤膜的高低取决于盐份或溶质及纳滤膜的种类，透过率越低，纳膜两侧的渗透压就越高，也就越接近反渗透过程，相反，如果透率越高，纳滤膜两侧的渗透压就越低，对纳滤过程的影响就越小。反渗透过程根据反渗透原理可知，渗透和反渗透必须与具有允许溶剂水分子透过的半透膜联系在一起才有意义，才会出现渗透现象和反渗透操作反渗透膜允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的一种功能性的半透膜称为反渗透膜；纳滤膜允许溶剂分子透过的一种功能性的半透膜称为膜；膜元件将反渗透膜与进水流道网格、产水流道、产水管和抗应力器等用胶粘剂组装在一起，能实现进水与产水分开的反渗透过程的最小单元称为膜元件；膜组件膜元件安装在受压的压力容器外壳内成膜组件；膜装置由膜组件、仪表、管道、阀门、高压泵、保安滤器、就地控制盘柜和机架组成的可独运行的成套单元设备称为膜装置，反渗透过程通过膜装置来实现；膜系统定水源条件和产水要求设计的，由预处理