《第3章反渗透》.ppt

第3章 反 渗 透 3-1 反渗透技术的发展概况 3-2 渗透和反渗透现象 3-3 反渗透膜的分离原理 3-4 反渗透膜 3-5 反渗透装置及其流程 3-6 反渗透法的经济效益 3-7 反渗透技术的应用 3-1 反渗透技术的发展概况 所谓反渗透(Revers Osmosis简称 RO)技术，是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧压差为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。 人们对反渗透(RO)技术的相关研究虽然起源较早，但直到20世纪60年代Loeb和Sourirajan制备出第1张不对称反渗透膜之后，反渗透膜技术才逐步进入工业化阶段。 1748年 Nonet首次发现渗透现象。 1887年 Van’t Hoff以Preffer的结论出发，建立了完整的稀溶液理论，给出了计算渗透压的关联式。 1905年 Einstein进一步进行了渗透压的理论研究。 1930年 Sollner进行了反渗透的初步研究，当时人们称之为“反常渗透”。 1953年 美国的C．E Reid教授发现醋酸纤维素类具有良好的半透性。 1962年 Loeb和Sourirajan以醋酸纤维素(CA)为原料，采用氯酸镁水溶液为添加剂，制成了具有历史意义的高脱盐率(98．6％)、高水通量、在操作压力为10.1 MPa下，纯水通量为259L／(d·m2)]的不对称反渗透膜。 该膜由一层很薄的致密层(厚度约15~25 nm)和一个多孔性支撑层(100μm)组成。不对称膜的制备成功，成为膜发展史上的第一个里程碑。 1963年 Manjikion对CA膜进行了改性。 1968年 Saltonstall研制了CA-CTA(三醋酸纤维素)共混膜，Du Pont公司开发了α-PA反渗透膜。 1969年 美国General Electrie公司开发了α-PA (聚酰胺)膜，将其应用于废水处理领域。 1970年 Du Pont公司推出α-PA中空纤维膜，并将其用于苦咸水脱盐；同年，CTA的优良脱盐性能被美国的Dow Chemical公司发现；美、德、中国和前苏联也相继开发出了自己的聚酰亚胺RO膜和聚砜酰胺RO膜。 1970年 聚乙烯亚胺与甲苯二异氰酸酯在聚苯乙烯(PS)基膜上复合成NS-100复合膜，成为膜技术发展史上又一个里程碑； 随后，人们大多进行膜材料的开发，以便不断提高膜性能和满足特殊应用的要求，在膜的形态结构上并没有大的革新。 1971年　美国Celanese Research公司以PBI(聚苯并咪唑)为材质开发出了不对称耐热膜。 1972年　法国Phone-Poulence，S．A公司开发出了S-PS不对称耐热反渗透膜；意大利Credali公司以聚哌嗪酰胺为膜材料制备了不对称耐氯膜。 1975年　乙二胺改性聚环氧氯丙烷与间苯二甲酰氯界面聚合成了PA－300复合膜。 1980年 间苯二胺与均苯三甲酰氯界面聚合成了FT-30膜。 1983年 均苯三胺与TMC和IPC界面聚合成了UTC-70膜。 1986年　FT－30SW膜制备成功，比FT-30系列膜表面更加致密。 目前，反渗透已成为海水和苦咸水淡化最经济的技术。据统计，反渗透技术自1969年进入淡水化市场后，到1995年已占当年世界淡水化市场的88％；年销售额也不断增长，下图表述了1990~1995年8种主要分离膜的年销售额的增长情况。 我国膜分离技术的开发是从1958年研究离子交换膜开始的，对反渗透技术的研究则始于20世纪60年代。 1965年 对CA膜进行了改性。 1967年 展开了全国海水淡化大会战。 1968年 CA不对称膜研制成功。 20世纪70~80年代 卷式和中空纤维组器研制成功。 20世纪90年代 试制了反渗透~纳滤复合膜，开始开发低压的CA-CTA膜。 在我国，反渗透膜的应用领域主要在苦咸水淡化、水溶液脱水浓缩和废水再利用等方面，是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一 。例如： 在浙江省舟山市的嵊山岛建成的反渗透海水淡化系统工程，于1997年正式投入使用，至今运转良好，产水量为500 t／d； 于1999年在大连场海县建成并投产了日产淡水量1000t的海水淡化站； 日前，我国最大的日产18000t苦咸水淡化工程在河北沧州建成投产。 鉴于国际淡化市场的发展趋势，我国应加强反渗透淡化技术的研究和应用开发。 解决水危机海水淡化已经成为21世纪的朝