反渗透培训教材--(一).docVIP

PAGE PAGE 24 第一部分 反渗透培训教材 一、概述 反渗透是二十世纪后期迅速发展起来的膜法水处理方式，它是苦咸水处理、海水淡化、除盐水、纯水、高纯水等制备的最有效方法之一。它中心技术是反渗透膜，该膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力的作用下使水溶液中的某些组分选择性透过，从而达到水体淡化、净化的目的。 早在1748年就法国人Abble Nellet就发现了渗透现象。1950美国人Hassler提出了利用与渗透相反的过程进行海水淡化的设想。但是，只有当1960年LoebSourirajan用醋酸纤维素作材料、研制成第一张高分离效率和高透水量的反渗透膜以后，反渗透技术才从可能变为现实。 1960年世界第一张不对称醋酸纤维膜的出现使反渗透膜应用于工业上制水成为可能。初期是板式膜、管式膜，在六十年代中、后期出现了卷式、中空纤维膜，七十年代初期又研制出海水淡化膜。在1972至1977的五年间，世界范围内的反渗透装置数量增加了15倍，制水容量增加了41倍，直至八十年代以后仍以14-30%的速度递增。反渗透除在苦咸水、海水淡化中使用外，还广泛应用于纯水制备、废水处理以及饮用水、饮料和化工产品的浓缩、回收工艺等多种领域。 反渗透水处理工艺基本上属于物理方法，他在诸多方面具有传统的水处理方法所没有的优异特点： 反渗透是在室温条件下，采用无相变的物理方法得以使水淡化、纯化； 依靠水的压力作为动力，其能耗在众多处理方法中最低； 化学药剂量少。无需酸、碱再生处理； 无化学废液及废酸、碱排放，无酸碱中和处理过程，无环境污染； 系统简单、操作方便，产水水质稳定，两级反渗透可取得高质量的纯水； 适应于较大范围的原水水质，即适用于苦咸水、海水以至污水的处理，也适用于低含盐量的淡水处理。 设备占地面积少，需要的空间也小； 运行维护和设备维修工作量少。 对锅炉补给水处理，反渗透法也具有常规的离子交换处理方式难以比拟的优异特色，如： 产水中的二氧化硅少，去除率可达99.5%，有效的避免了发电机组随压力升高对SiO2的选择性携带所引起的硅垢，以及天然水中硅对离子交换树脂的污染，造成再生困难、运行周期短等问题，并影响除硅效果； 产水中有机物、胶体等物质，去除率可达到95%，避免了由于有机物分解所形成的有机酸对汽轮机尾部的酸性腐蚀的问题； 反渗透水处理系统可连续产水，无运行中停止再生等操作，没有产水水质忽高忽低的波动，对发电机组的稳定运行，保证电厂的安全经济有着不可估量的作用。因而，反渗透在发电厂的锅炉补给水处理中的应用受到广泛的关注。 我国自七十年代末采用反渗透除盐技术，至今已有几十个电厂相继应用。在世界范围内，至九十年代初，反渗透水处理容量已超过400万吨/天以上，其中海水淡化达52万吨/天，而且每年还在以18%的速度递增。目前，采用反渗透除盐方式占所有除盐方式的85%，离子交换除盐方式也在逐步为反渗透所代替，并且其投资会在较短时间回收。特别是新膜品种的出现（1977年出现TFC复合膜，1980年出现低压反渗透膜，1993年出现高脱盐率膜，其脱盐率达到99.7%），更有利于反渗透技术得发展。预言家认为：二十一世纪。反渗透技术的发展正在方兴未艾，且必将有更大的飞跃。 二、反渗透的基本原理 1、半透膜 半透膜是广泛存在于自然界动植物体器官上的一种选择透过性膜。严格地说，是只能透过溶剂（通常指水）而不能透过溶质的膜。工业使用的半透膜多是高分子合成的聚合物产品。 2、渗透、渗透压 当把溶剂和溶液（或把两种不同浓度的溶液）分别置于此膜的两侧时，溶剂将自发地穿过半透膜向溶液（或从低浓度溶液向高浓度溶液）侧流动，这种现象叫渗透，如果上述过程中溶剂是纯水，溶质是盐份，当用理想半透膜将他们分隔开时，纯水侧会自发地通过半透膜流入盐水侧，此过程如图2.1（a）所示。 纯水侧的水流入盐水侧，盐水侧的液位上升，当上升到一定程度后，水通过膜的净流量等于零，此时该过程达到平衡，与该液位高度差对应的压力称为渗透压。 压力盐水 膜 淡水盐水 膜 淡水 压力 盐水 膜 淡水 盐水 膜 淡水 （a）渗透 （b）反渗透 图2.1 一般来说，渗透压的大小取决也溶液的种类、浓度和温度而与半透膜本身无关。通常可用下式计算渗透压。 △∏＝△CRT ∏ 渗透压 R 气体常数 C 浓度差 T 温度 3、反渗透 当在膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压力时，水的流动向就会逆转，此时盐水中