反渗透内部结构及工作原理 1.pptVIP

反渗透结构及工作原理 一、 反渗透脱盐的原理 在一定的温度下，用一张易透水而难透盐的半透膜将淡水和盐水隔开〔如图(a)〕，淡水即透过半透膜向盐水方向移动，随着右室盐水侧液位升高，产生一定的压力，阻止左室淡水向盐水侧移动，最后达到平衡，如图(b)所示。此时的平衡压力称为溶液的渗透压，这种现象称为渗透现象。若在右室盐水侧施加一个超过渗透压的外压〔如图(c)〕，右室盐溶液中的水便透过半透膜向左室淡水中移动，使淡水从盐水中分离出来，此现象与渗透现象相反，称反渗透现象。 由此可知，反渗透脱盐的依据是①半透膜的选择透过性，即有选择地让水透过而不允许盐透过；②盐水室的外加压力大于盐水室与淡水室的渗透压力，提供了水从盐水室向淡水室移动的推动力。一些溶液的典型渗透压力见下表。 反渗透现象图解 (a)渗透；(b)渗透平衡；(c)反渗透 化合物 浓度/(mg/L) 渗透压/kPa 化合物 浓度/(mg/L) 渗透压/kPa NaCl 35000 2742.2 CaCl2 1000 57.19 NaCl 1000 78.55 蔗糖 1000 7.23 NaHCO3 1000 88.2 葡萄糖 1000 13.78 Na2SO4 1000 41.34 海水 32000 2400 MgSO4 1000 24.80 苦咸水 2～5000 105～280 MgCl2 1000 66.83 上述用于隔离淡水与盐水的半透膜称为反渗透膜。反渗透膜多用高分子材料制成，目前，用于火电厂的反渗透膜多为芳香聚酰胺复合材料制成。 RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级（1纳米=10-9米 ），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。 反渗膜的工作原理图如下： 二、反渗透膜的主要特性 1 膜分离的方向性和分离特性 实用性反渗透膜均为非对称膜，有表层和支撑层，它具有明显的方向性和选择性。所谓方向性就是将膜表面置于高压盐水中进行脱盐，压力升高膜的透水量、脱盐率也增高；而将膜的支撑层置于高压盐水中，压力升高脱盐率几乎为0，透水量却大大增加。由于膜具有这种方向性，应用时不能反向使用。 反渗透对水中离子和有机物的分离特性不尽相同，归纳起来大致有以下几点： （1）有机物比无机物容易分离。 （2）电解质比非电解质容易分离。高电荷的电解质更容易分离，其去除率顺序一般如下： Al3+ Fe3+ Ca2+ Na+ PO43- SO42-Cl- 对于非电解质，分子越大越容易去除。 （3）无机离子的去除率与离子水合状态中的水合物及水合离子半径有关。水合离子半径越大，越容易被除去，去除率顺序如下： Mg2+、Ca2+ Li+ Na+ K+；F- Cl- Br-NO3- （4）对极性有机物的分离规律： 醛醇胺酸，叔胺仲胺伯胺，柠檬酸酒石酸苹果酸乳酸醋酸； （5）对异构体： 叔（tert-） 异（iso-） 仲（sec-） 原（pri-） （6）有机物的钠盐分离性能好，而苯酚和苯酚的衍生物则显示了负分离。极性或非极性、离解或非离解的有机溶质的水溶液，当它们进行膜分离时，溶质、溶剂和膜间的相互作用力，决定了膜的选择透过性，这些作用包括静电力、氢键结合力、疏水性和电子转移四种类型。 （7）一般溶质对膜的物理性质或传递性质影响都不大，只有酚或某些低分子量有机化合物会使醋酸纤维素在水溶液中膨胀，这些组分的存在，一般会使膜的水通量下降，有时还会下降的很多。 （8）硝酸盐、高氯酸盐、氰化物、硫代氰酸盐的脱除效果不如氯化物好，铵盐的脱除效果不如钠盐。 （9）而相对分子质量大于150的大多数组分，不管是电解质还是非电解质，都能很好脱除。 此外，反渗透膜对芳香烃、环烷烃、烷烃及氯化钠等的分离顺序是不同的。 在