化工分離之反滲透法

1、學(xué)號：化工分離工程課程論文學(xué) 院 化學(xué)化工學(xué)院 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 年 級 2012級 姓 名 論文（設(shè)計(jì)）題目 膜分離之反滲透法 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 2015 年 6月 15日目 錄1.反滲透11.1反滲透法的原理11.2影響因素22.基本流程2 3.應(yīng)用實(shí)例43.1反滲透裝置應(yīng)用行業(yè)43.2主要用途44.反滲透法的優(yōu)缺點(diǎn)54.1優(yōu)點(diǎn)54.2缺點(diǎn)55.發(fā)展前景56.結(jié)論6參考文獻(xiàn)6 膜分離之反滲透法摘 要：反滲透膜分離技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門新的膜分離技術(shù)，作為分離領(lǐng)域的一個分支，具有廣闊的發(fā)展前景。本文通過對反滲透法進(jìn)行的說明，能夠使人更好的理解反滲透法的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：

2、反滲透、應(yīng)用、發(fā)展前景Abstract:Reverse osmosis membrane separation technology is a new membrane separation technology developed in the 60's in twentieth Century, as a branch of the separation field, and has a broad development prospect. In this paper, we can make a better understanding of the application o

3、f reverse osmosis through the description of reverse osmosis.Keywords:Reverse osmosis、application、development prospect前言 膜技術(shù)具有濃縮和分離的雙效性，又具有操作簡單無污染等特點(diǎn)，加上我國水污染的加劇，使膜分離技術(shù)的使用越來越廣發(fā)。但另人遺憾的是這么巨大的市場，國產(chǎn)膜的應(yīng)用不足兩成，水處理核心技術(shù)反滲透膜幾乎全部被美、日、歐等國外公司壟斷，于是加快膜技術(shù)的研發(fā)投入，加快膜技術(shù)應(yīng)用示范工程的推廣迫在眉睫。1.反滲透1.1反滲透法的原理 對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一

4、般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動，這一現(xiàn)象稱為滲透1。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。當(dāng)把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側(cè)流動，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達(dá)到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲

5、透壓2。若在濃溶液側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動，是一種在壓力驅(qū)動下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法。1.2影響因素（1）進(jìn)水壓力對反滲透膜的影響 進(jìn)水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率3。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會導(dǎo)致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。（2）進(jìn)

6、水溫度對反滲透膜的影響 反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1，產(chǎn)水量就提升2.5%-3.0%;(以25為標(biāo)準(zhǔn))4。（3）進(jìn)水PH值對反滲透膜的影響 進(jìn)水PH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響，面對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到最高。（4）進(jìn)水鹽濃度對反滲透膜的影響 滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù)，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。2.基本流程主要工藝流程說明：（1）原水罐 儲存原水，阻垢劑用于沉淀水中的大泥沙顆粒及其它可沉淀物質(zhì)。同時緩沖原水管中水壓不穩(wěn)定對水處理系統(tǒng)造成的沖擊。(如水壓

7、過低或過高引起的壓力傳感的反應(yīng))。（2）原水泵 恒定系統(tǒng)供水壓力，穩(wěn)定供水量。（3）多介質(zhì)過濾器 采用多次過濾層的過濾器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵銹、膠體物質(zhì)、懸浮物等顆粒在20um以上的物質(zhì)，可選用手動閥門控制或者全自動控制器進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作5。保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量，延長設(shè)備的使用壽命。（4）活性炭過濾器 系統(tǒng)采用果殼活性炭過濾器，活性炭不但可吸附電解質(zhì)離子，還可進(jìn)行離子交換吸附。經(jīng)活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至27mg/L(O2)，此外，由于吸附作用使表面被吸附復(fù)制的濃度增加，因而還起到催化作用、去除水中的色素、異味、大量生化有機(jī)物

8、、降低水的余氯值及農(nóng)藥污染物和除去水中的三鹵化物(THM)以及其它的污染物6?？蛇x用手動閥門控制或者全自動控制器進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量，延長設(shè)備的使用壽命。同時，設(shè)備具有自我維護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用很低。（5）離子軟化系統(tǒng)/加藥系統(tǒng) R/O裝置為了溶解固體形物的濃縮排放和淡水的利用，為防止?jié)馑颂貏e是RO裝置最后一根膜組件濃水側(cè)出現(xiàn)，CaCO3，MgCO3，MgSO4，CaSO4，BaSO4， SrSO4，SiSO4的濃度積大于其平衡溶解度常數(shù)而結(jié)晶析出,損壞膜原件的應(yīng)有特性 ,在進(jìn)入反滲透膜組件之前,應(yīng)使用離子軟化裝置或投放適量的阻垢劑阻止碳酸鹽, SiO2,硫酸鹽的晶

9、體析出。（6）精密過濾器 采用精密過濾器對進(jìn)水中殘留的懸浮物、非曲直粒物及膠體等物質(zhì)去除，使RO系統(tǒng)等后續(xù)設(shè)備運(yùn)行更安全、更可靠。濾芯為5um熔噴濾芯，二甲基硅油目的是把上級過濾單元漏掉的大于5um的雜質(zhì)除去7。防止其進(jìn)入反滲透裝置損壞膜的表面，從而損壞膜的脫鹽性能。（7）反滲透系統(tǒng) 反滲透裝置是用足夠的壓力使溶液中的溶劑(一般是水)通過反滲透膜(或稱半透膜)而分離出來，因?yàn)檫@個過程和自然滲透的方向相反，因此稱為反滲透。反滲透法能適應(yīng)各類含鹽量的原水，尤其是在高含鹽量的水處理工程中，能獲得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。反滲透法的脫鹽率提高，回收率高，運(yùn)行穩(wěn)定，占地面積小，操作簡便，反滲透設(shè)備在除鹽的同時

10、，也將大部分細(xì)菌、膠體及大分子量的有機(jī)物去除。（8）臭氧殺菌器(可選)殺滅由二次污染產(chǎn)生的細(xì)菌徹底保證成品水的衛(wèi)生指標(biāo)。3.應(yīng)用實(shí)例3.1反滲透裝置應(yīng)用行業(yè)：（1）飲料、食品行業(yè)水處理設(shè)備飲用純凈水、蒸餾水、礦泉水、天然水、礦化水、啤酒生產(chǎn)用水、白酒勾兌用純水.（2）苦咸水淡化、海水淡化設(shè)備。（3）膜分離設(shè)備藥物分離、回收、濃縮、提純設(shè)備。（4）生活飲用水處理、賓館、樓宇、社區(qū)優(yōu)質(zhì)供水設(shè)備、直飲水工程。（5）鍋爐補(bǔ)給水、除鹽水設(shè)備各種蒸汽鍋爐、火力發(fā)電廠、熱水爐、石化熱力鍋爐等補(bǔ)給水。（6）中水、廢水回用設(shè)備石油化工、鋼鐵、市政、紡織印染等工業(yè)領(lǐng)域的中水、廢水回用。（7）一般工業(yè)用純水設(shè)備鍍膜

11、玻璃、電鍍、表面涂裝、紡織印染、工業(yè)配液、工業(yè)產(chǎn)品清洗等用水。（8）生物醫(yī)藥行業(yè)用純水設(shè)備針劑、粉針劑、大輸液、生化制品用水、醫(yī)用無菌水、口服液等符合GMP標(biāo)準(zhǔn)8。（9）精細(xì)化工行業(yè)用純水設(shè)備化工工藝用水、化學(xué)藥劑、化妝品等用純水。3.2主要用途（1）制取電子工業(yè)生產(chǎn)如顯像管玻殼、顯像管、液晶顯示器、線路板、計(jì)算機(jī)硬盤、集成電路芯片、單晶硅半導(dǎo)體等工藝所需的純水、高純水。（2）制取熱力、火力發(fā)電鍋爐，廠礦企業(yè)中、低壓鍋爐給水所需軟化水、除鹽純水。（3）制取醫(yī)藥工業(yè)所需的醫(yī)用大輸液、注射劑、藥劑、生化制品純水、醫(yī)用無菌水及人工腎透析用純水等。（4）制取飲料(含酒類)行業(yè)的飲用純凈水、蒸餾水、礦泉

12、水，酒類釀造水和勾兌用純水。（5）海水、苦咸水制取生活用水及飲用水。（6）制取電鍍工藝用去離子水;電池(蓄電池)生產(chǎn)工藝的純水；水處理藥劑汽車、家用電器、建材產(chǎn)品表面涂裝、清洗沌水;鍍膜玻璃用純水；紡織印染工藝所需的除硬除鹽水。（7）石油化工業(yè)如化工反應(yīng)冷卻水;化學(xué)藥劑、化肥及精細(xì)化工、化妝品制造過程用工藝純水。（8）賓館、樓宇、社區(qū)機(jī)場房產(chǎn)物業(yè)的優(yōu)質(zhì)供水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及游泳池水質(zhì)凈化。4.反滲透法的優(yōu)缺點(diǎn)4.1優(yōu)點(diǎn)：（1）連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定；（2）無須用酸堿再生；（3）不會因再生而停機(jī)；（4）節(jié)省了反沖和清洗用水；（5）以高產(chǎn)率產(chǎn)生超純水（產(chǎn)率可以高達(dá)95%）；（6）無再生污水，不須污水處理

13、設(shè)施；（7）無須酸堿儲備和酸堿稀釋運(yùn)送設(shè)施；（8）減小車間建筑面積；（9）使用安全可靠，避免工人接觸酸堿 減低運(yùn)行及維修成本；（10）安裝簡單、安裝費(fèi)用低廉。4.2缺點(diǎn) 需要高壓設(shè)備，原水利用率只有75-80%。膜要定期清洗。5.發(fā)展前景 反滲透膜技術(shù)及其工程應(yīng)用的發(fā)展方向主要集中于研究開發(fā)具有低能耗、抗污染、耐高溫、高壓和特種分離等性能的反滲透膜組器。超低壓反滲透膜能在保持原脫鹽率的情況下，操作壓力下降25%40%，從而降低了系統(tǒng)的能耗和設(shè)備材料的要求?？刮廴痉礉B透膜的開發(fā)，減少了膜清洗的藥耗，延長了膜的使用壽命，廣泛地應(yīng)用于污水回用和化工原材料的濃縮提純。耐高壓反滲透膜具有9.0MPa以上

14、的耐壓性能，用于二級海水淡化反滲透裝置、可使水回收率達(dá)到60%。近20年來，多種高性能和特殊用途的新型反滲透膜組器的研制成功，有力地推進(jìn)了反滲透應(yīng)用工程的發(fā)展9。 據(jù)預(yù)測，2030年中國人口將達(dá)到16億，屆時人均水資源量僅有1750立方米，預(yù)計(jì)用水總量為7000億-8000億立方米，要求供水能力比現(xiàn)在增長1300億-2300億立方米，全國實(shí)際可利用水資源量接近合理利用水量上限，因此開發(fā)新的水資源如進(jìn)行海水淡化勢在必行，而目前采用反滲透膜進(jìn)行海水淡化是最經(jīng)濟(jì)而又清潔的方法。另外，近年來我國廢水、污水排放量以每年18億噸的速度增加，全國工業(yè)廢水和生活污水每天的排放量近1.64億噸，其中約80%未經(jīng)

15、處理直接排入水域?？梢?，我國環(huán)保水處理方面對膜應(yīng)用的需求量將很大，這一領(lǐng)域?qū)⒊蔀樗I(yè)增長潛力最大的領(lǐng)域10。 反滲透工程應(yīng)用的另一個發(fā)展方向是反滲透膜組器與超濾、微濾、納濾、EDI等組器的有機(jī)地組合應(yīng)用,充分發(fā)揮各種膜分離技術(shù)的特性,形成一個完整的系統(tǒng)工程,達(dá)到濃縮、分離、提純的目的。6.結(jié)語 總之，反滲透膜分離技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門新的膜分離技術(shù)，作為分離領(lǐng)域的一個分支，具有廣闊的發(fā)展前景。由于其優(yōu)良的分離性能，它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛。參考文獻(xiàn)1陳紅鈁.基本有機(jī)化工分離工程M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1981.2葉振華.化工吸附分離工程M.中國石化出版社.1992.3許錫恩.石油化工J.18,642(1989).4朱自強(qiáng),姚善涇,金彰禮.流體相平衡原理及應(yīng)用M.浙江：浙江大學(xué)出版社.1990.5King C.J.Separation