反渗透水处理技术

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1、第一章反渗透水处理技术第一节反渗透技术概述1反渗透的发展历史及其应用反渗透作为一项新型的膜分离技术最早是在1953年由美国C.EReid教授在弗罗里达大学首先发现醋酸纤维素类具有良好的半透膜性为标志的。与此同时，美国加利福尼亚大学的Yuster，Loeb和Sourirsjan等对膜材料进行了广泛的筛选工作，采用氯酸镁水溶液为添加剂，经过反复试验研究和试验，终于在1960年首次制成了世界上具有历史意义的高脱盐率（98.6%），高通量（10.1MPa下渗透通量为0.3×10-3cm/s，合259L/d.m2），膜厚约100µm的非对称醋酸纤维反渗透半透膜，大大促进了膜技

2、术的发展。从此，反渗透技术开始作为作为经济实用的苦咸水和海水的淡化技术进入了实用和装置的研制阶段。70年代初期，杜邦公司的芳香族聚酰胺中空纤维反渗透器“PermasepB-9”问世，使反渗透的性能有了大幅度的提高。80年代初，全芳香族聚酰胺复合膜问世，80年代末高脱盐全芳香族聚酰胺复合膜工业化，90年代中超低压高脱盐全芳香族聚酰胺复合膜也开始进入市场，从而为反渗透技术的进一步发展，开辟了广阔的前景。2我国目前反渗透技术的发展状况我国对反渗透技术的研究始于1965年，1967年～1969年在国家科委和国家海洋局组织的海水淡化会战中为醋酸纤维素不对称膜的开发打下了良好的

3、基础。70年代进行了中空纤维和卷式反渗透元件的研究，并于80年代实现了初步的工业化。70年代还曾经对复合膜进行了广泛的研究，后一度停了下来，80年代中重新开始复合膜的开发。经“七五”、“八五”攻关，中试放大成功，我国反渗透技术开始从试验室研究走向工业规模应用。反渗透技术是膜分离技术领域中投资高、难度大的一项技术。首先是原材料的质量很难保证均一和稳定，其次，在制膜、制器工艺和环境条件上也非常严格和苛刻。因此，尽管我国某些反渗透工艺理论技术已接近国际水平，但膜及组件的技术和性能与国外相比仍有较大的差距，复合膜性能比国外同类产品低且还未规模化生产，还有不少路要走。3我国火

4、电厂反渗透技术的发展及其应用1979年我国在电厂水处理领域开始采用反渗透技术，在以含盐量1000mg/L左右苦咸水作为水源的离子交换补给水处理中取得了良好的效果。80年代又有多家电厂相继采用反渗透作离子交换的预脱盐处理。90年代反渗透技术在电厂水处理锅炉补给水处理系统中已得到广泛应用。2000年以后，随着火电厂节水工作的开展，反渗透技术在海水淡化、电厂循环水排污水回收利用以及城市中水作为火电厂补充水源处理系统中也逐渐得到了应用。第二节反渗透脱盐原理及渗透理论1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2-1(a)〕，淡水即透过

5、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2-1(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2-1(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表3-1。表3-1一些溶液的典型渗

6、透压（25℃）化合物浓度/(mg/L)渗透压/kPa化合物浓度/(mg/L)渗透压/kPaNaCl350002742.2CaCl2100057.19NaCl100078.55蔗糖10007.23NaHCO3100088.2葡萄糖100013.78Na2SO4100041.34海水320002400MgSO4100024.80苦咸水2～5000105～280MgCl2100066.83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。(a)　　(b)(c)图3-１　反渗透现象图解(a)渗透；(

7、b)渗透平衡；(c)反渗透2膜渗透理论关于膜的渗透理论，各学派先后提出了多种不同的解释，主要理论有以下几种：氢键理论，优先吸附毛细孔流动理论，扩散-细孔流动理论，细孔理论，溶解扩散理论。（1）氢键理论该理论认为水在透过膜时，首先水分子聚集在醋酸纤维素非结晶性的无定型区，与醋酸纤维素羧基中的氧形成氢键并充满于膜的空隙内。水分子在空隙小的膜空隙中吸密得紧密牢固，在孔径大的膜空隙中则较松弛。溶液中与醋酸纤维素羧基中的氧形成氢键的水分子和具有形成氢键能力的离子、分子，沿膜内氢键位置逐次移动，以扩散的方式在膜内部移动。扩散移动与膜内细孔的形成有关，细孔不易形成，则依靠细孔