《反渗透与超滤》ppt课件

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1、§9-3反渗透与纳滤一、反渗透:（一）渗透现象与渗透压（物理化学已学过）1、半透膜：只能让水分子透过，而阻止溶质透过的膜——称为半透膜。2、渗透过程：实验（1）有渗透现象；（2）平衡时压差为πPa；（3）反渗透。π称为渗透压。这个渗透现象是一个自发的过程。纯水的化学势（位）为μ0咸水的化学势（位）为μ则：μ=μ0+RTlnxx——咸水中水的摩尔分数，T——热力学温度K。R——理想气体常数，R=8.314J/mol·Kx＜1lnx为负值。∴μ0＞μ即纯水的化学位高于咸水的化学位，所以纯水向化学位低的咸水一侧

2、渗透。水的化学位的大小决定着水的传质方向。3、渗透压：π平衡态，膜两侧的水的压力差，π即为在指定温度下，溶液（咸水）渗透压：π=icRT（Pa）c——溶液物质的量浓度，mol/m3i——系数，海水i≈1.8（二）反渗透：在咸水侧施加压力P＞π，迫使咸水中的水向纯水一侧渗透的过程称为反渗透。1、理论：反向加压大于π，克服渗透压。迫使渗透反向。加压→咸水化学位＞纯水化学位2、理论耗能：（25℃）海水的盐度34.3‰（计算仅用34.3）A——系数，A=0.00537T——绝对温度，K。S——海水盐度。R——理想

3、气体常数，R=2.31×10-6kw·h/mol·K——水的偏摩尔体积，=0.018×10-3m3/mol∴Wlim=0.7kW·h/m31kW·h=3.6×106Pa·m3即为海水的极限渗透压。实际工程应用要大该值。（三）反渗透膜及透过机理：醋酸纤维素（CA）芳香族聚酰胺膜1、机理：选择性（优先）吸附——毛细管流机理Δ↗膜表面具有亲水性，选择吸附水分子（两个水分子厚1nm的纯水层）。并排斥盐分，在施加压力的作用下，纯水由毛细孔不断流过反渗透膜。毛细孔孔径应为纯水层厚1nm的2倍以下（2nm）。实际2~3

4、nm以下。称为临界孔径。若孔径大于临界孔径，透水性增大，盐分也可透过。2、反渗透应用范围：（1）CA膜适用于含盐量小于10000mg/l，以下的苦咸水淡化。（2）含盐量大于10000mg/l，可用复合膜反渗透。复合膜：两种半透膜复合成一张膜。（3）可构成联合除盐系统：如反渗透——离子交换。反渗透——先除胶体微粒，二氧化硅，高分子有机物，及大部分溶解盐。目的：减轻后续离子交换工艺的负荷。离子交换——脱盐，出水为纯水。（四）反渗透淡化装置，工艺流程与布置系统。1、分类：四种形式：（1）板框式：装置类似电渗析，

5、许多膜层叠在框板架中。（2）管式：分串联和并联毛细管（类似中空纤维式）（3）卷式：（4）中空纤维式：各类形式性能：2、反渗透工艺流程：（1）预处理：反渗透进水水质。PH=5.5~6.2目的：防止某些溶解固体沉积于膜面，影响产水。（2）膜分离：（3）后处理：PH调整，终端离子交换床；还有：杀菌，微孔过滤超滤。原因：膜孔不均匀，加压力后，膜孔放大，有的孔道变大，使出水水质不是理想状态。有来自树脂本身的溶解物，碎粒以及细菌的繁殖，终端超滤装置使出水纯度有保障。3、反渗透系统布置：（1）单程式：水的回收率低。（2

6、）（部分）循环式：提高了水的回收率，但淡水水质有所降低。为什么部分循环：要求浓室内有一定的流速，防止膜面产生浓差极化（结垢）。（3）多段式：（串联式）水的回收率高，产水量大时用，膜组件逐段减少。原因：维持一定流速防止膜表面浓差极化。(五)反渗透装置的参数确定：(理想时)1、水的通量：Jw即水透过膜的通量cm3/cm2·SJw=Wp(△P－△π)水通量与作用压力差成正比。实际：Jw=Wp(△P－δ△π)δ——膜对溶质的排垢系数。式中：Wp——水的透过系数，cm3/cm2·S·Pa实验测得。△P——膜两侧压力

7、差，Pa△π——膜的渗透压，Pa2、溶质通量：Js溶质透过膜的通量mg/cm2·sJs=Kp·△CKp——溶质的透过系数。cm/s△C——膜两侧的浓度差。mg/cm3溶质通量与浓度差△C成正增长。△P↗→Jw↗→△C↗→Js↗增大不一定引起淡水产水量水质变差，因Jw变大了3、脱盐率：R溶质去除率。膜两侧含盐浓度差，与进水含盐浓度的比值。Cb——进水含盐量；mg/lCf——出水含盐量；mg/l（淡室）由物料平衡关系：Q—进水量，Qf—淡化水量，则：QCb=(Q-Qf)Cc+QfCf（1）Cc——浓盐水浓度。

8、若由Cm表示膜进水侧含盐量的平均浓度，（2）则脱盐率可改写为：（2’）或为：而淡水浓度。3、淡化水的含盐量：（近似计算法）假设Cf为零：由物料平衡方程：代入（2）式，膜进水侧含盐量平均浓度：令：淡化水与进水流量的比值称为水的回收率。得：代入脱盐率方程（2’）式得：得：再代入平衡方程（1），求出Cc（浓盐水浓度）；代入（2），求出平均浓Cm；再代入（3）中，求出新的Cf，即为新的较精确值——淡化水的含盐量。二、超滤：1、膜性能：