海水淡化反渗透膜技术的最新进展及其应用.pdf

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1、第34卷第2期膜科学与技术VoL34No．22014年4月MEMBRANESCIENCEANDTECHN0L()GYApr．2014海水淡化反渗透膜技术的最新进展及其应用徐建国，尹华(1．同济大学环境科学与工程学院，上海200093；2．蓝星东丽膜科技(北京)有限公司，北京1O1318)摘要：反渗透膜(R0)技术是解决世界水危机问题的最有力的工具之一．反渗透膜法海水淡化过程中节能和高脱盐是需要满足的两个问题，然而产水特性与去除溶质之间存在背离平衡，同时满足会较为困难．东丽采用正电子湮灭时间光谱法(PALS)进行膜孔孔径分析，由此得出膜孔大小和RO膜对硼的去除特性显示出相关性．采用

2、透视电子显微镜(TEM)进行RO膜表面构造和形态学分析，获得影响膜的透水性的参数．在上述研究成果的基础上，把分子设计技术应用于海水淡化的高性能R0膜的开发上，在RO膜溶质去除性和透水性相关方面都取得了很大的进展．同时，使用这些研究成果开发了创新性海水反渗透膜，已经在全球最大的海水淡化项目(阿尔及利亚Magtaa，500000m。／d)和中国最大海水淡化项目(青岛，100000m。／d)中得到应用．关键词：反渗透膜；海水淡化；低能耗；高通量；高脱盐；高脱硼中图分类号：TQO28．8文献标志码：A文章编号：10o7—8924(2014)02—0099—07高品质水的特点，而海水资源丰

3、富取之不尽用之不1节约能源和改善水质的需求竭，是最重要的未来可利用水资源之一．用膜技术将我国是水资源严重短缺的国家，人均占有水量海水经过处理成为可利用水资源成为解决这些问题是世界平均水量的1／4．水资源匮乏已成为制约我的最有潜力方法之一，目前世界各地有许多大型反国经济与社会发展的重要因素之一．随着沿海发达渗透海水淡化厂．但高运行压力带来的高能耗一直地区人口的不断集中、经济的快速增长和城镇化进是造成海水淡化成本居高不下的原因，和困扰反渗程的加快，水资源需求量将持续上升，水资源供需矛透膜法普及应用的瓶颈．节约能量和改善水质是反盾将更加突出．在沿海地区向取之不尽的海洋获取渗透法海水淡化

4、研究发展的两大主题．淡水是缓解水资源危机最有潜力途径之一．我国的经过几十年的研究和发展，反渗透法海水淡化海水淡化技术研究始于上世纪70年代，经过4O多厂的平均能耗已被减至原来的五分之一[。]，做到年的发展，海水淡化技术已有相当的基础，已逐步成这些主要由于对膜、泵、能量回收装置进行了卓越的为解决沿海地区工业用水和岛屿缺水问题的重要手技术革新．然而，随着各种资源的日益匮乏，节能是段，但是目前由于各种限制还存在着发展慢、规模永恒课题．为了进一步降低能耗，仍然需要继续进行小、工业基础薄弱、成本相对高的问题E1,2]．更先进的技术研究和发展．由于人类活动的污染以及粗狂的使用模式导致动物实验

5、显示硼具有再生性毒性(WHO，可利用优质水资源不断枯竭，同时不断增加人口和2004)[5]，水中硼浓度的标准受到严重关注[6-83．在快速增长的经济对水资源需求越来越大，水资源已海水中硼主要以硼酸的形式存在，它的浓度为4～7经成为危机．由于膜技术在低能耗条件下能够提供mg／L，含量是地表水的20倍甚至更高．且由于如下收稿日期：2013—02—25；修改稿收到日期：2013～09—13第一作者简介：徐建国(1983一)，男，安徽滁州市定远人，主要研究方向：膜法水处理技术膜科学与技术第34卷特性RO膜去除硼有一定难度：首先，硼以硼酸的形性和高的溶质去除性能．通常透水性增加和溶质脱式存

6、在，硼酸分子的尺寸很小，很难通过膜孑L径截留除率降低有一个逆向权衡，如图1所示．形成RO膜得以去除；其次，由于硼酸的酸离解常数是9．14～的聚合物间隙形成了RO膜上的孔，膜孔的尺寸和9．25，在pH7～8的天然海水中不发生电离化，当数量决定着RO膜的性能．也就是说，水中溶质的去pH达到9或更高后，才发生离解Eg-l1]，在中性条件除由膜孔尺寸决定，透水性由膜孔的数量控制．为了下由于硼酸和膜间的电子排斥力致使硼去除率不高．获得更优的性能，对RO膜的分子结构和溶质传输所以，理想的海水淡化RO膜应该具有高透水机理的进一步研究是必需的．t褂翼高分子链渗透要素水渗透性能耗—1．孔大小能耗与

7、水质量的关系2．孔的多少(有效膜面积)图lRO膜性能改善的概念Fig．1ROperformanceimprove透膜特性．RO膜的功能取决于交联芳香族聚酰胺2RO膜的结构分析和表面形态学的物理化学特性．分析近来，采用正电子湮灭时间光谱法(PAIS)分2．1RO膜的结构分析析复合海水膜分离功能层的膜孔尺寸，每种膜的膜复合RO膜通常由三部分构成，即分离功能层、孔尺寸范围约在0．56～O．70nm，分离功能层孔径聚砜材料多孔中间支撑层和聚酯无纺布基层，见图范围被认为是RO膜特性的表征．