反渗透膜分离技术.ppt

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1、第8章反渗透膜分离技术8.1反渗透分离技术的基本原理1.理想半渗透膜只能允许溶剂分子通过，而不允许溶质的分子通过的膜，称为理想半透膜2.渗透与渗透平衡1)渗透压φ——范特霍夫系数；对电解质溶液，φ等于离解的阴阳离子总数；对非电解质溶液，φ=1π—溶液的渗透压力，MPa；R—理想气体常数，8.314J／(mol·K)；ci—溶质i的浓度，mol／m3；T—绝对温度，K；π=φRT∑ci3.渗透压与反渗透------(van‘tHoff)如：25℃时，3.5%NaCl海水渗透压为2.8MPa，0.1%NaCl苦咸水的渗透压为0.08MPa。渗

2、透压是选择操作压力和设计反渗透的重要依据a.在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，与有相变化的分离方法相比，能耗较低。b.杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以去除各类有机物杂质。c.分离装置简单，容易操作、自控和维修。d.反渗透装置要在高压下运转，须配置高压泵和耐高压的管路。e.反渗透装置要求进水要达到一定的指标才能正常运行，原水在进反渗透膜器之前要采用一定的预处理措施。为了延长膜的使用寿命，还要定期对膜进行清洗，以清除污垢。4.反渗透膜分离技术的特点按成膜材料可分为有机膜和

3、无机高聚物膜；按膜的形状可分为平板状、管状、中空纤维状膜；按膜结构可分为多孔性、致密性膜，或对称牲(均匀性)和不对称性(各向异性)结构膜；按应用对象可分为海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于废水处理、分离提纯等的膜。8.2反渗透膜的种类及性能1.反渗透膜的种类2.醋酸纤维素膜的结构及性能醋酸纤维素是没有强烈氢键的无定形链状高分子化合物。制膜过程是将其溶解在丙酮中，并加入甲酰胺作添加剂，经混合调制、过滤、铸塑成型，然后再经蒸发、冷水浸渍、热处理，即可得到醋酸纤维素(celluloseacetate,CA)膜。外观为乳白色、半透明，有

4、一定的韧性，膜厚l00～250m。这种膜有不对称结构，表面结构致密，孔隙很小，通称为表皮层或致密层、活化层；下层结构较疏松，孔隙较大，通称为多孔层或支撑层。1）结构醋酸纤维素膜的结构示意图99％表皮层，孔径（8－10）×10－10m过渡层，孔径200×10－10m多孔层，孔径（1000－4000）×10－10m1%2)CA膜的性能（1）膜的方向性：由于CA膜是一种不对称膜，因此，在进行反渗透时，必须保持表层与待处理的溶液或废水接触，而决不能倒置，否则达不到处理的目的。（2）选择透过性：CA膜对无机电解质和有机物具有选择透过性。阳离子的脱

5、除顺序为：Sr2+>Ba2+>Li+>Na+>K+阴离子的脱除顺序为：柠檬酸根>酒石酸根>SO42->CH3COO->Cl->Br->NO3->I->SCN-对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除效果较差；而解离性大的、分子量大于200的有机物，则脱除效果较好；对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加；对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效果变得更好。（3）压密效应：CA膜在压力作用下，外观厚度一般减少25％～50％，同时，透水性及对溶质的脱除率也相应降低，这种现象称为膜的压密效应。这种塑性变形是不可逆的。（4）膜的

6、水解作用和生物分解作用CA膜是一种酯，易于水解，水解速率与pH值和水的温度有关。一般在碱性介质中的水解速率比在酸性介质中大，在pH4.5～5.2时最低。3.芳香族聚酰胺类薄膜复合膜(TFC)膜薄膜复合膜是将完全不同的材料浇铸在一多孔聚砜支撑层上制成。特点：不易被压密；化学稳定性好、耐生物降解、操作压力低、高脱盐率、高通量等优点；不耐氯及其他氧化剂、抗污染和抗结垢的性能差。1、管式装置8.3反渗透装置的种类及性能管式装置水力条件好，适当调节水流状态可防止浓差极化和膜污染，能够处理含悬浮固体的溶液，但单位体积中膜面积小，制造和安装费用较高。2

7、、螺旋卷式装置螺旋卷式装置单位体积的膜表面积较大，透水量大。紊流效果好，不易产生浓差极化现象。缺点是膜玷污后消除困难，不能处理含有悬浮物的液体。3、中空纤维式装置优点是单位体积的膜表面积很大，制造和安装简单，可在较低压力下运行，膜的压实现象减缓，不需要膜制成材料，浓差极化可忽略；缺点是制作工艺复杂，易堵塞，不能用于处理含悬浮物的液体4、板框式装置这种装置结构牢固，能承受高压，占地面积不大；但液流状态差，易造成浓差极化，设备费用较大。（1）板框式反渗透膜组件装配图进水透过水浓缩水耐压容器透水板半透膜板框式膜组件工作过程示意图特点：结构简单，

8、体积比管式的小。缺点：装卸复杂，单位体积膜表面积小。（2）管式反渗透膜组件管式膜组件又分为内压式和外压式内压式管式膜组件的内部结构示意图特点:水力条件好，安装、清洗、维修比较方便。能耐高压，可