膜技术及其应用-第二章 反渗透课件.ppt

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1、第二章　反渗透本章主要内容概述反渗透的基本原理反渗透过程传质机理反渗透膜材料和分类反渗透膜的制备反渗透膜组件及装置反渗透工艺流程及应用第一节　概述最早在1953年，美国里德(Reid)研究发现醋酸纤维素类膜具有半透性；1960年，Sourirajan与Loeb制成了世界上第一张具有高脱盐率、高透水量的非对称醋酸纤维反渗透膜,并首次用于海水和苦咸水的淡化工作；1964年美国通用原子公司研制出螺旋卷式反渗透装置；1965年美国加利福尼亚大学制造出管式膜组件，19t/d；1970年杜邦公司发明高效率芳香聚酰胺中空纤维反渗透器；1980年，全芳香族聚酰胺复合膜及

2、卷式膜组件问世；1990年，中压、低压和超低压高脱盐聚酰胺复合膜；1998年低污染膜扩大反渗透膜的应用范围在沙特阿拉伯和科威特等西亚国家以及美国等发达国家有许多大型反渗透海水淡化厂，淡水生产规模为几十~几百万t/d；我国对反渗透技术的研究始于1965年．海水淡化工作中，反渗透法作为一个重要研究项目取得了一定的进展．迄今，无论是在膜材料的研制还是反渗透装置的研制方面都取得了可喜成果1、概念第二节反渗透的基本原理渗透与反渗透原理示意图当溶液与纯溶剂被半透膜隔开，半透膜两侧压力相等时，纯溶剂通过半透膜进入溶液侧使溶液浓度变低的现象——渗透渗透压()取决于溶

3、液系统及其浓度，且与温度有关，但与半透膜无关如果加在溶液侧的压力超过渗透压，溶液中的溶剂分子就会进入纯溶剂内——反渗透（RO（ReverseOsmosis））=niciRT凡基于此原理所进行的浓缩或纯化溶液的分离方法，一般称之为反渗透工艺反渗透是渗透的一种反向迁移运动，它主要是在压力推动下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶剂与溶质分开半透膜实际上对任何组分都有透过性能，只是透过速率相差很大，反渗透中溶剂透过速率远远高于溶质，成为反渗透膜2、渗透压的计算=niciRT3、反渗透分离过程具备的条件※1）半透膜具有高选择性和高渗透性；2）操作压力必

4、须高于溶液的渗透压。半透膜的截留作用4、反渗透膜分离过程特点常温条件下，可以对溶质和水进行分离或浓缩，因而能耗低；杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质；较高的水回用率；分离装置简单，容易操作和维修。最精细的过程，又被称为“高滤”第三节　反渗透过程传质机理（一）溶解扩散理论溶剂与溶质透膜的机理是由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差的推动力下，从膜的一侧向另一侧进行扩散，直至透过膜。（二）优先吸附－毛细管流理论该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质，它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性。当水溶液同膜接触时，膜表面优先吸附水分子，在界面

5、上形成一层不含溶质的纯水分子层在外压作用下，界面水层在膜孔内产生毛细管流连续地透过膜。（三）扩散-细孔流理论该理论认为膜表面存在细孔，水和溶质在细孔和溶解扩散的共同作用下透过膜。膜的透过特性既取决于细孔流，也取决于水和溶质在膜表面的扩散系数。（四）氢键理论该理论认为，水透过膜是由于水分子和膜的活化点形成氢键及断开氢键的过程。即在高压作用下，溶液中水分子和膜表皮层活化点缔合，原活化点上的结合水解离出来，解离出来的水分子继续和下一个活化点缔合，又解离出下一个结合水。水分子通过一连串的缔合－解离过程，依次从一个活化点转移到下一个活化点，直至离开表皮层，进入多孔

6、层。水分子逐渐从膜面进入膜内，最后透过膜；溶质通过高分子链间空穴，以空穴型扩散透过膜。（五）自由体积理论该理论认为，水可以在整个膜的自由体积中迁移，而盐只能在水的自由体积中迁移，使得膜具有选择透过性能。膜的自由体积包括聚合物的自由体积和水的自由体积。聚合物的自由体积指的是在无水溶胀的由无规则高分子线团堆积而成的膜中，未被高分子占据的空间。水的自由体积是指在水溶胀的膜中纯水所占据的空间。第四节反渗透膜材料和分类反渗透技术所分离的物质的分子量一般小于500，操作压力为1.5～10.5MPa。用于实施反渗透操作的膜为反渗透膜。反渗透膜大部分为不对称膜，孔径0.

7、1~1nm，可截留溶质分子。按成膜材料可分为醋酸纤维模、芳香聚酰胺膜、高分子电解质膜等和无机膜；按膜的形状可分为平板状、管状、中空纤维状膜；按膜结构可分为非对称膜、均质膜、复合膜；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。按操作压力可分为高压反渗透膜、低压反渗透膜和超低压反渗透膜第五节　反渗透膜的制备（一）相转移法1）配制具有适当的均相聚合物溶液；2）将聚合物溶液流涎成薄膜；3）蒸发部分溶剂；4）聚合物凝胶（沉淀）；5）热处理。6）预压处理，稳定膜的性能（二）复合法可以选用不同的材质制作超薄脱盐层和多孔支撑层，

8、使其功能分别达到最优化，性能最佳；可以用不同方法制备出良好分离率和较高透水速度的