浅谈反渗透膜法技术淡化海水

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1、学年论文论文题目：浅谈反渗透膜法技术淡化海水学院名称：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号指导教师：职称定稿日期：2010年12月31日摘要:海水淡化，就是利用海水脱盐生产淡水的技术过程，而反渗透膜法由于具有设备简单、效率高、占地小、操作方便、没有相态改变、无需加热、能量消耗少、适应性强等显著特点已成为淡化海水最主要方法之一。本文简单介绍了反渗透膜法技术及创新，以及其发展和前景。关键词：海水淡化；反渗透膜；工艺；淡水1概论世界淡化水的总产量从60年代至今已经增长到2300×104m3/d，而且还在以10%～30%的年增长率攀升。供养的人口不仅有中东

2、的若干国家，还有美国、俄国、日本、意大利、西班牙等发达国家的部分地区，达1亿之众。从海水淡化的技术种类来说，目前主要的还是蒸馏法，但是，反渗透海水淡化技术由于其设备投资省、能量消耗低、建造周期短等诸多优点，近10年来发展速度很快，目前最大的反渗透海水淡化厂产水规模已经达到11×104m3/d，在21世纪将与蒸馏法一起成为海水淡化的主导技术[1]。2反渗技术2.1反渗透法的原理利用半透膜中分子晶格空隙对水及盐类溶解度的差异而将其分离。在半透膜两侧分别为淡水及含盐类之溶液。依热力学定律，物质会趋向较低化学势能的方向移动，因盐水的化学势能较清水为低，故由淡水一侧会产

3、生渗透流，通过膜面，进入盐水溶液，直到膜两侧化学势能达到平衡为止。当两侧的压力差等于渗透压时，则达到平衡状。若在盐水一侧施加大于渗透压之压力时，则盐水的化学势能会高于清水，而使盐水中的水份，通过膜面流向清水侧，此种现象即称为反渗透[2]。2.2反渗透法工艺流程图1反渗透法工艺流程图[3]2.3反渗优点反渗透法较其他淡化方法有如下主要优点①装置结构简单，整个工程设备也较简单，占地小；②设备的成本较低；③操作管理方便；④运转费用低；⑤适应性强，效率高，应用范围广。不仅可用于海水和苦咸水脱盐，而且也可用于使各种工业过程污染的水再生利用及宇宙航行中水的回收再用等；⑥能

4、量消耗较低，因为没有相态的改变，所以消耗的能量仅用于推动泵的电能；⑦在常温下进行操作，减轻了锅垢和腐蚀问题；⑧不需要大量的水用于热散逸，减轻了热污染；⑨不需要热量，并能从苦咸水或其他不能利用的水获得价格比蒸馏法低的淡水[4-6]；3发展历程发现渗透现象已有200多年的历史，现代的反渗透(ReverseOsmosis，RO)的海水淡化则是上世纪年代以来的研究结果。1953年Florida大学和California大学在美国盐水局的资助下对反渗透水淡化进行了研究，结果表明二醋酸纤维素制成的膜可以从海水中提取淡水。60年代末期，GulfGeneralAtomics与

5、AerojetGeneral开创了RO的商业时代，在美国盐水局的资助下，开发了二醋酸纤维素膜制成的螺旋式构型组件。同期，美国DuPont公司研制出了以尼龙一66为膜材料的中空纤维组件，并于1970年应用于苦咸水的淡化。1971年。DuPont公司推出采用聚芳香酞胺中空细纤维组件，1973年末又推出可以一级脱盐由海水制饮用水的膜组件。70年代中期，Dow化学公司、日本Toyobo公司先后推出了三醋酸纤维紊中空纤维膜组件FluidSystemsDivision与FilmTec推出了螺旋卷式聚酞胺薄膜复合膜。整个80年代，反渗透海水淡化研究的重点集中在提高膜的脱盐率

6、和水通上。90年代出现的采用徽滤、超滤或纳滤等膜技术作为反渗透海水淡化系统的预处理工艺，使得反渗透海水淡化装更加可靠。用膜技术作为海水反渗透的预处理，不需要加入絮凝剂、杀菌剂和还原剂等化学药品，同时也省去了保安过滤器，使反渗透的进水水质从传统处理方法能够达到的出水污染指数小于3改进到小于1，能有效去除进料海水中的胶体类物质，延长了反渗透膜的使用寿命。经过几十年的不断发展和改进，海水淡化反渗透复合膜的性能已经有了较大的提高，产生了很高的经济效益。[7-8]4反渗透膜法的淡化海水技术新进展4.1反渗透膜的技术进步在反渗透膜发展的历史中，不对称膜和复合膜的研发是创新

7、的两个范例。4.1.1不对称膜Loeb和Sourirajan于1960年制得了世界上第一高脱盐率，高通量，不对称醋酸纤维素(CA)反渗透膜，其创新在于，以往的膜皆为均相致密膜(约011mm厚)，传质速度极低，无实用价值，而不对称膜仅表皮层是致密的(约0.2μm厚)，就这一点，使传质速度提高了近3个数量级.上世纪70年代研制了优异的CA-CTA膜，其中之一的性能为在10.2MPa操作压力下，对35000mg/LNaCl溶液，脱盐率99.4%～99.7%，水通量20～30L/(m2·h)。4.1.2复合膜复合膜的概念是在1963年提出的，其创新点在于膜的脱盐层和支

8、撑层分别由优选的材料来制备，如脱盐层(