化工分离之反渗透法

《化工分离工程》课程论文学院化学化工学院专业化学工程与工艺年级2012级姓名论文（设计）题目膜分离之反渗透法指导教师职称副教授2015年6月15日学号：目录1.反渗透......................................................................11.1反渗透法的原理..........................................................11.2影响因素................................................................22.基本流程....................................................................23.应用实例....................................................................43.1反渗透装置应用行业......................................................43.2主要用途................................................................44.反渗透法的优缺点............................................................54.1优点....................................................................54.2缺点....................................................................55.发展前景....................................................................56.结论........................................................................6参考文献......................................................................61膜分离之反渗透法摘要：反渗透膜分离技术是20世纪60年代发展起来的一门新的膜分离技术，作为分离领域的一个分支，具有广阔的发展前景。本文通过对反渗透法进行的说明，能够使人更好的理解反渗透法的应用。关键词：反渗透、应用、发展前景Abstract:Reverseosmosismembraneseparationtechnologyisanewmembraneseparationtechnologydevelopedinthe60'sintwentiethCentury,asabranchoftheseparationfield,andhasabroaddevelopmentprospect..Inthispaper,wecanmakeabetterunderstandingoftheapplicationofreverseosmosisthroughthedescriptionofreverseosmosis.Keywords:Reverseosmosis、application、developmentprospect前言膜技术具有浓缩和分离的双效性，又具有操作简单无污染等特点，加上我国水污染的加剧，使膜分离技术的使用越来越广发。但另人遗憾的是这么巨大的市场，国产膜的应用不足两成，水处理核心技术反渗透膜几乎全部被美、日、欧等国外公司垄断，于是加快膜技术的研发投入，加快膜技术应用示范工程的推广迫在眉睫。1.反渗透1.1反渗透法的原理对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透[1]。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压[2]。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，2这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法。1.2影响因素（1）进水压力对反渗透膜的影响进水压力本身并不会影响盐透过量，但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高，使得产水量加大，同时盐透过量几乎不变，增加的产水量稀释了透过膜的盐分，降低了透盐率，提高脱盐率[3]。当进水压力超过一定值时，由于过高的回收率，加大了浓差极化，又会导致盐透过量增加，抵消了增加的产水量，使得脱盐率不再增加。（2）进水温度对反渗透膜的影响反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，随着水温的增加水对通量也线性的增加，进水水温每升高1℃，产水量就提升2.5%-3.0%;(以25℃为标准)[4]。（3）进水PH值对反渗透膜的影响进水PH值对产水量几乎没有影响，面对脱盐率有较大影响。PH值在7.5-8.5之间，脱盐率达到最高。（4）进水盐浓度对反渗透膜的影响渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数，进水含盐量越高，浓度差也越大，透盐率上升，从而导致脱盐率下降。2.基本流程主要工艺流程说明：（1）原水罐储存原水，阻垢剂用于沉淀水中的大泥沙颗粒及其它可沉淀物质。同时缓冲原水管3中水压不稳定对水处理系统造成的冲击。(如水压过低或过高引起的压力传感的反应)。（2）原水泵恒定系统供水压力，稳定供水量。（3）多介质过滤器采用多次过滤层的过滤器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒在20um以上的物质，可选用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作[5]。保证设备的产水质量，延长设备的使用寿命。（4）活性炭过滤器系统采用果壳活性炭过滤器，活性炭不但可吸附电解质离子，还可进行离子交换吸附。经活性炭吸附还可使高锰酸钾耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2～7mg/L(O2)，此外，由于吸附作用使表面被吸附复制的浓度增加，因而还起到催化作用、去除水中的色素、异味、大量生化有机物、降低水的余氯值及农药污染物和除去水中的三卤化物(THM)以及其它的污染物[6]。可选用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。保证设备的产水质量，延长设备的使用寿命。同时，设备具有自我维护系统，运行费用很低。（5）离子软化系统/加药系统R/O装置为了溶解固体形物的浓缩排放和淡水的利用，为防止浓水端特别是RO装置最后一根膜组件浓水侧出现，CaCO3，MgCO3，MgSO4，CaSO4，BaSO4，SrSO4，SiSO4的浓度积大于其平衡溶解度常数而结晶析出,损坏膜原件的应有特性,在进入反渗透膜组件之前,应使用离子软化装置或投放适量的阻垢剂阻止碳酸盐,SiO2,硫酸盐的晶体析出。（6）精密过滤器采用精密过滤器对进水中残留的悬浮物、非曲直粒物及胶体等物质去除，使RO系统等后续设备运行更安全、更可靠。滤芯为5um熔喷滤芯，二甲基硅油目的是把上级过滤单元漏掉的大于5um的杂质除去[7]。防止其进入反渗透装置损坏膜的表面，从而损坏膜的脱盐性能。（7）反渗透系统反渗透装置是用足够的压力使溶液中的溶剂(一般是水)通过反渗透膜(或称半透膜)而分离出来，因为这个过程和自然渗透的方向相反，因此称为反渗透。反渗透法能适应各类含盐量的原水，尤其是在高含盐量的水处理工程中，能获得很好的技术经济效益。反渗透法的脱盐率提高，回收率高，运行稳定，占地面积小，操作简便，反渗透设备在4除盐的同时，也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。（8）臭氧杀菌器(可选)杀灭由二次污染产生的细菌彻底保证成品水的卫生指标。3.应用实例3.1反渗透装置应用行业：（1）饮料、食品行业水处理设备――饮用纯净水、蒸馏水、矿泉水、天然水、矿化水、啤酒生产用水、白酒勾兑用纯水.（2）苦咸水淡化、海水淡化设备。（3）膜分离设备――药物分离、回收、浓缩、提纯设备。（4）生活饮用水处理、宾馆、楼宇、社区优质供水设备、直饮水工程。（5）锅炉补给水、除盐水设备――各种蒸汽锅炉、火力发电厂、热水炉、石化热力锅炉等补给水。（6）中水、废水回用设备――石油化工、钢铁、市政、纺织印染等工业领域的中水、废水回用。（7）一般工业用纯水设备――镀膜玻璃、电镀、表面涂装、纺织印染、工业配液、工业产品清洗等用水。（8）生物医药行业用纯水设备――针剂、粉针剂、大输液、生化制品用水、医用无菌水、口服液等符合GMP标准[8]。（9）精细化工行业用纯水设备――化工工艺用水、化学药剂、化妆品等用纯水。3.2主要用途（1）制取电子工业生产如显像管玻壳、显像管、液晶显示器、线路板、计算机硬盘、集成电路芯片、单晶硅半导体等工艺所需的纯水、高纯水。（2）制取热力、火力发电锅炉，厂矿企业中、低压锅炉给水所需软化水、除盐纯水。（3）制取医药工业所需的医用大输液、注射剂、药剂、生化制品纯水、医用无菌水及人工肾透析用纯水等。（4）制取饮料(含酒类)行业的饮用纯净水、蒸馏水、矿泉水，酒类酿造水和勾兑用纯水。（5）海水、苦咸水制取生活用水及饮用水。（6）制取电镀工艺用去离子水;电池(蓄电池)生产工艺的纯水；水处理药剂汽车、家用电器、建材产品表面涂装、清洗沌水;镀膜玻璃用纯水；纺织印染工艺所需的除硬除盐5水。（7）石油化工业如化工反应冷却水;化学药剂、化肥及精细化工、化妆品制造过程用工艺纯水。（8）宾馆、楼宇、社区机场房产物业的优质供水网络系统及游泳池水质净化。4.反渗透法的优缺点4.1优点：（1）连续运行，产品水水质稳定；（2）无须用酸碱再生；（3）不会因再生而停机；（4）节省了反冲和清洗用水；（5）以高产率产生超纯水（产率可以高达95%）；（6）无再生污水，不须污水处理设施；（7）无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施；（8）减小车间建筑面积；（9）使用安全可靠，避免工人接触酸碱减低运行及维修成本；（10）安装简单、安装费用低廉。4.2缺点需要高压设备，原水利用率只有75-80%。膜要定期清洗。5.发展前景反渗透膜技术及其工程应用的发展方向主要集中于研究开发具有低能耗、抗污染、耐高温、高压和特种分离等性能的反渗透膜组器。超低压反渗透膜能在保持原脱盐率的情况下，操作压力下降25%~40%，从而降低了系统的能耗和设备材料的要求。抗污染反渗透膜的开发，减少了膜清洗的药耗，延长了膜的使用寿命，广泛地应用于污水回用和化工原材料的浓缩提纯。耐高压反渗透膜具有9.0MPa以上的耐压性能，用于二级海水淡化反渗透装置、可使水回收率达到60%。近20年来，多种高性能和特殊用途的新型反渗透膜组器的研制成功，有力地推进了反渗透应用工程的发展[9]。据预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米，预计用水总量为7000亿-8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿-2300亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，因此开发新的水资源如进行海水淡化势在必行，而目前采用反渗透膜进行海水淡化是最经济而又清洁的方法。另外，近年来6我国废水、污水排放量以每年18亿吨的速度增加，全国工业废水和生活污水每天的排放量近1.64亿吨，其中约80%未经处理直