文档介绍：第三章反渗透预脱盐
第一节反渗透脱盐的基本原理
第二节反渗透膜的选择性透过原理
第三节反渗透膜及反渗透装置
第四节反渗透装置的预处理
第五节反渗透装置运行与维护
第六节反渗透的后处理
第一节反渗透脱盐的基本原理 一、反渗透脱盐的原理
二、渗透压
Ⅱ为渗透压;R为气体常数;T为水的绝对温度;
∑ci为溶质的摩尔浓度之和
Ko为系数,一般为(2-4)X10-5,具体数值可咨询膜供应商;
t为水温,℃;TDS为总溶解固形物含量,mg/L 。
溶剂自动地从低浓度的一侧经过半透膜流向高浓度的一侧,这种自然现象叫做渗透。
当在浓溶液上外加压力(该压力大于渗透压)时,浓溶液中的溶剂就会通过半透膜流向稀溶液的一侧,这种现象叫做反渗透。
三、操作压力
操作压力是指反渗透装置的实际运行压力,它由渗透压、反渗透装置的水流阻力、维持膜足够的透水速度的所必需的推动压力所决定。实际操作压力大致是渗透压的5~20倍甚至更高一些。
二、反渗透方程
Js—盐的透过速度;
B —为比例系数;
c2 —为盐水侧膜表面处盐的浓度;
c3 —为淡水侧膜表面处盐的浓度;
jv —为溶液(主要为水)的透过速度;
A —为纯水透过系数。
(1)孔径小的膜对离子除去率高,膜透水能力下降。
(2)降低膜的介电常数或增加溶液的介电常数,可提高离子除去率。
(3)半径大的离子除去率低。因为水溶液中离子都是水化的,半径小的离子水化半径大,所以水化半径大的离子分离度高。例如,醋酸纤维素反渗透膜对离子除去率由高到低的顺序是: Li+>Na+>K+, Cl->Br->I-。
(4)电荷高的离子分离度高。例如,某些离子除去率由高到低的顺序为:PO34->SO42->Cl-, Fe3+>Ca2+>Na+。
(5)离子浓度增加,进入膜孔中的离子增多,离子除去率下降。因此,应尽量避免浓差极化,防止膜表面浓度过度增加。
(6)温度升高,离子进入膜孔中的量增加,但是由于溶剂透过速度增加更快,故透过液中离子浓度减少,离子除去率提高。
(7)上式中不含膜厚度这一物理量,说明离子除去率与膜厚度无关。但尽量降低膜的厚度,以减少透水阻力。
三、反渗透系统常用术语
(1)淡水:又称渗透水、产品水,是反渗透系统的净化水。
(2)供水:又称给水,是进入反渗透膜系统的供给水源。
(3)浓水:又称盐水,是反渗透系统的浓缩废液。
(4)半透膜:允许溶液中溶剂透过而溶质却不能透过的膜。
(5)产水量:膜元件、膜组件系列或系统每小时生产淡水的能力。
(6)膜元件:组成反渗透膜组件的单个反渗透膜滤元。
(7)膜组件:含有一个或多个反渗透膜元件的压力容器。
(8)段:膜组件的浓水流经下一组膜组件处理,流经几组膜组件即称为几段。
(9)级:膜组件的产品水再经下一组膜组件处理,产品水经几次膜组件处理即称为几级。
(10)水通量:单位时间内透过膜元件(组件)单位膜表面的水量。
(11)回收率:淡水与供水之比,以百分比表示。
回收率(%)=
(12)脱盐率:反渗透装置或膜元件对盐分(或特定物质)的脱除能力。
脱盐率(%)=
(13)浓差极化:反渗透装置在运行过程中,淡水透过后,膜界面层浓缩水中含盐量和水之间往往会产生浓度差,严重时会形成很高的浓度梯度的现象,称为浓差极化。
(14)污染指数(SDI):在一定压力和标准间隔时间内,一定体积的水样通过微孔滤(µm)的阻塞率。
第四节反渗透的预处理
预处理的目的是:防止悬浮物、微生物、胶体物
质等附着在膜表面上或污堵;防止膜表面上结垢;防
止膜受到机械损伤和化学损伤。
1、温度调整
2、pH值调整
3、除去悬浮物和胶体
4、可溶性硅酸的控制
5、防止结垢
6、防止铁锰沉积
7、杀菌处理
8、除去溶解性有机物
9、防止形成硅垢(SiO2)
1、温度调整
设置自动加热系统。温度范围:0~40℃
2、pH值调整
原水加酸的目的不仅是为了防止结垢,而且是为了防止膜的水解。
(CA) 使用的PH范围为5~6;聚酰***(PA)膜使用的PH范围为3~10
3、除去悬浮物和胶体
悬浮物和胶体颗粒除去,使进水的浊度和淤塞指数SDI(又称污染
指数FI)达到定值。
用压力调节阀调节给水压力为30psi(),用秒表和 500mL量筒测出开始通
水时,µm滤膜,
流出500mL水所需要的时间t0,
通水15min后,再次测定其流出
500mL水所需要的时间t15。
4、可溶性硅酸的控制
在pH=7的条件下,水温25℃和40℃时SiO2的溶解度分别为120mg/L和160mg/L;
提高水温、提高pH值、石灰软化原水、降低水的回收率和超滤等
5、防止结垢
产生结垢的物质一般为CaCO