反渗透RO.ppt

文档介绍：反渗透(RO)技术介绍
Luke
201104
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第一节概述一. RO技术的发展概况
从1950年美国佛罗里达大学的Reid和Hassler等人提出了反渗透海水淡化,1953年Reid 和Bretom在实验室证实了醋酸纤维素膜的脱盐能力后,于1960年,美国加里福尼亚大学的Loeb和 Sourirajan研制出世界上第一张不对称醋酸纤维素膜,从而使RO膜应用于工业制水成为可能,后来RO膜新品种不断得到开发,从初期的醋酸纤维素非对称膜发展到用界面聚合技术制成的交联芳香聚酰***复合膜。
操作压力经历了从高压醋酸纤维素膜到低压复合膜以至超低压复合膜,膜组件也呈现出多样化的趋势。
由于结构上的优势,在工业上应用最多的RO是卷式膜,它占据了绝大多数苦咸水脱盐和越来越多的海水淡化市场。
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Reveres Osmosis
RO法在所有水的淡化中占有技术领先地位,目前全世界范围内的RO装置容量已超过2700万t/d(2000年),20世纪90年代以来,每年以7~8%的速度递增。
2000年前是蒸馏法特别是多级闪蒸法为主的时代,而2000年以后则是膜法特别是RO法为主的时代。
目前,世界上最大的RO苦咸水淡化装置为位于美国亚利桑纳州的36万t/d的运河水处理厂;最大的RO海水淡化装置建于沙特阿拉伯和阿联酋,。美国是RO膜技术的发明国和最大生产国,日本虽于其后崛起,但现在的研制、开发能力已在追赶美国。
在美国和欧洲,RO主要应用于各种工业用水及饮用水;中东、西班牙的海水淡化应用较多;日本主要用于半导体、电子;韩国、台湾地区除用于半导体、电子外,小型饮用纯水需求量很大。
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Reveres Osmosis
A schematic illustration of the relationship between osmosis (dialysis), osmotic equilibrium and reverse osmosis
二. 反渗透的基本原理
渗透
渗透平衡
反渗透
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与RO有关的概念
半透膜(Semipemeable Membrane)——是广泛存在于自然界动植物体器官内的一种能透过水的膜。严格地说,只能通过溶剂而不能透过溶质的膜称为理想半透膜。工业上使用的半透膜多是高分子合成的聚合物产品。
渗透(Osmosis)——当把溶剂和溶液(或把两种不同浓度的溶液)分别置于半透膜的两侧时,溶剂将自发地穿过半透膜向溶液(或从低浓度溶液向高浓度溶液)侧流动,这种自然现象叫做渗透。
渗透压(Osmosis Pressure)——当渗透过程进行到溶液的液面产生一压头H,以抵消溶剂向溶液方向流动的趋势,即达到平衡(溶剂通过膜的净流量为零)时,这个H就叫做该溶液的渗透压(π或△π)。
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Reveres Osmosis
一般来说,渗透压的大小取决于溶液和种类、浓度和温度,而与半透膜本身无关。
π或△π=cRT
反渗透(Reverse Osmosis)——如果在浓溶液侧加压,使膜两侧的静压差大于两溶液间的渗透压差时,溶剂将从浓溶液侧透过膜流向稀溶液侧,这就是反渗透。[依靠外界压力使溶剂从浓溶液侧向低浓度侧渗透的过程]。
在欧美一些国家多称为“高滤(hyperfiltration)。港台地区则常称为”逆渗透“。
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三、反渗透分离过程的特点
在常温下进行,无相变,可用于热敏性物质的分离与浓缩;
有效去除无机盐和有机小分子杂质;
有较高的脱盐率和水回用率;
膜分离装置简单,操作简便,易实现自动化。
需配高压泵和耐高压管路;
对进水指标有较高要求(即预处理要求较高);
膜被污染(需定期清洗)。
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第二节. RO的分离机理
自从RO膜问世以来,其传质机理,众说纷纭,有代表性的主要有溶解~扩散理论、优先吸附~毛细孔流理论、氢键理论、道南(Donnan)平衡模型等。
传递方程:
溶剂的渗透通量:J w = A(△P —△π)
溶质的渗透通量:J S = B(Cs1 — Cs2)
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一、溶解扩散理论
该理论由Lonsdale和Riley等人提出。
溶质和溶剂在膜中的溶解扩散过程服从Fick定律。
具体渗透过程为:
溶质和溶剂在膜的料液侧表面吸附溶解;
溶质和溶剂之间没有相互作用,它们在化学位差的作用下以分子扩散的形式渗透通过RO膜的活性层;
溶质和溶剂在膜的另一侧表面解吸。
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Ji——溶剂(水)的通量
△P——膜两侧的压力差
△π——膜两侧溶液的渗透压差
A——膜的水渗透性常数
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