文档介绍：第二章反渗透膜技术
张国俊
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提纲
渗透和反渗透
反渗透膜工艺流程
膜污染与浓差极化现象
●渗透压
●膜污染与浓差极化
●工艺流程
●—重要知识点
目的:了解反渗透膜过程及原理
反渗膜材料及其制备技术
进料预处理及清洗再生
反渗透膜的透过机理和模型
反渗透膜的经典方程和特性参数
反渗透膜的保存
操作参数对反渗透膜性能的影响
反渗透膜技术的应用
渗透压
渗透
渗透现象
浓溶液
稀溶液
半透膜
渗透平衡
渗透与反渗透
渗透现象:即纯溶剂通过半透膜由纯溶剂一侧向溶液一侧的自发流动过程。
溶剂服从Raoult定律, 是在该温度下纯溶剂的饱和蒸气压。PA 是组分分压
的物理意义是:等温、等压时,纯溶剂的化学势,它不是标准态。
溶剂的化学势
渗透与反渗透
设溶剂为A,溶质为s,在等温条件下有:
左侧:μA=μA*(T,p0)+RTlnxA=μA*(T,p0) (纯溶剂xA=1)
右侧:μA′= μA*(T,p0)+RTlnxA′
由于 xA′<1, RTlnxA′< 0
可知μA > μA′
溶剂将从溶质浓度低的溶液侧,,则溶液内溶剂的化学位也将增加,从而可增加单位时间反渗透回去的溶剂分子数目。
渗透与反渗透
半透膜:可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。
浓度差:溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小,溶液浓度差大,渗透趋向大。
溶液的渗透压:由于半透膜两边的溶液单位体积内水分子数目不同而引起稀溶液溶剂分子渗透到浓溶液中的倾向。为了阻止发生渗透所需施加的压力,叫溶液的渗透压。也即渗透过程达平衡时半透膜两侧形成的压差。
渗透现象产生的条件:
渗透与反渗透
渗透与反渗透
反渗透(reverse osmosis)(RO) :在浓溶液一侧加压,使膜两侧的压差大于溶液的渗透压(p>),溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。
反渗透过程的必须满足的两个基本条件:
具有高选择性和高透过率(一般是透水)的选择性透过膜;
操作压力必须高于溶液的渗透压。在实际反渗透过程中膜两边静压差还必须克服透过膜的阻力。
渗透与反渗透
在反渗透过程的设计中,溶液的渗透压数据是必不可少的。对于多组分体系得稀溶液,可用扩展的范特霍夫渗透压公式计算溶液的渗透压
式中: ci—溶质物质的量浓度,kmol/m3; n—溶液中的组分数。
对电解质水溶液,常引入渗透压系数来校正偏离程度,对水溶液中溶质i组分,其渗透压可用下式计算:
在实际应用中,还可以简化为下式计算
渗透与反渗透
强电解质:
校正系数Ø1
电解质电离出的粒子个数
例:
NaCl: Ø1=
2
CaCl2: Ø1=
3
渗透与反渗透