文档介绍：第8章反渗透膜分离技术
Reverse Osmosis
反渗透分离技术的基本原理
反渗透膜及其性能
反渗透装置及其性能
反渗透工艺流程
反渗透工艺流程
*
1
水污染控制工程
这种膜有不对称结构,表面结构致密,孔隙很小,通称为表皮层或致密层、活化层；下层结构较疏松,孔隙较大,通称为多孔层或支撑层，示意
CA膜是被水充分溶胀了的凝胶体，由于铸膜液中的所有添加剂及溶剂在制膜过程中先后被除去,膜中仅含水分，链接
Date
12
水污染控制工程
醋酸纤维素膜的结构示意图
99％
表皮层,孔径
8－10 ×10－10m
过渡层,孔径
200×10－10m
多孔层,孔径
1000－4000 ×10－10m
1%
Date
13
水污染控制工程
显微镜下膜的照片
Date
14
水污染控制工程
在相对湿度为100％时,膜的含水量高达60％,其中表皮层只含10％～20％,且主要是以氢键形式结合的所谓一级结合水和少量的二级结合水，
多孔层中除上述两种结合水外,较大的孔隙中还充满着毛细管水,此层中含水率较高，
正由于膜中存在这几种不同性质的水,决定了CA膜具有良好的脱盐性能和适宜的透水性能，
膜必须保存在水中，
Date
15
水污染控制工程
2 CA膜的性质
①膜的方向性：
由于CA膜是一种不对称膜,因此,在进行反渗透时,必须保持表层与待处理的溶液或废水接触,而决不能倒置,否则达不到处理的目的，
②选择透过性：
CA膜对无机电解质和有机物具有选择透过性，
Date
16
水污染控制工程
对电解质,离子价越高,或同价离子水合半径越大,脱除效果越好，
阳离子的脱除顺序为：
Sr2+﹥Ba2+﹥ Li+﹥ Na+ ﹥ K+
阴离子的脱除顺序为：
柠檬酸根﹥酒石酸根﹥SO42-﹥CH3COO-﹥Cl-﹥Br- ﹥ NO3-﹥I-﹥SCN-
对有机物,一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除效果较差，
而解离性大的、分子量大于200的有机物,脱除效果较好，
对同一类有机物,随分子量增大,脱除效率增加，
对同分子量有机物,随分子支链的增加,脱除效果变得更好，
Date
17
水污染控制工程
对有机物,一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除效果较差，
而解离性大的、分子量大于200的有机物,脱除效果较好，
对同一类有机物,随分子量增大,脱除效率增加，
对同分子量有机物,随分子支链的增加,脱除效果变得更好，
Date
18
水污染控制工程
③压密效应：
CA膜在压力作用下,外观厚度一般减少25％～50％,同时,透水性及对溶质的脱除率也相应降低,这种现象称为膜的压密效应，
这种塑性变形是不可逆的,因此膜的性能在压力消失后不会恢复，
④膜的水解作用和生物分解作用：
CA膜是一种酯,易于水解,水解速率与pH值和水的温度有关，
一般在碱性介质中的水解速率比在酸性介质中大,在 pH ～，
Date
19
水污染控制工程
3 反渗透膜的透过机理
1 氢键理论
该理论认为,水透过膜是由于水分子和膜的活化点形成氢键及断开氢键的过程，
即在高压作用下,溶液中水分子和膜表皮层活化点缔合,原活化点上的结合水解离出来,解离出来的水分子继续和下一个活化点缔合,又解离出下一个结合水，
水分子通过一连串的缔合－解离过程,依次从一个活化点转移到下一个活化点,直至离开表皮层,进入多孔层，
Date
20
水污染控制工程
2 优先吸附－毛细管流理论
该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质,它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性，
当水溶液同膜接触时,膜表面优先吸附水分子,在界面上形成一层不含溶质的纯水分子层,其厚度视界面性质而异,或为单分子层或为多分子层，
在外压作用下,界面水层在膜孔内产生毛细管流连续地透过膜，
Date
21
水污染控制工程
3 溶解-扩散机理
由于溶剂与溶质在膜中的溶解,然后在化学位差的推动力下,从膜的一侧向另一侧进行扩散,直至透过膜，
溶剂水主要受压力差影响透过膜,
溶质盐主要受浓度差影响透过膜,
反渗透推动力是压力,随压力升高,透水量增大,
随进水侧盐浓度升高,透盐率上升,纯水侧盐浓度上升，
Date
22
水污染控制工程

① 透水率或水通量,flux flow 单位时间、单位膜面积上纯水的透过量,用J w表示: 25℃时：
A—膜的水渗透系数,cm3/ cm2·s·MPa ;
△P—膜两测压力差,MPa;
△π—膜两测液体渗透压差,当用纯水进行试验时, △π=0, MPa ；
V—试验装置透过液体积,c