文档介绍：2-1. 反渗透技术应用概述
科学技术的快速进步带给我们的生活很多益处,但同时也造成了环境的污染。比如,工业废水污染了我们的水源。而且自然界水源供给量无法满足因人口膨胀和工业增长造成水量需求的增长。另外,季节降雨量不均匀也造成的水资源紧张。
人类从含杂质水中获得纯水的传统方法是蒸馏法。其它工艺如离子交换和电渗析法从1950年开始用于纯水制备,近十几年反渗透膜被广泛用于海水和苦咸水的脱盐。反渗透不仅被公认为是比较经济的脱盐技术,而且也被认为是脱除重金属、杀虫剂和其它污染物质的好办法。
反渗透也可用于废水回用和回收排放水中有价值的原料。例如,从染料废水中回收染料。反渗透也可用于食品饮料工艺。另外,新种类分离膜的发展也带动了生物技术和制药行业中膜分离工艺的发展,既节约了能耗又不会造成产品的热降解。
2-2. 反渗透膜原理
下图说明了自然的渗透现象。
(反渗透膜)半透膜被放置在两种液体室中间。反渗透膜的支撑层有50μm厚,。渗透现象是稀盐溶液室的水分子通过反渗透膜进入浓盐溶液室造成浓盐溶液室液位上升。
当浓盐室上升液柱的压力与两盐水室间化学势能相等时,浓盐室液面停止上升。在平衡状态下,浓水室上升液柱给反渗透膜的压力叫渗透压。
如果有一外界力施加在浓水室液柱上,水分子流动方向将反转过来,这个现象叫反渗透。水分子反向从浓盐溶液进入稀盐液室,但是盐份无法透过膜层。
压力
渗透压
反渗透膜
反渗透膜
H2O H2O
浓盐溶液
稀盐溶液
稀盐溶液
浓盐溶液
2-3. 反渗透膜的种类
◎非对称膜---醋酸纤维素膜(CA膜)
传统上讲, 非对称膜是由溶于***中的醋酸纤维聚合体形成的分离薄膜,这种技术的反渗透膜在1962年首次商业化。
-,分离层下面的支撑层结构厚度大约100~200μm,是高透水性的海绵状多孔结构。CA膜的脱盐率和产水通量的性能可以由成膜时间和温度来控制。
◎复合薄膜--- 芳香聚酰***膜(TFC膜)
芳香聚酰***复合膜通常底层是多孔结构的聚砜,表层为胶联结构的PA涂层。表面分离层芳香聚酰***是由苯三甲酰***和间苯二***聚合成,复合膜的生产工艺可以优化支撑层和分离层的各自特点。TFC复合膜与醋酸纤维素膜比较,有更大的产水通量和更高的脱盐率。
◎复合膜与醋酸纤维素膜的比较
正如上面所述,从1981年复合膜商业化生产后,其具有高通量高脱盐率特点,显示出比此前广泛应用CA膜的明显优势。与CA膜相比,复合膜(TFC)具有允许pH值范围宽、操作压力低等特点。详细比较如下表:
参数
复合膜
醋酸膜
pH使用范围
2~12
4~6
使用压力(Kg/cm2)
15
30
脱盐率(%)
TDS
99+
98
硅(SiO2)
99+
<95
使用3年后脱盐率的变化
99%→%
98%→96%
耐***性
< ppm
1 ppm
抗污染能力
强
弱
2-4. 韩国CSM反渗透膜的基本分离特性
◎反渗透膜的基本分离特性
1) 无机物的脱除率比有机物的脱除率高,有机物分子量大于100的也有比较高的脱除率。
2) 离子态溶质的脱除率好于非离子态溶质。
3) 高价的离子态溶质