文档介绍：第一章反渗透
第一节概述
第二节膜材料及其制备
第三节膜设备
第四节工业应用
第一节概述
反渗透(reverse osmosis,RO)过程是利用半透膜的选择性,即允许溶剂(通常是水)通过而截留溶质的性质,以膜两侧压差为推动力,客服溶剂的渗透压,使溶剂通过膜而实现混合分离的过程。该过程无相变,一般不需加热,工艺简便,能耗低。反渗透作为一种高效节能技术,是21世纪最有发展前景的技术之一。
随着技术的不断进步,反渗透的应用领域越来越广泛。除应用于海水和苦咸水淡化外,还广泛用于电力、化工、制药、生化、食品、电子、市政、环保等行业的纯水、高纯水制造,饮用水生产,物料浓缩提纯,废水处理等许多领域。反渗透技术操作简单,运行经济。
第二节膜材料及其制备
一、反渗透膜及其分类
反渗透膜是合成固态膜,制备反渗透膜的材料一般分为有机高分子;无机材料多用于制备微滤膜、超滤膜,也有少量用于纳滤过称,但用无机材料制备的多孔膜也可作为复合反渗透膜的基膜。反渗透膜属于液体分离膜,它一般用于进行液体混合物的分离。
按照膜的结构特点,反渗透膜可以分为非对称膜和复合膜等。非对称膜是由一个极薄的致密皮层(~ )和一个多孔支撑层组成,也有把接近致密皮层的称为过渡层,非对称膜是在膜制备过程中同时形成的。而复合膜是在多孔支撑层上复合一层极薄的活化层,两层分别制得,并可以分别进行优化。
按照膜的用途可分为高压海水淡化反渗透膜、低压苦咸水脱盐反渗透膜、超低压反渗透膜以及浓缩分利用反渗透膜。
二、典型膜材料
膜材料是制造各种优质反渗透膜的基础,包括各种高分子材料和无机材料。到目前为止,国际上通用的反渗透膜材料主要由醋酸纤维素和芳香聚酰***两大类,它们是根据海水淡化和苦咸水的要求,从大量高分子材料中,经过大量对比筛选试验后发现的。另外在开发过程中为了提高其性能能或制备各种膜(如耐***膜、耐热膜),也曾研究过其他一些材料,如聚苯并咪唑(FBI)、聚苯醚(PPO)聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等。
三、反渗透膜的制备
反渗透膜的制备方法可分为非对称反渗透膜的制备和复合反渗透膜的制备。
第一张成功用于海水淡化的反渗透膜,就是用溶液相转化法制得的非对称CA膜。到目前为止,CA、CTA膜和复合膜的支撑膜仍然是非对称膜。
非对称膜的制备主要分为以下4个主要步骤
(1)配合含有聚合物、溶液、添加剂的三组分制膜液。
(2)将此制膜液展成很薄的液层,并让其中的溶剂挥发一定时间。
(3)将挥发后的液层浸入非溶剂的凝固浴中,使之凝固成聚合物的固态膜。
(4)将凝固后的膜进行热处理或压力处理,改变膜的孔径,使膜具有所需的性能。
复合膜制备是在非对称反渗透膜使用过程中,发现存在明显压实现象及难以平很透水量与脱盐率之间的矛盾而发展起来的。它具有以下优点:
(1)超薄层可以做的极薄(10~100nm)而又很致密,从而具有高通量和高脱盐率。
(2)可以根据需要选择不同的超薄脱盐层和微孔支撑层膜材料。
(3)可分别对超薄脱盐层和微孔支撑层的膜液组成及制膜条件进行最优化选择。
(4)根据不同的应用,可复制出能重复的、不同厚度与性能的超薄脱盐层。
(5)超薄脱盐层的制备方法很多,从而选择自由度很大。
(6)可以制备不同交联度和带不同离子基团的超薄脱盐层,从而大大改善其耐溶剂性、耐压实性,对改善有机物脱除性能有利。
支撑体在复合膜制备中也是十分重要的,聚砜是最早选用的和最常用的支撑材料,因为它具有良好的耐热性、耐氧化性、耐酸碱性和耐有机溶剂的性能,但是它也有其局限性,所以选择优良的支撑材料仍非常重要,此外还有聚苯砜、聚偏***乙烯、聚酰亚***等。