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反渗透膜分离技术

  反渗透是20世纪60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术、是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。

  要了解反渗透法除盐原理、先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象、当两种含有不同浓度盐类的水、如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现、含盐量少一边的水分开透过膜渗到含盐量高的水中、而所含的盐分并不渗透、这样、逐渐把两边的含盐浓度融和到均等为止。然而、要完成这一过程需要很长的时间这一过程也称为自然渗透。但如果在含盐量高的水侧、试加一个压力、其结果也可以使上述停止、这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大、可以使水向相反方向渗透、而盐分剩下。因此、反渗透除盐原理、就是在有盐分的水中(如原水)、施以比自然渗透压力更大的压力、使渗透向相反反向进行、把原水中的水分子压到膜的另一边、变成洁净的水、从而达到除去水中盐分的目的、这就是反渗透除盐原理。

  当纯水和盐水被理想半透膜隔开,理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过,此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧,这种现象称为渗透,若在膜的盐水侧施加压力,那么水的自发流动将受到抑制而减慢,当施加的压力达到某一数值时,水通过膜的净流量等于零,这个压力称为渗透压力,当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时,水的流向就会逆转,此时,盐水中的水将流入纯水侧,上述现象就是水的反渗透(RO)处理的基本原理。

  1.优先吸附细孔模型

  2.溶解扩散模型

  3.干闭湿开模型

  RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。

  RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。

  一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率5μs/cm(RO膜过滤后出水电导=进水电导×除盐率,一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上,5年内运行能保证97%以上。对出水电导要求比较高的,可以采用2级反渗透,再经过简单的处理,水电导能小于1μs/cm), 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤,出水电阻率可以达到18.2M .cm,超过国家实验室一级用水标准(GB682—92)。

  目前的主要困难是研制价格便宜、稳定、长期受压无损的反渗透膜。目前反渗透膜市场95%为进口膜,国产膜只占据了5%左右的市场,中国的反渗透技术还有很长的路要走。

  太空水、纯净水、蒸馏水等制备, 酒类制造及降度用水,医药、电子等行业用水的前期制备,化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备,锅炉补给水除盐软水,海水、苦咸水淡化,造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术,30年来取得了令人瞩目的飞速发展,已广泛应用于国民经济的各个领域。

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