反滲透膜原理:反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動(dòng)力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力,當(dāng)壓力超過它的滲透壓時(shí),溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側(cè)得到淡水,在高壓側(cè)得到鹵水。 反滲透時(shí),溶劑的滲透速率即液流能量N為: N=Kh(Δp-Δπ) 式中Kh為水力滲透系數(shù),它隨溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側(cè)的靜壓差;Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為: π=iCRT 式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù);C為溶質(zhì)的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數(shù);T為溫度。 反滲透通常使用非對稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備,主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。 反滲透膜能截留水中的各種無機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì),從而取得凈制的水。也可用于大分子有機(jī)物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結(jié)合制取高純水,其應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大,已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。
- 衡量性能的主要指標(biāo)
一、脫鹽率和透鹽率
鹽透過率=產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度×*
脫鹽率=(1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×*
透鹽率=*–脫鹽率
膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定,脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度,脫鹽層越致密脫鹽率越高,同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定,對高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過99%,對單價(jià)離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低,但也超過了98%;對分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%,但對分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。
二、產(chǎn)水量
產(chǎn)水量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力,即單位時(shí)間內(nèi)透過膜水量,通常用噸/小時(shí)或加侖/天來表示。
滲透流率——也是表示元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過液的流率,通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快,加劇膜污染。
三、回收率
回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。依據(jù)預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)及用水要求而定的。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定,
反滲透(納濾)膜組件的回收率、鹽透過率、脫鹽率計(jì)算公式如下。
回收率= 產(chǎn)水量/進(jìn)水量×*
鹽透過率=產(chǎn)水濃度/進(jìn)水濃度×*
脫鹽率=(1-鹽通過率)×*
- 影響性能的因素
1、 進(jìn)水壓力對的影響 進(jìn)水壓力本身并不會影響鹽透過量,但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動(dòng)反滲透的凈壓力升高,使得產(chǎn)水量加大,同時(shí)鹽透過量幾乎不變,增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分,降低了透鹽率,提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時(shí),由于過高的回收率,加大了濃差極化,又會導(dǎo)致鹽透過量增加,抵消了增加的產(chǎn)水量,使得脫鹽率不再增加。
2、 進(jìn)水溫度對的影響 產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)水水溫的變化十分敏感,隨著水溫的增加水對通量也線性的增加,進(jìn)水水溫每升高1℃,產(chǎn)水量就2.5%-3.0%;(以25℃為標(biāo)準(zhǔn))
3、 進(jìn)水PH值對的影響 進(jìn)水PH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響,面對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間,脫鹽率達(dá)到zui高。
4、 進(jìn)水鹽濃度對的影響 滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù),進(jìn)水含鹽量越高,濃度差也越大,透鹽率上升,從而導(dǎo)致脫鹽率下降。