貴州省反滲透設(shè)備研發(fā)
簡介
反滲透又稱逆滲透，一種以為推動力，從溶液中分離出溶劑的操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，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。
反滲透時，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。
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；R為摩爾氣體；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，主要是式或卷式的。
反滲透膜能截留水中的各種、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）淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與結(jié)合制取高純水，其應(yīng)用范圍正在擴大，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。
反滲透技術(shù)通常用于海水、苦咸水的淡水；水的軟化處理；廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等方面。此外，反滲透技術(shù)應(yīng)用于預(yù)除鹽處理也取得較好的效果，能夠使離子交換樹脂的負荷減輕松90%以上，樹脂的再生劑用量也可減少90%。因此，不僅節(jié)約費用，而且還有利于環(huán)境保護。反滲透技術(shù)還可用于除于水中的微粒、有機物質(zhì)、膠體物，對減輕離子交換樹脂的污染，延長使用壽命都有著良好的作用。
預(yù)處理
反滲透水處理設(shè)備的預(yù)處理系統(tǒng)通常由聚丙烯纖維（PP）過濾器和活性炭（AC）過濾器組成。對硬度較高的原水還需加裝軟化樹脂過濾器。PP濾芯可高效去除原水中5μm以上的機械顆粒雜質(zhì)、鐵銹及大的膠狀物等污染物，保護后續(xù)過濾器，其特點是納污量大, 價格低廉。AC活性炭濾芯可高效吸附原水中余氯和部分有機物、膠體，保護聚酰胺反滲透復(fù)合膜免遭余氯氧化。軟化樹脂可脫除原水中大部分鈣鎂離子，防止后續(xù)RO膜表面結(jié)垢堵塞，提高水的回收率。
貴州省反滲透設(shè)備研發(fā)
基本原理
把相同體積的稀溶液（如淡水）和濃液（如海水或鹽水）分別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側(cè)流動，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態(tài)。
此種壓力差即為滲透壓，滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度，與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。
溶解-擴散模型
Lonsdale等人提出解釋反滲透現(xiàn)象的溶解-擴散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜，并假設(shè)和溶劑都能溶于的非內(nèi)，各自在濃度或壓力造成的化學(xué)勢推動下擴散通過膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為：*步，溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解；第二步，溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用，他們在各自化學(xué)位差的推動下以方式通過的活性層；第三步，溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。
在以上溶質(zhì)和溶劑透過膜的過程中，一般假設(shè)*步、第三步進行的很快，此時透過速率取決于第二步，即溶質(zhì)和溶劑在化學(xué)位差的推動下以分子擴散方式通過膜。由于膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力，不僅取決于擴散系數(shù)，并且決定于其在膜中的溶解度。
優(yōu)先吸附—毛細孔流理論
當(dāng)液體中溶有不同種類物質(zhì)時，其將發(fā)生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等，可使其表面張力減小，但溶入某些無機鹽類，反而使其表面張力稍有增加，這是因為溶質(zhì)的分散是不均勻的，即溶質(zhì)在溶液中的濃度和溶液內(nèi)部濃度不同，這就是溶液的現(xiàn)象。當(dāng)水溶液與高分子接觸時，若膜的化學(xué)性質(zhì)使膜對，對水是優(yōu)先的，則在膜與溶液界面上將形成一層吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過膜表面的毛細孔，從而可獲取純水。
氫鍵理論
在醋酸纖維素中，由于氫鍵和范德華力的作用，膜中存在晶相區(qū)域和非晶相區(qū)域兩部分。大分子之間存在牢固結(jié)合并平行排列的為晶相區(qū)域，而大分子之間*無序的為非晶相區(qū)域，水和溶質(zhì)不能進入晶相區(qū)域。在接近分子的地方，水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會形成氫鍵并構(gòu)成所謂的。當(dāng)醋酸纖維素吸附了*層水分子后，會引起水分子熵值的*下降，形成類似于冰的結(jié)構(gòu)。在非晶相區(qū)域較大的孔空間里，結(jié)合水的占有率很低，在孔的*存在普通結(jié)構(gòu)的水，不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進入結(jié)合水，并以有序擴散方式遷移，通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。
在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點——羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并隨之移到下一個活化點并形成新的氫鍵，于是通過一連串的氫鍵形成與斷開，使水分子離開膜表面的致密活性層而進入膜的多孔層。由于多孔層含有大量的毛細管水，水分子能夠暢通流出膜外。
應(yīng)用范圍
單級反滲透適合電導(dǎo)率小于500μS/cm的水質(zhì)；
出水電導(dǎo)率 1-10μS/cm
RO反滲透主要去除水中溶解鹽類、有機物、二氧化硅膠體、大分子物質(zhì)及預(yù)處理未去除的顆粒物等.采用兩級RO工藝可有效去除水中離子,同時使出水滿足后續(xù) EDI 裝置工藝進水要求.
為確保RO裝置的穩(wěn)定運行,在RO前設(shè)置了UV消毒器和阻垢劑加藥系統(tǒng).UV消毒器1臺,處理量為17.6m3/h,主要作用是殺死水中的細菌,避免RO膜受到污堵.紫外燈發(fā)射波長為254 nm,強度為30000 μWs/cm2,殺菌率為99%.
為防止RO裝置中濃水側(cè)結(jié)垢,須在進水中投加阻垢劑,阻垢劑采用FLOCON260,設(shè)計投加量為2.4 mg/L.或采用PTP0100阻垢劑,設(shè)計投加量為1 mg/L.為去除水中的CO2,在兩級RO之間投加NaOH調(diào)節(jié)一級RO出水的pH值為7.83,NaOH的設(shè)計投加量為4.5 mg/L.
RO清洗系統(tǒng)為撬裝設(shè)備,包括清洗箱、5 μm過濾器和清洗泵.當(dāng)RO系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢或污堵時可對RO裝置進行清洗,同時也可清洗EDI.
中間水箱的功能為儲存RO產(chǎn)水、調(diào)節(jié)水量,使系統(tǒng)運行可以靈活調(diào)節(jié).
兩級RO系統(tǒng)產(chǎn)水的電導(dǎo)率＜10 μs/cm,SiO2含量＜500 μg/L,TOC＜50 μg/L.
雙級反滲透純水系統(tǒng)根據(jù)不同的源水水質(zhì)采用不同的工藝.一般自來水經(jīng)一級反滲透系統(tǒng)處理后,產(chǎn)水電導(dǎo)率＜10-20μS/cm,經(jīng)二級反滲透系統(tǒng)后產(chǎn)水電導(dǎo)率＜5μS/cm甚至更低,在反滲透系統(tǒng)后輔以離子交換設(shè)備或EDI設(shè)備可以制備超純水,使電阻率高達18兆歐姆.厘米).反滲透膜老化或受污染后,產(chǎn)水質(zhì)量會下降.
雙級反滲透設(shè)備,單級反滲透設(shè)備,RO雙級反滲透
