超滤反渗透电渗析组合工艺
反渗透和电渗析技术的污水处理原理和技术特点
反渗透和电渗析技术的污水处理原理和技术特点反渗透（Reverse Osmosis，简称RO）和电渗析（Electrodialysis，简称ED）是两种常用的污水处理技术，可以有效地去除水中的有害物质和杂质，提高水的质量。
以下是反渗透和电渗析的原理和技术特点的详细解释。
反渗透技术原理：反渗透技术是利用半透膜的选择性渗透性来去除水中的溶解物、胶体、细菌等，通过施加高压使水分子逆向渗透穿过透膜，而溶质无法通过，达到分离的目的。
其原理类似于自然界中植物根系吸收水分的过程，只是反渗透透膜比植物根系统更过滤更细腻。
反渗透技术特点：1.高度过滤：反渗透膜具有微孔洞结构，能有效过滤微小的悬浮物、胶体、细菌等，使水质纯净度高。
2.高效节能：相比传统的膜分离技术，反渗透技术操作简单、能耗低、效果显著，能够很好地节约能源。
3.广泛适用性：反渗透技术可以处理各种类型的水源，包括海水、河水、地表水和地下水等，适用范围广泛。
4.自动化运行：反渗透系统可以实现全自动控制，具有操作简单、运行可靠的特点。
电渗析技术原理：电渗析技术以电化学作用为基础，通过施加电场来去除离子溶液中的杂质。
将溶液分离成阳离子和阴离子，通过阳、阴离子膜分别收集去除溶液中的离子，通过电场加速离子迁移速度，实现溶液的分离和纯化。
电渗析技术特点：1.高效选择性：电渗析技术能够选择性地去除溶液中的离子，可以提供高纯度和高效率的水处理效果。
2.可逆性操作：与其他膜分离技术相比，电渗析技术可以通过改变电场方向来实现反转操作，使膜上的堵塞物溶解，延长膜的使用寿命。
3.节能环保：电渗析技术不需要昂贵的高压设备，能耗低，无需化学药剂，对环境友好，节约资源。
4.操作简单：电渗析系统的操作相对简单，易于控制和维护，可以实现自动化控制。
反渗透和电渗析技术在污水处理中都有着广泛的应用，可以有效去除水中的溶解物、胶体、细菌、重金属离子等有害物质。
两者虽然原理和技术特点有所区别，但都能够实现高效、节能、可靠的水处理效果。
反渗透、电渗析技术比较
反渗透、电渗析、电吸附技术比较一、原理比较1、反渗透（RO）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处理的基本原理.2、电渗析除盐原理电渗析是膜分离技术的一种，是利用离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性能,在外加直流电场力的作用下，使阴、阳离子定向迁移透过选择性离子交换膜，从而使电介质离子自溶液中分离出来的过程.除盐原理如图所示，电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜,分隔成小水室。
当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移.阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来;阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。
结果这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。
而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。
从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。
二、反渗透、电渗析在污水回用领域的技术特点比较序号项目电渗析反渗透RO（双膜法）1 除盐原理利用离交换膜和直流电场,使水中电解质的离子产生选择性迁移,从而达到使水淡化的装置.以分子扩散膜为介质，以静压差为推动力将溶剂从溶液中取出2 透过物溶质,盐溶剂,水3 截留物溶剂，水溶质，盐4 膜类型离子膜不对称膜,复合膜5 除盐率60％－90% 80%－95％（废水）6 处理污水膜通量与处理净水膜通量比1 0。
5－0。
77 经济回收率45%－70％60％－75％8 工作温度大于5℃小于40℃大于4℃小于40℃9 随温度降低通量衰减无每降低1℃膜通量下降2-3%10 污堵导致通量衰减影响大衰减7％—15%/年11 是否结垢及原因易结垢，在极板及阴离子膜侧浓差极化严重，易发生结垢问题.易结垢,垂直穿透膜,浓差极化,浓水侧偏碱难溶盐离子浓度积过饱和。
几种常见的电渗析技术解析
⼏种常见的电渗析技术解析电渗析(ED)是在直流电场作⽤下，利⽤离⼦交换膜的选择透过性，带电离⼦透过离⼦交换膜定向迁移，从⽔溶液和其他不带电组分中分离出来，从⽽实现对溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的⽬的。
⽬前电渗折技术⼰发展成⼀个⼤规模的化⼯单元过程，在膜分离领域占有重要地位。
⼴泛应⽤于化⼯脱盐，海⽔淡化，⾷品医药和废⽔处理等领域，在某些地区已成为饮⽤⽔的主要⽣产⽅法，具有能量消耗少，经济效益显著;装置设计与系统应⽤灵活，操作维修⽅便，不污染环境，装置使⽤寿命长，原⽔的回收率⾼等优点。
1．1填充床电渗析(EDI)填充床电渗析⼜称电脱离⼦法(Electrodeio－nizattono简称EDI)。
它是将电渗析法与离⼦交换法结合起来的⼀种⽔处理⽅法，即在电渗析的除盐室中填充阴阳离⼦交换剂，利⽤电渗析过程中极化现象对离⼦交换填充床进⾏电化学再⽣，它兼有电渗析技术的连续除盐和离⼦交换技术深度脱盐的优点，⼜避免了电渗析技术浓差极化和离⼦交换技术中的酸碱再⽣等带来的问题。
1．2倒极电渗析(EDR)EDR的原理和电渗析法基本是相同的，只是在运⾏过程中，EDR每隔⼀定的时间，正负电极极性相互倒换⼀次(国内电渗析器⼀般2～4h倒换⼀次)，因此称现⾏的倒极电渗析为频繁倒极电渗析。
EDR系统是由电渗析本体、整流器及⾃动倒极系统三部分组成的，其倒极⼀般分以下三个步骤:(1)转换直流电源电极的极性，使浓、淡室互换，离⼦流动反向进⾏;(2)转换进、出⽔阀门，使浓、淡室的供排⽔系统互换;(3)极性转换后持续1～2min，将不合格淡⽔归⼊浓⽔系统，然后浓、淡⽔各⾏其路，恢复正常运⾏。
倒极电渗析器的使⽤，⼤⼤提⾼了电渗析操作电流和⽔回收率，延长了运⾏周期在饮⽤⽔净化和锅炉补给⽔处理等有⼴泛的应⽤。
1．3⾼温电渗析⾼温电渗析是将电渗析的进⽔温度加热到80℃，使溶液的粘度下降，扩散系数增⼤，离⼦迁移数增加，有利于极限电流密度的⼤幅增⼤，从⽽提⾼电渗析器的脱盐能⼒，降低动⼒消耗，从⽽降低处理费⽤，尤其是对有余热可利⽤的⼯⼚更为适宜。
电渗析法 .pptx
极区：包括电极、极框和导水板。 电极：为连接电源所用 极框：放置电极和膜之间，膜帖到电极上去，起支撑作用。 压紧装置：是用来压紧电渗析器，使膜堆、电极等部件形成一个整体，不
致漏水。
在阴极上：
H2O —→H++OH2H++2e —→H2↑ Na+ + OH- ＝ NaOH
在阴极室由于H+离子的减少，放出氢气，极水呈碱性反应，当极水中台 有Ca2+、Mg2+和HCO32-等离子时，会生成CaCO3和Mg(OH)2等沉淀物，在 阴极上形成结垢。在极室中应注意及时排除电极反应产物，以保证电渗 析过程的正常安全运行。考虑到阴膜容易损坏，并为防止Cl-离子透过
1.离子交换膜及其作用机理 离子交换膜是电渗析器的重要组成部分，按其选择透过性能，主要分为
阳模和阴模，按其模体结构，可分为异相膜、均相膜、半均相膜3种。 异相膜的优点是机械强度好、价格低，缺点是膜电阻大、耐热差、透水
性大。均相膜则相反。
（1）选择透过率：离子交换膜的选择透过性实际上并不是那么理想的， 因为总是有少量的同号离子（即与膜上的固定活性基电荷符号相同的
推动力 浓度差 电位差 压力差 压力差
分离对象 离子、小分子
离子 大分子、微粒 离子、小分子
渗透：膜使溶剂（水）透过的现象称为渗透。 渗析：膜使溶质透过的现象称为渗析。
1.离子交换膜及其作用机理 2.电渗析原理机过程 3.电渗析器的构造与组装 4.电流效率与极限电流密度 5.极化与沉淀 6.电渗析器工艺设计与计算 7.电渗析技术的发展
超纯水制备技术工艺及其原理全面解析
超纯水制备技术工艺及其原理全面解析对于超纯水的需求随着半导体工业的发展，对超纯水质量要求提高，从而大大的推动了纯水技术的发展，膜技术得到了广泛的应用，微滤，超滤，电渗析和反渗透技术先进的水处理技术得到了飞速的发展，膜法制备纯水取代了传统的离子交换器系统，解决了TOC问题，满足了电子行业对纯水质量的要求。
超纯水制备工艺1.传统超纯水制备工艺流程：原水—多介质过滤器—活性炭过滤器—一级除盐—混床—超纯水2.膜法超纯水制备工艺流程：原水—超滤—反渗透—EDI—超纯水在膜法工艺中，超滤，微滤替代澄清，石英砂过滤器，活性炭过滤器，除去水中的悬浮物胶体和有机物，降低浊度，SDI，COD等，可以实现反渗透装置对污水回用的安全，高效运行，以反渗透替代离子交换器脱盐，进一步除去有机物，胶体，细菌等杂志，可以保证反渗透出水满足EDI进水的要求，以EDI代替混床深度脱盐，利用电而不是酸碱对树脂再生，避免了二次污染。
原水水质概论水中的杂质按存在的形态的不同可以分为悬浮物，胶体和溶解性固体三种，其中固体含量用总固体量作为指标，把一定量水样在105-110°烘箱中烘干到恒重，所得的重量及为总固含量。
第一类是悬浮物物指悬浮于水中的物质，颗粒直径在10-4mm 以上，如泥沙，粘土，动植物残骸，微生物，有机物，藻类等第二类是胶体，指水中带电荷的胶体为例，颗粒直径在10-5mm之间，胶体颗粒是许多分子或离子集合体，这种细小颗粒具有较大的比表面积，从而使他具有特殊的吸附能力，而被吸附的物质往往是水中的离子，因此胶体颗粒带有一定的电荷，如硅铁铝化合物及一些高分子有机物如腐殖质等，也有一些在此粒径范围的细菌，病毒等。
第三类是溶解物，只被水所溶解的，分子或离子状态的溶质或气体如氯化物，硫酸盐等。
悬浮物和胶体是使天然水产生浑浊的主要原因。
原水的预处理反渗透因为膜材料及元件的关系，对进水水质有一定的要求，预处理解决的问题是赌赛，结构，污染和波坏，堵塞时指水中的颗粒，悬浮物，胶体，铁氧化物沉淀等堵塞膜元件的流道，结垢是指难溶盐在浓水侧浓缩厚结晶析出，可预先除去或加阻垢剂。
水处理反渗透
水处理反渗透、电渗析等技术详解在当今的水处理领域，反渗透（RO）、电渗析（ED）和电去离子（EDI）技术发挥着至关重要的作用。
它们在工业、食品、医疗和实验室等领域得到广泛应用，用于制备高纯水、净化废水以及淡化海水等。
本文将详细介绍这三种技术的原理、特点及应用场景。
一、反渗透（RO）反渗透是一种以压力差为推动力的膜分离技术，通过施加压力使水分子透过半透膜，而盐分和其他杂质被截留下来。
这种技术主要用于去除水中的溶解盐类、有机物、重金属离子等。
1.反渗透原理：在压力作用下，水分子透过半透膜，而盐分和其他杂质被截留下来。
通过控制压力和膜的孔径大小，可以有效地去除水中的各种物质。
2.应用场景：反渗透技术广泛应用于电力、化工、食品、医药等领域。
例如，在电力行业，反渗透技术用于制备高纯水，保障锅炉和涡轮机的正常运行；在化工行业，反渗透技术用于提取和纯化产品；在食品和医药行业，反渗透技术用于制备超纯水和药物成分。
二、电渗析（ED）电渗析是一种利用电场作用进行分离的过程，通过在两个电极之间施加直流电场，使带电离子在电场作用下迁移，从而实现盐分的分离。
1.电渗析原理：在两个电极之间施加直流电场，带电离子在电场作用下向相反方向移动。
阳离子向负极移动，阴离子向正极移动，从而实现盐分的分离。
2.应用场景：电渗析技术常用于化工、冶金、电子等领域含盐废水的处理。
例如，在化工行业，电渗析技术用于回收和再利用废水中的盐分；在冶金行业，电渗析技术用于提取和纯化金属离子；在电子行业，电渗析技术用于处理和回收电镀废水。
三、电去离子（EDI）电去离子是一种结合了电渗析和离子交换两种技术的新型水处理工艺。
它通过电场作用将水中的离子迁移到离子交换树脂中，实现连续除盐。
1.电去离子原理：在EDI装置中，含盐水流经阳极和阴极，同时电流通过两个电极。
阳极释放阳离子，阴极吸收阴离子，这些离子被吸引到离子交换树脂中，从而实现连续除盐。
2.应用场景：电去离子技术主要适用于高纯水制备和工业用水处理等领域。
水污染控制技术-膜分离
膜分离
二、电渗析
（一）电渗析原理
海水或咸水中的盐分，能够解离成阳离子和阴离子。因 此，在直流电场作用下，利用只接通过阳离子的阳离子 交换膜和另一种只能通过阴离子的阴离子交换膜，分别 选择性地除去水中的阳离子和阴离子，从而达到分离、 浓缩和谈比的目的。
（二）电渗析装置
（三）反渗透装置
膜分离
1．板框式反渗透装置
这种装置的优点是结构简单，体积比管式的小， 缺点是装卸复杂，单位体积膜表面积小。
2. 管式反渗透装置
这种装置的优点是水利条件好，适当调节水流状 态就能防止膜的污染和堵塞，能够处理含悬浮物的溶 液，安装、清洗、维修都比较方便。它的缺点是：膜 的有效面积小，装置体积大，而且两头需要较多的联 结装置。
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2. 制造食盐
日本采用电渗析法制造食盐，最近将过去的盐田法逐步改为电渗析法。这种方法首先要进行海水的前处理。先 将盐水过滤，调节pH值，制成适合于电渗析的海水。再将它浓缩成盐浓度为18-20％的浓缩液。海水的盐浓度为 3%，用电渗析法可浓缩至6—7倍。将这种浓缩液在真空蒸发罐中加热从而制成固体盐，用这种方法制成的盐相当 纯，据说用于食品加工中味道很好。由于太纯，还要适当加入微量的镁盐。
（五）应用实例
膜分离
1. 反渗透法与离子交换法组合处理电镀含镍废水
采用醋酸纤维素反渗透膜的管式反渗透器及丙烯酸型725强酸性阳离子交换树脂。这种树脂在pH值为4 左右时，对废水中的镍离子的交换可以达到全饱和，有较大的交换容量，适合于吸附电镀废水中的镍离子。 用反渗透法处理电镀废水时，铜、铬、锌等的分离率在95%以上。
污水的物理处理技术 ——膜分离
水处理工艺—水处理简介超滤反渗透
1、超滤
１.３ 超滤工艺原理
1.3.2 超滤有两种基本工作方式：死端过滤（全过滤）和错流过滤 （1） 死端过滤模式：所有进水都加压通过滤膜，浓缩液只在反洗时被去除。
死端过滤模式示意图如下：
死端过滤也称为直流过滤、全量过滤，与 常规的滤布过滤相似，被处理物料进入模 组件，等量透过液流出模组件，截流物留 在模组件内。为了保证膜性能的可恢复性， 必须及时从模组件内卸载截留物，因此需 要定时反冲洗（过滤的反过程）等措施来 去除膜面沉积物、恢复膜通量。模组件污 染后不能拆开清洗，通常使用在线清洗方 式。
1、超滤
超滤系统的运行
• 1、超滤
• １.２ 超滤作为反渗透预处理的优点
膜过滤精度远高于传统过滤，可全部去除大于0.1μm的胶体和
颗粒物；
对悬浮颗粒、胶体、微生物、细菌、病毒的去除率近100%；
对有机物的去除率达20－50%；
受原水水质波动影响小，出水水质稳定；
运行压力低，节能效果显著；
若所用的薄膜只能使溶液中的溶剂或溶质单独通过，溶剂和溶质不能同 时通过，这种薄膜称为半透膜。对于反渗透、渗析及电渗析使用的是致密膜， 而超过滤及微孔过滤使用的是多孔质膜。
反渗透是反其自然渗透过程的一种科学方法，渗透和反渗透均是通过半 透膜来完成的，当用半透膜隔开两种不同浓度的溶液时，稀溶液中的溶剂就 会透过半透膜进入浓溶液一侧，这种现象叫渗透。当在浓溶液侧施加一外来 压力时，渗透过程即停止，即达到所谓渗透平衡，平衡状态所需要的外加压 力称为渗透压差。渗透压是溶液本身的一种性质，其值与膜无关。当继续增 大浓溶液一侧的压力，即所施压力大于渗透压力时，溶剂会反其原来的渗透 方向，由浓溶液侧通过半透膜进入稀溶液侧，这种现象称为反渗透。
二、水处理工艺流程
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超滤-反渗透-电渗析组合工艺
一、前言
我所于七十年代起开展用“四台电渗析器”和“电渗析器-填充床电渗析器”两个流程来处理放射性废水，获得了成功。
但也发现在处理本所放化实验室排除的放射性废水时，效果不理想。
主要是该废水中，组分复杂，特别是含有的有机大分子、络合物等，很难用电渗析工艺去除，影响了净化效果[2]。
近年来，我们研制了YM型磺化聚砜超滤膜，并做了超滤膜处理放射性废水的探索试验[3]。
对反渗透处理放射性废水的方法也作了研究[4]。
在此基础上，综合各种处理手段的优点，提出了用超滤（UF）－反渗透（RO）－电渗析（ED）组合工艺（简称URE流程）处理低水平放射性废水的新工艺。
二、流程与设备
处理低放废水URE流程见图1。
采用本所研制YM型内压管式超滤器（磺化聚砜超滤膜，截留分子量为2万），膜面积1.5m2，纯水通量250L/h，（压力0.25Mpa）。
反渗透器为海洋二所研制的HRC型中空纤维组件，膜面积40m2，纯水通量270L/h（压力1.3Mpa）。
电渗析器为400mm×800mm，一级一段，膜对40对，由本所组装。
放化实验室排出的低放废水进入沉降槽，静止澄清24h后，上清液放入超滤原水槽，经超滤处理后，渗透液进入中间槽。
同时启动反渗透器和电渗析器，反渗透器进一步脱盐和去污，渗透液可直接排放或流入混床进一步处理。
电渗析起浓缩作用。
超滤和电渗析处理的最终浓缩液留待固化处理。
三个单元均采用循环式操作。
三、全流程冷试验运行
冷试验累计运行147.5h，共处理模拟废水14m3。
模拟废水按实际放射性废水组份配制，
具体配方为：NaHCO3 60mg/L，NaNO3 146mg/L，NaCl 128mg/L，CaCl2 88mg/L，MgCl2 71mg/L，
Na2SO4 7mg/L，30%TBP-煤油50mg/L，机油50mg/L，洗涤剂50mg/L。
冷试验运行情况分述如下：
图1 URE流程图
1．超滤单元
在URE流程中，UF作为预处理除去大部分有机物和大分子物质，以保证RO的进水要求，提高ED 的浓缩效果。
⑴脱盐效果
与普通超滤膜不同，由于磺化聚砜超滤膜是荷电的，因而具有一定的脱盐能力。
但脱盐率随原水中含盐量的增加和pH值的下降而降低（表1）。
表1 原水含盐量、pH 对脱盐率的影响
⑵影响通量的因素
原水的组成、浓度和温度都影响UF 的通量。
当原水不含有机物（指没有加入机油、洗涤剂等）和含有机物时的通量分别为73.87L/m 2
h
和58.30L/m 2
h 。
此外随着料液浓度的提高，通量逐渐下降。
而随着料液温度的提高，通量逐渐增加。
⑶浊度和化学耗氧量的变化
经超滤后，废水的浊度大大下降，确保了反渗透的进水要求。
废水COD 值下降表明，大部分有机物已被去除，使下游工艺处理更易进行（表2）。
表2 浊度COD 值的变化
⑷膜的清洗方法试验
随着运行时间的延长，超滤通量逐渐下降，试验用化学清洗法、海面球机械清洗法及其结合的方法来清洗，以恢复通量（图2）
采用化学清洗法可较好地恢复通量，但再次运行时通量衰减较快，且有两次废液产生。
而海面球机械清洗时，只要将球洗阀门旋转180度，使存放于阀门内的海面球随料液进入管膜内，海面球擦洗膜面后又回归入球阀内待用。
清洗后的起始通量虽不如化学清洗法高，但通量可在较长时间内保持稳定。
该方法简单，不影响生产，不产生两次废液，适合于放射性废水处理时采用。
图2 清洗试验效果比较
1.化学清洗后通量；
2.化学清洗后再球洗的通量；
3.球洗后通量 2． 反渗透单元
在URE 流程中，RO 用作深度净化。
试验中对RO 在流程中的位置及其他影响因素作了探索。
⑴反渗透在URE 流程中的位置
在起初的设想中，URE流程为：UF-RO-ED，废水经超滤处理后，进入反渗透，由反渗透脱盐并浓缩2倍后，再由电渗析作进一步浓缩。
但试验发现，当反渗透的进料液含盐量由于浓缩而增加时，其脱盐率下降，渗透液的含盐量也提高，加重了尾端处理的负担。
为更好地发挥反渗透的作用，将其位置改为：UF-ED-RO，即经超滤处理后的料液先由电渗析脱盐，使料液含盐量降至500mg/L时，再由反渗透作进一步脱盐，经试验改动后，反渗透的脱盐率可稳定在85%。
⑵通量变化
在起始的40h运行中，RO的通量从141L/h降至112L/h（1.3Mpa），但在以后的100多小时运行中通量基本保持稳定，不再下降。
可以认为由于采用UF作为预处理手段，RO膜受污染的程度大大降低。
初始阶段的通量下降是由于膜的压密效应引起的。
3．电渗析和离子交换单元
电渗析和离子交换在URE流程中主要分别作为浓缩和后级深度净化（表3，4）。
表3 电渗析和离子交换单元冷试验结果
表4 URE流程冷试验结果汇总
*体积浓缩比=进料液体积/浓缩排污液体积
四、放射性废水处理试验
在全流程冷试验运行的基础上，进行了低放废水的处理试验。
低放废水来自本所放化实验室实际污水，废水比放为7.4kBq/L，核素主要90Sr-90Y和137Cs，废水含盐量为800mg/L，为进一步验证膜对有机物的去除能力，仍向废水中加入与冷试验时相同的有机组份。
热试验总计运行了104.5h，处理放射性废水7.5m3。
试验中对反渗透单元的进水浓度对脱盐、去污的影响作了进一步测定，对高价离子的去除情况也作了分析。