反渗透(RO)
RO反渗透膜介绍,RO反渗透膜优点
RO是英文Reverse Osmosis membrane的缩写，中文意思是逆渗透。
一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度，水一旦加压之后，将由高浓度流向低浓度，亦即所谓逆渗透原理：由于RO反渗透膜的孔径是头发丝的一百万分之五（0.0001微米），一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的5000倍，因此，只有水分子及部分有益人体的矿物离子能够通过，其它杂质及重金属均由废水管排出。
所有海水淡化的过程，以及太空人废水回收处理均采用此方法，因此RO膜又称体外的高科技“人工肾脏”。
RO反渗透膜RO反渗透膜介绍--反渗透膜优点RO反渗透膜用于反渗透法中制备纯水的半透膜。
RO反渗透膜一般用高分子材料制成。
如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。
表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。
有的高分子材料对盐的排斥性好，而水的透过速度并不好。
有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团，因而水的透过速度相对较快。
因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。
RO反渗透膜应具有以下特征：(1)在高流速下应具有高效脱盐率;(2)具有较高机械强度和使用寿命;(3)能在较低操作压力下发挥功能;(4)能耐受化学或生化作用的影响;(5)受pH值、温度等因素影响较小;(6)制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。
反渗透膜的结构，有非对称膜和复合膜两类。
当前使用的膜材料主要为三醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。
其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。
可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作，主要用于纯水制备和水处理行业中。
“反渗透法”是目前海水淡化中最有效、最节能的技术。
它的装置包括去除浑浊物质的前处理设备、高压泵、反渗透装置、后处理设备、浓缩水能量回收器等。
反渗透装置是其关键，而它的核心则是RO反渗透膜。
RO反渗透膜原理反渗透指的是沿与溶液自然渗透方向相反的方向进行的渗透，即溶剂从高浓度向低浓度溶液进行渗透。
反渗透与超滤
5．反渗透工艺流程
反渗透工艺一般包括预处理和膜分 离两部分。 预处理可以用物理化学法，也可以 用化学法。 所采取的预处理方法与原水的物理、 化学性质及生物学特性有关，还与 膜装置的结构有关。
膜更换难度
原水预处理 成本 相对价格
内压式易， 外压式难 内压式难， 外压式易
低
高
易 一般 中等
高
螺旋卷式 250 易 难 易 高 低
中空纤维式 1800 易 难 易 高 低
（1）板框式反渗透膜组件 装配图
板框式膜组件工 作过程示意图
半透膜
缺点：
装卸复 杂，单 位体积 膜表面 积小。
浓缩水
进水
耐压容器
1、概述 2、反渗透基本原理 3、反渗透膜及其透过机理 4、反渗透装置 5、反渗透工艺流程
1、概述
反渗透是一项高新膜分离技术，其孔径很小，大都 ≤10×10 –10（10A），它能去除滤液中的离子范围 和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。它 已广泛用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、 饮用蒸馏水、太空水的生产，还应用于生物、医学工 程。
一级一段的不同方式
一级一段连续式
一级一段循环式
可以提高水的回收
可保证出水水质， 率，但出水水质有
但水回收率低
可能下降
一级多段连续式
水回收率高，浓缩液量少，浓度高，有利 于回收其中的有用物质。但出水水质差。
一级多段循环式
浓缩液浓度高，出水水质较好。
二级五段连续式
第二级
二、超过滤（Ultrafiltration)
反渗透RO
Reveres Osmosis
操作压力经历了从高压醋酸纤维素膜到低压复合膜以至超低 压复合膜，膜组件也呈现出多样化的趋势。
由于结构上的优势，在工业上应用最多的RO是卷式膜，它 占据了绝大多数苦咸水脱盐和越来越多的海水淡化市场。
Reveres Osmosis
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RO法在所有水的淡化中占有技术领先地位，目前全世界范 围内的RO装置容量已超过2700万t/d（2000年），20世纪90 年代以来，每年以7~8%的速度递增。
膜的透过特性既取决于细孔流，也取决于水和溶质 在膜表面的扩散系数。
Reveres Osmosis
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五、自由体积理论
由Yasuda等人基于自由体积的概念提出均质膜的透过机理。 膜的自由体积：聚合物的自由体积+水的自由体积 聚合物的自由体积——在无水溶胀的由无规则高分子线团堆
积而成的膜中，未被高分子占据的空间。 水的自由体积——在水溶胀的膜中纯水所占据的空间。 水可以在整个膜的自由体积中迁移，而盐只能在水的自由体
a) 各种电子零件涂层洗涤用水和调配药液用水；
b) 电阻、电容洗涤用水；
c) 电子管制造及阴极材料用水；
d) 彩色显像管荧光屏与荫罩制造用水；
e) 计算机部件（盘片电镀）清洗用水和调配药液用水
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电子工业用纯水与超纯水的制备 20世纪70年代以后，膜技 术与离子交换技术的组合应用，使超纯水的制备有了新的突 破，将其水质的电阻率达到了或接近理论值。通常有3道基 本工序：
ro反渗透标准
ro反渗透标准正文：一、反渗透技术简介反渗透（Reverse Osmosis，简称RO）技术是一种应用广泛的水处理方法，通过半透膜将水中的溶质、悬浮物和微生物有效地分离、浓缩和回收。
反渗透技术在我国得到了广泛的应用，尤其在医药、食品、化工等行业具有重要意义。
二、反渗透标准的重要性为确保反渗透系统的稳定运行和产水质量，制定和遵循反渗透标准至关重要。
反渗透标准涵盖了设备选型、设计、制造、安装、运行维护等各个方面，为行业提供了技术指导。
三、反渗透标准的主要内容反渗透标准主要包括以下几个方面：1.设备选型和设计：包括膜元件、泵、控制系统等关键部件的选型和设计要求。
2.制造和质量控制：对反渗透系统的制造工艺、材料、焊接质量等方面提出要求。
3.安装和验收：规定了反渗透系统的安装流程、验收标准及方法。
4.运行和维护：包括运行参数的调整、清洗、消毒、故障处理等方面的技术要求。
四、我国反渗透标准的发展近年来，我国反渗透技术取得了长足进步，相关标准也在不断完善。
我国已经制定了一系列反渗透相关的国家标准和行业标准，为行业发展提供了有力支持。
此外，我国还积极参与国际反渗透标准的制定，加强与国际同行的交流与合作。
五、遵循反渗透标准的好处1.确保产水质量：遵循反渗透标准有利于确保系统稳定运行，降低故障率，提高产水质量。
2.节约能源和资源：合理的设计和运行参数可以降低能耗，减少水资源浪费。
3.降低运行成本：遵循反渗透标准有助于提高设备使用寿命，减少维修费用，降低整体运行成本。
4.保障安全生产：遵循反渗透标准有助于防范安全隐患，确保生产过程安全可控。
5.提升行业整体水平：遵循反渗透标准有利于提升我国反渗透技术在国际市场的竞争力，推动行业可持续发展。
总之，反渗透标准在确保系统性能、提高产水质量、降低运行成本等方面具有重要意义。
ro反渗透过程离子变化
ro反渗透过程离子变化
RO反渗透（Reverse Osmosis，RO）是一种膜分离技术，其原理是利用半透膜的选择透过性，使水分子通过，而将溶解在水中的盐分和其他溶质截留。
在反渗透过程中，离子的变化主要体现在以下几个方面：1.离子浓度变化：由于半透膜的选择性，溶液中的离子浓度在反渗透过程中会发生改变。
在高压侧（浓溶液侧），离子浓度较高；而在低压侧（淡水侧），离子浓度较低。
随着渗透过程的进行，水分子从高压侧向低压侧透过膜，携带的部分离子也会随之通过。
2.离子截留：半透膜对不同离子具有不同的截留能力。
一般来说，半透膜对单价离子（如钠、钙、镁等）的截留能力较强，而对多价离子（如硫酸根、氯离子等）的截留能力较弱。
在反渗透过程中，大部分离子会被截留在浓溶液侧，从而达到淡化水质的目的。
3.离子去除：反渗透过程中，半透膜对一些有害离子（如重金属离子、农药残留等）具有较高的去除率。
这些离子在通过半透膜时被有效拦截，从而达到净化水质的目的。
4.离子浓缩：在反渗透过程中，溶液中的离子会在浓溶液侧浓缩。
这使得某些有益的离子（如矿物质离子）在浓缩液中得到富集，从而可以用于工业生产或农业灌溉等领域。
总之，在RO反渗透过程中，离子的变化主要表现为浓度变化、截留、去除和浓缩等方面。
通过这种过程，可以实现对水质的净化和改善，满足不同领域的用水需求。
工业ro反渗透 标准
工业RO反渗透标准一、术语和定义1.RO反渗透（RO Reverse Osmosis）：一种基于渗透原理，将液体混合物分离成两部分的过程，一部分为透过液，另一部分为浓缩液。
在压力作用下，溶液中的水分子和其它小分子通过半透膜，而溶解在水中的离子、细菌、病毒等无法通过半透膜。
2.工业RO反渗透（Industrial RO Reverse Osmosis）：一种专门为工业生产而设计的RO反渗透系统，以满足工业生产过程中的水处理需求。
二、进水水质要求1.悬浮物（Suspended Matter）：指水中不溶性固体物质的含量，应小于10mg/L。
2.总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）：指水中有机碳的含量，应小于5mg/L。
3.总大肠菌群（Total Coliforms）：指水中大肠菌群的含量，应小于1CFU/mL。
4.pH值：应在5-9之间。
5.进水温度：应保持在20-35℃之间。
三、RO膜性能指标1.渗透通量（Flux）：指单位时间内通过RO膜的水量，一般应大于20LMH。
2.脱盐率（Salt rejection Rate）：指RO膜对盐分的去除率，一般应大于98%。
3.水通量（Water Flux）：指单位时间内通过RO膜的水量与进水流量的比值，一般应大于80%。
4.回收率（Recovery Rate）：指透过液量与进水流量的比值，一般应控制在50-70%之间。
四、设备运行参数1.运行压力（Operating Pressure）：指RO反渗透系统的运行压力，一般应保持在200-600psi之间。
2.运行温度（Operating Temperature）：指RO反渗透系统的运行温度，一般应保持在20-35℃之间。
3.运行时间（Operating Time）：指RO反渗透系统的工作时间，一般应控制在10-14小时之间。
4.浓水排放（Concentrate Discharge）：指RO反渗透系统中浓缩液的排放量，一般应控制在总进水流量的5-30%之间。
反渗透(RO)水处理
反渗透（RO）水处理反渗透是60年代发展起来的一项新的膜分离技术,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.反渗透的英文全名是“REVERSE OSMOSIS”,缩写为“RO”.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（GB 6682—92）。
反渗透的原理:首先要了解“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,含盐量少的一边的水分会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合到均等为止.然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为渗透压力.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渗透停止,这时的压力称为渗透压力.如果压力再加大,可以使方向相反方向渗透,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,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压力到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到除去水中杂质、盐分的目的。
反渗透(RO)系统
反渗透(RO)系统一、膜技术基本概念膜分离物质世界是由原子、分子和细胞等微观单元构成的，然而这些很小的物质单元总是以杂居共生，热力学第二定律揭示了微观粒子都会倾向于无序的混合状态。
人们发明了过滤、蒸馏、萃取、电泳、层析和膜分离等分离技术来获取纯净的物质。
膜分离技术的基础是分离膜。
分离膜是具有选择性透过性能的薄膜，某些分子（或微粒）可以透过薄膜，而其它的则被阻隔。
这种分离总是要依赖于不同的分子（或微粒）之间的某种区别，最简单的区别是尺寸，三维空间之中，什么都有大上巨细，而膜有孔径。
当然分子（或微粒）还有其它的特性差别可以利用，比如荷电性（正、负电），亲合性（亲油、亲水），深解性，等等。
按照阻留微粒的尺寸大小，液体分离膜技术有反渗透（亚纳米级）、纳滤（纳米级）、超滤（10纳米级）和微滤（微米和亚微米级），另外还有气体分离、渗透蒸发、电渗析、液膜技术、膜萃取、膜催化、膜蒸馏等膜分离过程。
表-1主要的膜分离过程膜的种类膜的功能分离驱动力透过物质被截留物质微滤多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶剂、溶解物悬浮物、细菌类、微粒子超滤脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子反渗透和纳滤脱除溶液中的盐类及低分子物压力差水、溶剂无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD等透析脱除溶液中的盐类及低分子物浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机、有机离子渗透气化溶液中的低分子及溶剂间的分离压力差、浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过气体>薄膜复合膜>薄膜复合膜由超薄皮层（活性分离层）和多孔基膜构成。
基膜一般是在多孔织物支撑体上浇筑的微孔聚砜膜(即0.2μm厚)，超薄皮层是由聚酰胺和聚脲通过界面缩合反应技术形成的。
>薄膜复合膜的优点与它们的化学性质有关，其最主要的特点是化学稳定性，在中等压力下操作就具有>高水通量和盐截留率及抗生物侵蚀。
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1、RO的发展 2、反渗透的原理和相关概念 3、反渗透的分离机理 4、反渗透膜的性能要求和指标 5、反渗透膜的除盐分离特性
6、浓差极化危害及对策 7、RO应用
RO的发展
• 1953年，佛罗里达大学的Reid教授明确提 出了反渗透技术的概念。同年，在他的建 议下反渗透被列入美国国家计划。 • 1960年L-S相转化法制成的首张相转化膜即 为反渗透膜 • 目前，RO技术已成为海水和苦咸水淡化中 最经济的技术。
5、自由体积理论（Yasuda安田）
• 该理论认为：膜的自由体积包括聚合物的 自由体积和水的自由体积。 • 聚合物的自由体积指无水溶胀的由无规则 高分子线团堆积而成的膜中，未被高分子 占据的空间。 • 水的自由体积指水溶胀的膜中，纯水所占 据的空间。 • 该理论假设：水可以在整个膜的自由体积 中迁移，而盐只能在水的自由体积中迁移， 从而使膜具有选择透过性。
子数，使得溶液浓度降低。当两个方向通过半透膜的溶剂分子数目 相等时，即达到渗透平衡。
•渗透压定义： 如果在溶液侧加上一个外加的压力，恰好能阻止纯
溶剂侧的溶剂分子通过半透膜进入溶液侧，则此压力称为渗透压。 •渗透压是溶液的一个性质，与膜无关。
反渗透原理图
反渗透所需具备的条件和特点
反渗透过程必须具备两个条件： • 1、必须有高选择性和高渗透性（一般指透水性）的选择 性半透膜
• 2、操作压力必须高于溶液渗透压。
反渗透是一种高效节能技术，其特点如下： • 1、RO过程可在常温下进行，无相变、能耗低，可用于热 敏物质的分离，浓缩； • 2、RO可以有效除去盐和有机小分子杂质
反渗透的特点
• 3、RO具有较高的脱盐率和较高的水回用率
• 4、膜分离装置简单，操作简便，便于实验自动化； • 5、RO分离过程要在高压下进行，因此需配备高 压泵和耐高压管路； • 6、RO分离装置对进水指标有较高要求，需对原 水进行预处理 • 7、分离过程易产生膜污染，为延长膜使用寿命和 提高分离效率，需定期对膜进行清洗。
稳定条件下的反渗透过程 反渗透过程中Байду номын сангаас浓度分布
Cw 微元薄层 Cb Cp C
v Ｊ
膜
x
25℃时部分典型溶液的渗透压数据
浓度 组分 NaCl 海水 NaCl 苦咸水 mg/L 35000 32000 2000 20005000 mol/L 0.60 -0.034 2 -渗透压 MPa 2.8 2.4 0.16 0.105 -0.28 psi 398 340 22.8 1540 MgSO4 MgCl2 CaCl2 蔗糖 组分 mg/L 浓度 mol/L 渗透压 MPa 0.025 0.068 0.058 0.007 psi 3.6 9.7 8.3 1.05
• 通过细孔的溶液量与整个膜的透水量之比 越小；溶剂比溶质在膜中的扩散系数越大， 则膜的选择性越好！
4、氢键理论（ Reid）
该模型认为，膜的表层很致密，其上有大量的 活化点，键合一定数目的结合水，这种水已经失去 溶剂化能力，盐水中的盐不能溶于其中。进料液中 的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键而缔 合，使该活化点上其他结合水缔解下来，并与膜内 部的活化点进一步缔合，使该点原有的结合水缔解 下来，此过程不断从膜面向内部进行，以这种顺序 扩散的方式，水分子从膜面进入膜内，最后从底层 解脱，成为产品水。而盐是通过高分子链间空穴， 以空穴型扩散，从膜面逐渐到产品水中的。
反渗透的原理和相关概念
• 半透膜定义：能够让溶液中一种或几种组分通过而其他组分不能 通过的选择性膜 •渗透的定义：一种溶剂通过半透膜进入另一种溶液或者一种稀溶液 向一种浓溶液的自发流动。 •渗透平衡：渗透发生后，单位时间内从纯溶剂侧通过半透膜进入溶
液侧的溶剂分子数目多于从溶液侧通过半透膜进入溶剂侧的溶剂分
H2O H2O H2O H2O
界面
多孔膜
临界孔径
膜表面
(a)膜表面对水的优先吸附
水在膜表面处的流动
界面上的脱盐水
t
多孔膜 2t
多孔膜
界面上膜的临界孔径
如果毛细孔直径恰等于2倍纯水层的厚度，则可使纯水的透 过速度最大，而又不致令盐从毛细孔中漏出，即同时达到最 大程度的脱盐。
3、扩散—细孔流理论
• 此理论由Sherwood提出，介于溶解扩散理 论和优先吸附-毛细孔流动理论之间。 • 该理论假设膜表面存在细孔，溶质和溶剂 在细孔和溶解扩散的共同作用下透过膜； 膜的透过特性，既取决于细孔流，也取决 于溶质、溶剂在膜表面的扩散系数。
• 反渗透过程可以分为三类：
高压反渗透（5.6~10.5MPa）， 低压反渗透（1.0~4.2MPa）， 纳滤（0.3~1.0MPa）。
• 反渗透膜上的微孔孔径约为 0.5nm，而无 机盐离子的直径仅为0.1~0.3nm，水合离 子的直径为0.3~0.6nm，略小于孔径，无 法用分子筛分原理来解释RO分离现象。
优先吸附毛细孔流动模型
压力
H2O H2O Na+ClNa+ClNa+ClNa+ClNa+ClH2O 膜表面 H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Na+Cl- H2O Na+Cl- H2O Na+ClNa+ClNa+ClH2O H2O H2O H2O H2O
主体溶液
反渗透的分离机理
1. 溶解扩散理论（Lonsdale和Riley）
该模型假设膜是完美无缺的理想无孔膜，高压侧浓溶
液中各组分先溶于膜中，再以分子扩散方式通过厚度为δ 的膜，最后在低压侧进入稀溶液。溶质和溶剂在扩散中服 从Fick定律。 该模型基本上可定量的描述水和盐透过膜的传递，但
推导中的一些假设并不符合真实情况，另外，传递过程中
水、盐和膜之间相互作用也没有考虑。
2. 优先吸附-毛细孔流动模型
• 优先被吸附的组分在膜面上形成一层吸附层，吸附 力弱的组分在膜上浓度急骤下降，在外压作用下， 优先被吸附的组分通过膜毛细孔而透过膜。 与膜表面化学性质和孔结构等多种因素有关。 • 由Sourirajan于1963年建立。 • 他认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔的并有 一定亲水性，而对盐类有一定排斥性质。 • 在膜面上始终存在着一层纯水层，其厚度可为几个 水分子的大小。在压力下，就可连续地使纯水层流 经毛细孔。