第三讲 反渗透除盐
化学反渗透除盐工艺培训
3．压力 进水压力影响膜的产水通量和脱盐率，透过膜的水通量的增加和
进水压力的增加有直线的关系，增加进水压力也增加脱盐率，但因为 压力并不影响盐透过量，再盐透过量不变时产水量的增加稀释了通过 的盐分，使产水的盐浓度降低，脱盐率提高了。但两者的变化关系没 有线性关系，而且达到一定程度脱盐率将不再增加。
2．温度 膜电导对进水温度的变化非常敏感，随着水温的增加，水通量几
乎线性的增大，这主要归功于穿过膜的水分子的扩散能力更大，增加 水温会导致脱盐率降低即透盐率增加，这主要是因为盐分透过膜的扩 散速度会因温度的提高而加快。温度每增加1℃，产水量增加2.7～3 ％，产水含盐量增加3％，进水压力下降0.03MPa。
二、影响RO 膜性能的因素
1．回收率 通过对进水施加压力当浓溶液(水)和稀溶液间的自然渗透流动方
向被逆转时，实现反渗透过程。如果回收率增加(进水压力恒定)，浓 水中的盐浓度增大，自然渗透压将不断增加直至与施加的压力相同， 这将抵消进水压力的推动作用，减慢或停止反渗透过程，使渗透通量 减低或停止，即产水量下降。过高的回收率将产生高的盐透过率即脱 盐率下降，导致膜的污染或浓水中过量的溶解盐沉积，产生膜的结垢。
四、膜的性能
系统操作温度对反渗透膜的影响:
AG804OF
14000
渗 12000 透
10000
通 量 8000 G 6000 P 4000 D
2000
0 0
10
20
30
40 温度 ( ºC )
1. 反渗透膜运行温度: 5 - 40ºC. 若操作温度降低, 渗透通量也 将减少.若操作温度升高, 渗透通量也将增加. 2. 一般可粗略认为: 以25ºC为基准,操作温度上升/下降1 ºC, 相 应膜元件渗透通量上升/下降3%
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。
离子除盐及反渗透
反渗透原理简介
• • 浓溶液：未透过膜的那部分溶液，如反渗透或纳滤系统的浓缩水。 • 压力的影响 • 温度的影响
反渗透原理简介 稀溶液：净化后的水溶液，为反渗透或纳滤系统的产水。
反渗透原理简介
盐浓度的影响 回收率的影响
反渗处理运行方式 RO/NF 系统通常采用连续运行方式，系统中的每支膜元件的运行条件不 随时间变化
反渗透原理简介
反渗透原理简介
反渗透和纳滤原理 渗透 • 我们知道渗透是指稀溶液中的溶剂（水分子）自发地透过半透膜 （反渗透膜或纳滤膜）进入浓溶液（浓水）侧的溶剂（水分子） 流动现象。 反渗透原理 • 即在进水（浓溶液）侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于 自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流 动方向就会逆转，进水(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶 液侧的净化产水
反渗透运行方式
分批处理运行方式 • 在某些场合，水量小且不能连续供水，如废水或待回收的工艺物料， 通常采用分批处理运行方式，预先将进水或原液收集在原水或原液箱 中，再进行循环处理，渗透液不断从系统中拿走，但浓缩液则回流循 环返回原液箱。批处理结束时，剩余部分的浓缩液，残留在原料箱中， 待这些残留液排干后，更换新一批物料之前，一般需对膜进行一组清 洗
反渗透原理简介
单组件系统 为防止产水背压造成膜元件的损坏，产水压力不应高于0.3bar。
反渗透原理简介
单段系统 • 在单段系统中，两个或两个以上的膜组件 并联在一起，进水、产水和浓水均由总管 管路系统分别相联。其它方面与单组件系 统相同
反渗透原理简介
• 当要求系统回收率更高时采用一段以上排列系统，就不会超过单支元 件的回收率极限，通常两段式排列系统就可实现75%的系统回收率
环保水处理类反渗透浓盐水处理分析
环保水处理类反渗透浓盐水处理分析随着工业化进程的加速，大量的废水和浓盐水不断地排放到环境中，严重污染了土壤和水源。
为了保护地球环境，人们迫切需要一种高效的环保水处理技术来处理浓盐水。
反渗透技术就是这样一种被广泛应用的水处理技术，它可以有效地去除水中的盐分和其他污染物，净化水源，保护环境。
在反渗透浓盐水处理过程中，首先需要明确的是浓盐水的特点。
浓盐水主要是指含有大量盐分的水，通常是海水或者工业生产过程中的废水。
这类水中的盐分较高，通常要高于淡水中的盐分浓度，因此处理起来更加复杂。
传统的处理方法往往效率低下，耗能大，造成二次污染，严重影响环境。
而反渗透技术的出现，完美地解决了这一难题。
反渗透技术利用半透膜对水进行过滤，通过高压力将水中的盐分和其他杂质挤压出去，从而得到清澈透明的清水。
这种技术不仅能够高效去除水中的盐分，还可以对微小的颗粒和有机物进行有效去除，净化水质。
反渗透技术不需要添加化学药剂，不会产生二次污染，是一种非常环保的水处理技术。
在实际的反渗透浓盐水处理工程中，需要考虑的因素有很多，首先是需要选择合适的反渗透设备。
根据实际的水质情况和处理规模，选择合适的反渗透设备至关重要。
一般来说，小型的反渗透设备适用于生活饮用水的处理，而大型的反渗透设备则适用于工业废水、海水淡化等大型处理工程。
选择合适的设备不仅可以提高处理效率，还可以降低运行成本，延长设备使用寿命。
需要考虑的是反渗透膜的选择。
反渗透膜是反渗透技术中最核心的部分，直接影响到处理效果。
现在市面上有多种不同材质的反渗透膜可供选择，如聚醚砜膜、聚醚砜复合膜等。
不同材质的反渗透膜具有不同的特点和适用范围，需要根据实际情况进行选择。
反渗透设备的运行和维护也是影响处理效果的重要因素。
反渗透设备的运行需要一定的压力和能源支持，因此需要合理安排设备的运行模式，选择合适的能源配置。
定期对设备进行维护和清洗也是非常重要的，可以保持设备的良好运行状态，延长设备使用寿命，提高处理效率。
水的反渗透除盐.
一、水的反渗透除盐技术术语浓水：又称盐水，是反渗透系统的浓缩废液淡水：又称渗透水、产水，是反渗透系统的净化水回收率：淡水与供水的比值Y=Qp/Qf×100%式中：Qp——产品水流量（m3/h）Qf——原水流量（m3/h）脱盐率：表示反渗透装置或元件对盐分的脱盐能力Rf＝（Cf-Cp）/Cf ×100%式中：Cf——原水电导率（us/cm）Cp——产品水电导率（us/cm）段：指膜组件的浓水流经下一股组件处理，流经几组膜组件即称为几段级：指膜组件的产品水再经膜组件处理，产品水经几次膜组件处理即称为几级产水通量：单位时间内透过膜元件（组件）单位膜表面的水量污泥密度指数（SDI）：通过平均孔径为0．4um的微孔滤膜测定。
具体步骤是：用直径为47mm、平均孔径为0.45um的微孔滤膜，在0．21MPa的压力下过滤水样，记录最初滤过500ml的水样所花费的时间t0，继续过滤15min后，再记录滤过500ml水样所花费的时间t15。
用下式计算SDI：SDI=（1- t0/ t15）×100/15在上述过程中，凡是粒径大于以4um的微粒、胶体和细菌大都被截留在膜面上，引起透水速度下降，过滤同等体积水样所需时间延长，所以t0/t15＜1。
水中悬浮固体越多，t0/t 15值越小，SDI越大；当水污染很严重时，t15→∞，SDI趋近极限值6. 7；当水中杂质尺寸小于0．45um时，t0≈t15, SDI接近于O浓差极化：反渗透装置在运行过程中，淡水透过后膜界面层浓缩水中的含盐量增大，和进谁之间往往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度现象，称为浓差极化。
1.1反渗透水处理系统的设计反渗透水处理系统的设计是依据原水水质、产水水质、水量要求、排放水量要求以及场地情况等原始资料，选择合理的水处理工艺流程，选择适当的膜元件，确定膜元件的数量和排列方式，选择高压泵等。
1.2反渗透设计依据的资料原水水质资料是反渗透系统设计的重要依据，他决定了反渗透系统选用的膜类型及所需要的预处理工艺系统，在进行反渗透设计时，不仅要有正确的水源水质分析数据，还要对水源水质可能的变化趋势资料进行分析，使设计的水处理系统能适应可能的水源水质的变化产水水质的要求则是进行反渗透脱盐系统膜的选型、组件的排列方式以及后处理系统设计的依据。
反渗透法脱除地下水中硝酸盐
生物反硝化
化学法
离子交换
地下水脱硝技术
more 反渗透
项目背景1 项目背景
脱硝技术
离子交换法
具有设备简单、投资小、运行管理方便等 具有设备简单、投资小、 IE技术是让含硝酸盐水通过充填有阴离子 IE技术是让含硝酸盐水通过充填有阴离子 优点 交换树脂的树脂床， 交换树脂的树脂床，硝酸盐被氯离子或碳酸 氢根离子交换，直到树脂的交换容量耗尽。 氢根离子交换，直到树脂的交换容量耗尽。 会产生含盐量很高的再生废液， 会产生含盐量很高的再生废液，且该废液 缺点 很难处置
实验难点： 实验难点：浓水处理
研究内容及目标
反渗透装置
本实验用反渗透装置由上海佳 尼特净水设备有限公司生产， 尼特净水设备有限公司生产， 型号为RO 500GPD（见图1 RO型号为RO-500GPD（见图1）， 浓水回 其中装载的是聚酰胺复合卷式 流 低压反渗透膜，其型号为LP LP低压反渗透膜，其型号为LP5µ 1µ 活性炭 反渗透 原水箱 原水泵 高压泵 3020（见图2）。该反渗透装 3020（见图2）。该反渗透装 PPF过 过滤器 PPF过 膜组件 滤器 置的设计纯水产量为500GPD 500GPD， 置的设计纯水产量为500GPD， 图滤器 反渗透膜组件 2 79L/h（25℃），其流程框 或79L/h（25℃），其流程框 纯水回 流 图如图3所示。 图如图3所示。为了能在实验 图 3 反渗透脱硝酸盐工艺流程简图 室内较长时间地运行反渗透试 验装置， 验装置，反渗透产生的纯水和 图1 反渗透试验装置 浓水除少量作为样品用于分析 测试外， 测试外，其余全部回流至原水 箱。
研究内容及目标
研究内容
项目研究内容
1、反渗透装置的设计与加工 、 2、反渗透脱硝酸盐效果的评价 、 3、反渗透工艺条件的优化 、 4、延缓反渗透膜表面结垢的措施 、 5、反渗透浓水处理技术研究 、
反渗透除盐原理及反渗透膜分类
反渗透除盐原理及反渗透膜分类反渗透是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渗透停止，这是的眼里称为渗透压力。
如果压力再加大，可以使水向反方向渗透，而盐分剩下。
因此，反渗透除盐的原理，就是在有盐分的水中（如盐水），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。
如下图所示：目前，反渗透如以其膜材料化学组成的来分，主要有纤维素膜和非纤维素膜两大类。
如按膜材料的物理结构来分，大致可分为非对称膜和复合膜等。
在纤维素类膜最广泛使用的是醋酸纤维素膜（简称CA膜）。
该膜总厚度约为100um,其表层的厚度约为0.25um,表皮层中布满微孔，孔径约0.5~1.0nm，故可以滤除极细的粒子，而多孔支撑的孔径很大，约有几百nm，故该种不对称结构的膜又称为非对称膜。
在反渗透操作中，醋酸纤维素膜只有表皮层与高压原水接触才能达到预期的脱盐效果，决不能倒置。
非纤维素类膜以芳香聚酰胺为主要品种，其他还有聚哌嗪酰胺膜，聚苯骈咪唑膜，聚砜酰胺膜，聚四氟乙烯接枝膜，聚乙烯亚胺膜等等。
近年来发展起来的聚酰胺符合膜，是由一层聚酰无纺织物作支持层，由于聚酰无纺织物非常不规则并且太疏松，不适合作为盐屏障层的底层，因而将微孔工程塑料聚砜浇铸在无纺织物表面上。
聚砜层表面的孔控制在大约15nm。
屏障层采用高交联度的芳香聚酰胺，厚度大约在200nm。
反渗透脱盐的工艺流程简介
优缺点分析
五、未来发展趋势
高效能膜材料：随着科技的发展 ，未来将有更多高效能、耐用的 膜材料应用于反渗透技术中，提 高脱盐效率和使用寿命
智能化控制系统：随着物联网、大 数据等技术的发展，未来反渗透系 统将更加智能化，实现远程监控、 数据分析和故障诊断等功能
多元化应用领域：除了传统的海水 淡化、工业废水处理和饮用水处理 领域，反渗透技术还将拓展到更多 领域，如农业灌溉、水产养殖等
3
应用领域
反渗透脱盐技术广泛应用 于海水淡化、工业废水处 理、饮用水处理等领域
在工业废水处理领域，反 渗透技术可以去除废水中 的盐分和其他有害物质， 提高废水回收利用效率
12
+
34
在海水淡化领域，反渗透 技术可以将海水转化为淡 水，满足人类生活和工业
生产的需求
在饮用水处理领域，反渗 透技术可以去除水中的杂 质和有害物质，提高水质
自动化程度高：现代反渗透系统通常配备先进的控 制系统和监测设备，可以实现自动化运行和维护
缺点
优缺点分析
投资成本高：与传统的水处理方法相比，反渗透技 术的投资成本较高。这主要是由于膜组件和高压泵 等核心部件的成本较高 维护成本高：随着运行时间的增加，膜组件可能会 受到污染和堵塞，需要定期清洗和维护。这会增加 运行成本和维护工作量 对原水水质要求高：反渗透技术对原水水质要求较 高，如果原水中含有大量悬浮物、胶体等杂质，可 能会对膜组件造成污染和堵塞。因此，在应用反渗 透技术之前需要进行预处理
饮用水处理：随着人们对水质安全的关注度提高，许多城市的饮用水处理厂开始采用 反渗透技术来提高水质。通过反渗透处理，可以去除水中的杂质和有害物质，提高饮 用水的口感和质量
农业灌溉：在缺水地区，反渗透技术被用于农业灌溉。通过将反渗透设备安装在农田 附近的水源处，可以直接为农田提供脱盐水，提高农作物的产量和品质
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工艺流程：
• 反渗透法工艺流程由预处理、膜分离以及后处理3部分组成。
• 预处理要求进水水质达到规定指标，并且应加酸调节进水 pH值到5.5～6.2，以防止某些溶解固体沉积膜面而影响产水 量。 • 根据生产用水的使用要求，后处理方法有pH调整、杀菌、 终端混床、微孔过滤或超滤等工序。
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3、 反渗透膜种类
按物理形态可分为：对称膜、不对称膜和复合膜。对称膜 又称均质模；复合膜通常是用两种不同的膜材料，分别制成 表面活性层和多孔支撑层；不对称膜指膜的断面为不对称结 构。 按用途 按形状 按成膜材料
水处理工艺中主要有醋酸纤维素膜和芳香族聚酰胺膜两大类。
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透过机理
选择性吸着－毛细管流机理是以吉布斯吸附式为依据，认 为膜表面由于亲水性原因，能选择吸附水分子而排斥盐分，因 面在固－液界面上形成厚度为两个水分子(1nm)的纯水层。在 施加压力作用下，纯水层中的水分于便不断通过毛细管流过反 渗透膜(见上图)。膜表皮层具有大小不同的极细孔隙，当其中 的孔隙为纯水层厚度的一倍(2nm)时，称为膜的临界孔径，可 达到理想的脱盐效果。 当孔隙大于临界孔径，透水性增大，但盐分容易从孔隙中 透过，导致脱盐率下降。反之．若孔隙小于临界孔径，脱盐率 增大，而透水性则下降。
授课教师：白健美
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反渗透法除盐
1、 渗透与反渗透
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2、 反渗透膜
•反渗透膜：反渗透膜是一种只允许水通过而不允许溶质
透过的半透膜。 •良好反渗透膜特点？？ ①单位膜面积的透水速度决。脱盐率高 ②机械强度好，耐压密 ③化学稳定性好，能耐酸碱和微生物的侵蚀。能耐污染 ④使用寿命长，性能衰降小 ⑤制膜容易，价格低廉，原料充沛，特殊场合要求耐溶剂 、耐高温等
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7、反渗透系统的应用
20世纪80年代初,美国政府实验室就开发出第一张复合聚 酰胺膜。与纤维素膜相比,具有高而多的水通量和盐截留 率,且耐污染，大大促进了反渗透技术的应用。目前已从 最初的海水、苦咸水脱盐及各种纯水制造向水污染控制 领域发展。 反渗透已在城市污水、垃圾填埋场、电镀、食品和 制药等行业的废水处理或回用中获得应用。
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4、 半透膜的性能
①方向性 ② 选择透过性
•有机物比无机物易分离
•电解质比非电解质易分离 •价态高/水合离子半径大，效果越好 •......
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性能影响因素 ①pH
②操作压力
③温度 ④浓差极化 什么是浓差极化？危害？如何避免？？
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保护与清洗
保护：预处理、pH控制等 清洗：
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5、反渗透装置
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卷式装置如右图所示， 把导流隔网、膜和多孔支 撑材料依次迭合，用粘合 剂沿三边把两层膜粘结密 封，另一开放边与中间淡 水集水管联接，再卷绕一 起。 含盐水由一端流入导流 隔网，从另一端流出，透 过膜的淡化水沿多孔支撑 材料流动，由中间集水管 引出。
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中空纤维式装置是把一束外径50～100μ m、壁厚 12～25μ m的中空纤维弯成U形，装于耐压管内，纤维 开口端固定在环氧树脂管板中，并露出管板。透过纤 维管壁的淡化水沿空心通道从开口端引出。该装置特 点是，膜的装填密度最大而且不需外加支撑材料。 两种装置的优缺点？？？
目前反渗透装置有板框式、管式、卷式和中空纤维式4种类型。 卷式、中空纤维式膜组件(元件)由于膜的充填密度大、单位 体积膜组件的处理量大，常用于大水量的脱盐处理；而对含悬 浮物、粘度较高的溶液，则主要采用管式及板式膜组件。 工业上应用最多的是卷式和中空纤维式膜组件，它占据了绝 大多数天然水的脱盐和海水淡化市场。其中卷式膜组件是在天 然水脱盐中使用最广泛的反渗透组件。