反渗透的原理及其应用

影响反渗透性能的因素
产水通量和脱盐率是反渗透过程中的关键参数，针对特定系统条件，水通量和脱盐率主要受压力、
温度、回收率、进水含盐量和pH值的影响。
基本关系式
1、产水率：QW＝KW×A×（△P－ △π）/d QW — 产品水流量 KW — 温度校正系数（取决于膜的类型和温度） A — 膜表面积 △P — 膜两侧的压力 △π — 膜两侧的渗透压 d — 膜厚度
优先吸附—毛细孔流理论
索里拉金等人提出了优先吸附——毛细孔流理论
溶解-扩散理论
Lonsdale和Riley
O
O
膜 的 表 面O 层
O
H2
C
O
HO
H2
C
O
HO
H2
C
O
HO
H2
C
O
HO
H
H
O
氢键理论
H
H
H
H
H
H
O
O
O
H
H
H
H
O
O
杂质等离子
H
H
O
O
C
H2C
C
H2
C
O
CH
O
CH
O O
C
H2C
C
H2
C
O
CH
H2O
膜元件
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。
预处理
l）调整和控制pH值及进水温度，根据反渗透膜允许使 用的温度和pH值范围。 2）去除水中0.3～1µm以上的悬浮固体及胶体，用混凝 沉淀和精密过滤相结合工艺,用5～ 25 µm过滤介质， 去除水中悬浮固体。 3）去除可溶性、胶体状和悬浮性有机物，采用氯或次 氯酸钠氧化可有效地也可根据有机物的种类采用活性 炭去除。
常见的预处理方法的选择
• 1. 化学氧化 功能：利用强氧化剂分解水中有机污染物的一种化学处理方法。 常用氧化剂：氯气、次氯酸钠、二氧化氯、高锰酸钾
H2O Na Cl
H2O Na Cl H2O Na Cl
Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl
{ Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl
纯水界面 H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O
膜元件
H2O H2O
RO原理简介
75％回收率 90％ 脱盐率
给水
100 m3/ h
100 mg/l 钙离子
浓 25 m3/ h 水
360 mg/l 钙离子
产水 75 m3/ h
10mg/l 钙离子
反渗透－分离机理
氢键理论
Reid）等人提出的 ，基于一些离子和分子能够通过膜的 氢键的结合而发生联系，从而通过这些联系发生线形排列 型的扩散来进行传递
O
CH
O
O
C
H2C
C
H2
C
O
CH
O
CH
O O
C
H2C
C
H2
C
O
CH CH
O
O
H2O H2O H2HO2O H2O
O
O
H
H
O
O
O
H
H
O
O
O
H
H
O
O
O
H
H
O
H2O H2O
C
H2 C
C
O
H2 C
CH2
C H
O
C
O
C
OH
CH
C
O
H2
C
C
O
H2 C
CH2
C HBiblioteka OCOC
OH
CH
C
O
H2
C
C
O
H2 C
CH2
C H
给水 q V,f ,c f
产品水 q V,p ,c p
浓
水
q V,b ,c b
反渗透的基本原理
渗透压的计算：渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度而与半透膜本身无关。 计算公式如下（仅适用于稀溶液）：
π＝CRT π— 渗透压（kg/cm2） C — 离子浓度（摩尔/升） R — 气体常数（等于0.082升·大气压/摩尔·°k） T — 绝对温度（°k） 如计算3％NaCL（近于海水）在25℃时的渗透压： C=（30/58.5）×2＝1.026摩尔/升 π＝CRT＝1.026×0.082×（273＋25）＝24.4 （kg/cm2）
反渗透的原理及其应用
1
工作原理
2
反渗透的基本原理
3
分离机理
4
影响反渗透性能的因素
5
膜分离技术特点
6
膜的分类
7
膜分离技术的应用
01~05 06~08 09~12 13~15 16~20 21~25 26~32
目
录
CONTENTS
纯 水
盐溶 液
半透 膜 (a) 渗透
反渗透工作原理
纯 水
盐溶 液
半透 膜 (b) 渗透 平衡
2、盐通量：QS＝KS×A×△C/d QS — 盐通量 KS — 盐透过系数（取决于膜的类型和温度） A — 膜表面积 △C — 膜两侧的浓度剃度 △π — 膜两侧的渗透压
影响反渗透性能的因素
进水压力对通量和脱盐率的作用
脱盐率
产水通量 压力
增加盐浓度对通量和脱盐率的影响
脱盐率
水通量 原水浓度
进水温度对通量和脱盐率的作用
O
C
O
C
OH
CH
C
O
H2
C
C
O
H2 C
CH2
C H
O
C
O
C
CH
O
OH
H2O H2O
H2O
O
O
膜 的 表 面 O 层
O
优先吸附—毛细孔流理论
压力
Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl
Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl H2O Na Cl
主体溶液 Na Cl
渗透 压
外加压力
纯 水
盐溶 液 半透 膜 (c) 反渗 透
•
反渗透：当在浓溶液 上加压力，且该压力 大于于渗透压时，浓 溶液中的水就会通过 半透膜流向稀溶液， 使得浓溶液的浓度更 大，这一过程是渗透 的相反的程。
• 渗透：水从稀溶液 一侧通过半透膜向 浓溶液一侧自发流 动的过程。
反渗透的简单流程图
脱盐率(恒定通量)
产水通量(恒定压力) 温度
增加回收率对通量和脱盐率的影响
脱盐率 水通量
回收率
影响反渗透性能的因素
脱盐率
增加 有效压力⇑
温度⇑ 回收率⇑ 进水含盐量⇑
水通量
pH 值
产水量 ⇑ ⇑ ⇓ ⇓
透盐率 ⇓ ⇑ ⇑ ⇑
反渗透原理
1、反渗透装置重要指标水的回收率 Y (以％表示)：
Y= q V,p ×100% q V,f
q V,f q V,p
给水流量， m3/ h 产水流量， m3/ h
2、反渗透装置重要指标水的脱盐率 SR (以％表示)：
SR= c f－ c p ×100% 或 SR= c fA－ c p ×100%
cf
c fA
c f ，c p
分别为给水和产水的浓度，mol/ L
c fA
平均给水浓度，mol/ L
预处理
• 4)要控制水的回收率（为防止在膜表面形成硬垢）； 或将进水pH值调整在5～6，以控制水中碳酸钙及磷酸 钙的形成；亦可采用石灰法去除水中的钙盐；可借助 投加六偏磷酸钠防止硫酸钙沉淀。
• 5) 细菌、藻类、微生物易使膜表面产生软垢，用消 毒法抑制其生长。
• 6)超滤也可作为反渗透的预处理法以去除水中的油、 胶体、微生物等物质。