膜元件基础知识资料
膜元件的相关知识
渗透压可用下式计算π=cRT式中π—渗透压,kPa;C—浓度差,mol/L;R—气体常数,等于8.135J/(mol.K)T—热力学温度,K。
上式是通过热力学定律推导出来的,因此只对极稀薄溶液才是准确的,c为水中离子的浓度,若为非电介质则为分子的浓度.各种盐溶液在含量为1000mg/L,温度25℃时的渗透压如下:氯化钠约为77.5kPa;硫酸钠约为41.2kPa;硫酸镁约为24.5kPa;氯化钙约为56.9kPa;氯化镁约为65.7kPa反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。
它能在外加压力作用下使水溶液某一些组分选择性透过,从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。
反渗透膜性能要求和指标为适应水处理应用的需要，反渗透膜必须具有应用上的可靠性和形成规模的经济性，其一般要求如下（1）对水的渗透性要大，脱盐率要高。
（2）具有一定的强度和坚实程度，不致因水的压力和拉力影响变形、破裂。
膜的被压实性尽可能最小，水通量衰减小，保证稳定的产水量。
（3）结构要匀称，能制成所需要的结构。
（4）能适应较大的压力、温度和水质的变化。
（5）具有好的耐温、耐酸碱、耐氧化、耐水解和耐生物污染侵蚀性能。
（6）使用寿命要长。
（7）成本要低。
在选择膜时或使用膜前应该了解哪些内容膜的使用者在选择膜时或使用膜前应该了解并掌握如下膜的物理、化学稳定性和膜的分离特性指标。
（1）膜的化学稳定性膜的化学稳定性主要是指膜的抗氧化性和抗水解性能，这既取决于膜本身的化学结构，又与要分离流体的性质有关。
通常水溶液中含有如次氯酸钠、溶解氧、双氧水和六价铬等氧化性物质，它们容易产生活性自由基并与高分子膜材料进行链引起反应和链转移反应，造成膜的氧化，影响膜的性能和寿命。
另外，膜的水解与氧化是同时发生的，当制膜用高分子主链中含有水解的化学基团—CONH—，—COOR—，—CN2—O—等时，这些基团在酸或碱的作用下，易产生水解反应，使膜的性能受到破坏。
反渗透基础知识
8、进水隔网厚度的影响：
优点：膜元件初始压力差低，可以容纳更多的污染物，化学清洗周期更长；膜元件污染后，化学清洗周期短，易于清洗干净 缺点：给水隔网越厚意味着更小的膜面积，单位面积上的水通量更大；需要更大的切向流速来保证紊流和降低边界层效应；以
上情况均有可能导致膜表面的污染速度增加。
三、反渗透系统设计
1、操作压力的影响 ：
水通量的增加与压力成正比。 脱盐率同样和压力成正比，但是不同用途膜元件的脱盐率随压力的变化趋势是不同的。 原则上说，膜元件的分离层越致密，脱盐率随操作压力的正比变化越不显著，这时脱盐率基本保持一个定值（例如：海水化 反渗透膜元件SWC®系列），当膜元件的分离层比较疏松时，操作压力对于脱盐率的影响较大（例如：超低压大通量反渗透膜元 件ESPA®系列）。
1、美国海德能公司产品简介
RO膜元件类型 低压高脱盐 超低压大通量 增强型低污染 电中性低污染 海水淡化 特殊用途正电荷膜 NF膜元件类型 超低压 ESNA 高耐氯脱色 CPA2 ESPA1 PROC10 LFC1 SWC3+ LFC2 CPA3 ESPA2 LFC3 SWC4+ CPA3-LD CPA4 ESPA2+ ESPA4 LFC3-LD SWC5
脱盐率， %
99.6
产水量， m 3/d
脱盐率， %
3、给水含盐量的影响：
在一定的压力下，当给水中的含盐量增高时产水量就会减少。这是因为给水的渗透压变高，有效压力随之降低的缘故。 脱盐率受含盐量影响也非常大，对除海水淡化膜以外的反渗透膜来说，通常当含盐量增高时脱盐率会下降。当进水含盐量在非 常的一个范围时，随着含盐量的增加，脱盐率会稍许增加。海水淡化反渗透膜元件不同，由于海水淡化反渗透膜更加致密，在给 水含盐量高时，脱盐率会下降得非常缓慢。
膜基础知识
膜的分类1. 按膜结构分类液膜：按制膜材料形态来分类的一种，即以液态物质为分离介质形成的膜，亦叫液相膜或液膜。
这种膜可以把两种气相，气液两相或两相不互溶的液体进行分隔和促进分离，如乳化液膜和支撑液膜。
固膜：按制膜材料形态来分类的一种以固态物质为分离介质制成的膜，亦叫固相膜或固体膜。
对称膜：一般指膜的各部分具有相同的特性，其孔结构不随深度而变化的膜。
膜的厚度范围为10～200um。
非对称膜：由同种材料制成的，一层为致密分离层，其厚度通常为0.1～0.5um另一层或多层(如无机膜)为支撑层(其厚度为5～10um)。
2. 按化学组成分类不同的膜材料具有不同的化学稳定性、热稳定性、机械性能和亲和性能，对于不同的分有机膜：以有机高分子聚合物为材料制成的具有分离功能的渗透膜。
这类膜的优点是容易加工成型，成本低。
其缺点是在高温，高压和有强吸附组分下，性能不稳定。
无机膜：以无机材料为分离介质制成的具有分离功能的渗透膜，如金属膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金属配合物膜、分子筛复合膜、沸石膜和玻璃膜等，它具有化学稳定性好、耐高温、孔径分布窄和分离效率高等特点，可用于气体分离等。
纤维素类是应用最早，也是应用最多的膜材，它主要用于渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜、透析膜中，在气体分离膜和渗透蒸发中也有应用。
由于在较高温度、酸性和碱性条件下纤维素膜易水解，此外易被许多微生物分解，所以纤维素膜的耐久性较差。
金属膜：以金属材料，如钯、银为介质制成的具有分离功能的渗透膜。
可利用其对氢的溶解机理制备超纯氢和进行加氢或脱氢膜反应。
3. 按分离机理分类：根据分离机理，膜大致分为多孔膜、无孔膜和载体膜，多孔膜在处理溶液时根据颗粒大小进行分离，主要用于超滤和微滤；无孔膜利用分离体系中各组分溶解度或扩散系数的差异进行分离，主要用于气体分离、透析、蒸汽渗透等过程；载体膜是通过载体分子对某组分4. 按几何形状分类无论在实验室还是在工业生产中，膜都被制成一定形式的组件作为膜分离装置的分离单元。
《薄膜基础知识》.(DOC)
第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识 (1)一．软包装之薄膜的定义 (1)二．塑料阻透性技术介绍 (2)1.塑料的阻透性 (2)2.透过系数 (2)3.常用中高阻透性塑料的透过系数 (2)4.名词解释 (2)5.塑料阻透方式 (3)6.多层复合材料的阻透性公式： (3)7.多层共挤出复合的方式 (3)8.国内外较普遍的阻透复合方式 (4)9.中、高阻隔复合材料的标准 (4)10、无菌包装的物理性能和机械性能指标 (4)三、复合包装材料 (4)四、多层复合技术 (6)五、多层共挤复合高阻隔薄膜 (7)七、常用的阻隔材料 (9)八. 应用实例 (10)十一、塑料的热封性 (12)第二部分共挤吹膜的生产、工艺技术和应用 (12)第一章基本原料介绍 (12)一、常用塑料包装材料简介 (12)二．粘合树脂的介绍（常用粘合性聚合物） (18)1、酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称EV A改性粘合树脂） (18)2、酸酐改性的线形低密度聚乙烯聚合物（简称LLDPE粘合树脂） (19)3、酸酐改性的聚丙烯聚合物（简称PP粘合树脂） (19)4、酸酐改性的高密度聚乙烯聚合物（简称HDPE粘合树脂） (19)5、乙烯和甲基丙烯酸酯的共聚物（主要用于涂布）略 (19)6、粘结性树脂的性能及其在共挤复合中的应用 (20)第三部分塑料原料名称中英文对照表 (21)第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识一．软包装之薄膜的定义在国家包装通用术语（GB4122—83）中，软包装的定义为：软包装是指在充填或取出内装物后，容器形状可发生变化的包装。
用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。
一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。
塑料薄膜透明、柔韧，具有良好的耐水性、防潮性和阻气性、机械强度较好，化学性质稳定，耐油脂，易于印刷精美图文，可以热封制袋。
它能满足各种物品的包装要求，是用于包装易存、易放的方便食品，生活用品，超级市场的小包装商品的理想材料。
薄膜知识点汇总参考资料
第一章 1.真空的定义及其度量单位 概念：利用外力将一定密闭空间内的气体分子移走，使该空间内的气压小于 1 个大气压，则该空间内的气体的物理状态就被称为真空。
真空，实际上指的是一种低压的、稀薄的气体状态。
目前标准大气压定义：0摄氏度时，水银密度13.59509g/cm 3， 重力加速度 980.665cm/s 2时，760 mm 水银柱所产生的压强为1标准大气压。
1atm=1.01*105Pa=760Torr=1.0133*106 微巴 低真空 105-102 气态空间近似为大气状态，分子以热运动为主，分子之间碰撞频繁。
低真空，可以获得压力差而不改变空间的性质。
中真空102-10-1 中真空，气体分子密度与大气状态有很大差别。
气体分子的流动从黏滞流状态向分子状态过渡，气体对流现象消失。
气体中带电离子在电场作用下， 产生气体导电现象。
（离子镀、溅射镀膜等气体放电和低温等离子体相关镀膜技术） 高真空10-1-10-5 容器中分子数很少，分子平均自由程大于一般容器的线度，分子流动为分子流，分子与容器壁碰撞为主，在此真空下蒸发材料，粒子将按直线飞行。
（拉制单晶、表面镀膜、电子管生产） 超高真空 10-5-10-9 气体分子数更少，几乎不存在分子间碰撞，此时气体分子在固体表面上是以吸附停留为主。
入射固体表面的分子数达到单分子层需要的时间也较长，可以获得纯净表面。
（薄膜沉积、表面分析…) 极高真空 《10-9 气体分子入射固体表面的频率已经很低，可以保持表面洁净。
适合分子尺寸加工及纳米科学的研究。
理想气体状态方程： 1. 最可几速率 讨论速度分布Tn P k =T m PV R M=M RT M RT m kT v m 41.122===2. 平均速率 计算分子运动平均距离 M RT M RT m kT v a 59.188===ππ2.每个气体分子在与其它气体分子连续2次碰撞之间运动经历的路程称为分子自由程。
反渗透基础知识
2、给水流量的影响：
Ø 给水流量对产水量和脱盐率同样存在影响，只是这种影响比较缓和，并不剧烈。随着给水流量的 增加，膜表面的流速也增大了，这使得压力随之上升，同时由于流速的升高减少了膜表面的浓差极 化，从而提高了脱盐率。
60. 0
100. 0
50.0
100. 0
产 水量 ，m 3/ d 脱盐 率，%
3 Streams
Permeate
Concentrate
二、影响膜性能的主要参数
1、操作压力的影响 ：
Ø 水通量的增加与压力成正比。
Ø 脱盐率同样和压力成正比，但是不同用途膜元件的脱盐率随压力的变化趋势是不同的。
原则上说，膜元件的分离层越致密，脱盐率随操作压力的正比变化越不显著，这时脱盐率基本保持一个定值（例如：海水化 反渗透膜元件SWC®系列），当膜元件的分离层比较疏松时，操作压力对于脱盐率的影响较大（例如：超低压大通量反渗透膜元 件ESPA®系列）。
B —— 膜的盐透过常数； ΔC —— 盐浓度差（盐的扩散驱动力）。
从式（膜3.的4）透和盐（量3与.5）膜可两以侧看的出浓，度对差于成一正个比已，知与的操平作膜压来力说无：关
① 膜的水通量与总驱动压力差成正比；
5、透过液②的膜盐的透浓盐度量与：膜反两渗侧透的膜浓的度盐差量成和正水比量，的与比操作压力无关。
SWC5
山东青岛黄岛电厂 II 期
10 000
SWC5
山东青岛黄岛电厂 I 期
3 000
SWC3+
表 LFC®系列和 PROCTM 系列膜元件的主要业绩
用户
产水量，m3/d
膜元件型号
山东滨州魏桥创业集团
Kranji，新加坡 Bedok，新加坡 河北唐山国丰钢铁
薄膜基础知识
第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识1一．软包装之薄膜的定义1二．塑料阻透性技术介绍21.塑料的阻透性22.透过系数23.常用中高阻透性塑料的透过系数24.名词解释25.塑料阻透方式36.多层复合材料的阻透性公式：37.多层共挤出复合的方式38.国内外较普遍的阻透复合方式49.中、高阻隔复合材料的标准410、无菌包装的物理性能和机械性能指标4三、复合包装材料4四、多层复合技术6五、多层共挤复合高阻隔薄膜7七、常用的阻隔材料9八. 应用实例9十一、塑料的热封性11第二部分共挤吹膜的生产、工艺技术和应用12第一章基本原料介绍12一、常用塑料包装材料简介12二．粘合树脂的介绍（常用粘合性聚合物）181、酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称EVA改性粘合树脂）182、酸酐改性的线形低密度聚乙烯聚合物（简称LLDPE粘合树脂）183、酸酐改性的聚丙烯聚合物（简称PP粘合树脂）194、酸酐改性的高密度聚乙烯聚合物（简称HDPE粘合树脂）195、乙烯和甲基丙烯酸酯的共聚物（主要用于涂布）略196、粘结性树脂的性能及其在共挤复合中的应用19第三部分塑料原料名称中英文对照表20第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识一．软包装之薄膜的定义在国家包装通用术语（GB4122—83）中，软包装的定义为：软包装是指在充填或取出内装物后，容器形状可发生变化的包装。
用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。
一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。
塑料薄膜透明、柔韧，具有良好的耐水性、防潮性和阻气性、机械强度较好，化学性质稳定，耐油脂，易于印刷精美图文，可以热封制袋。
它能满足各种物品的包装要求，是用于包装易存、易放的方便食品，生活用品，超级市场的小包装商品的理想材料。
以塑料薄膜为主的软包装印刷在包装印刷中占有重要地位。
据统计，从1980年以来，世界上一些先进国家的塑料包装占整个包装印刷的32.5%～44%。
光学薄膜复习要点
光学薄膜复习要点第四章光学薄膜的制造工艺1.光学薄膜器件的质量要素光学性能:●膜层厚度d●膜层折射率n折射率误差的三个主要来源：------膜层的填充密度(聚集密度)------膜层的微观组织物理结构------膜层的化学成分机械性能:硬度:膜层材料的本身硬度和膜层内部的填充密度牢固度：是指膜层对于基底的附着力、黏结程度膜层与基底之间结合力的性质（范德华力、分子间作用力、经典吸引）成膜粒子的迁移能环境稳定性：希望薄膜器件的光学性能和机械性能在经历恶劣环境较长时间后仍然不变。
恶劣环境：盐水盐雾、高湿高温、高低温突变、全水浴半水浴、酸碱腐蚀提高方法:1.选用化学稳定性好的材料2.制作结构致密无缝可钻的膜层后果：1.结构致密:酸碱盐水对膜层的腐蚀为单一面腐蚀，速度慢，耐久性强2. 结构疏松：酸碱盐水对膜层的腐蚀是深入内部的体腐蚀，速度快，耐久性差。
填充密度:膜层的实际体积与膜层的几何体积之比。
后果：高的填充密度对应着优良的机械性能和光学性能的环境稳定性。
低：机械性能：膜层与基底之间吸附能小，膜层结构疏松牢固度差膜层表面粗糙，摩擦因数较大，抗摩擦损伤能力差非密封仪器内部，面腐蚀变为深入内部的体腐蚀光学性能：光线在粗糙表面散射损大空隙对环境气体的吸收导致膜层的有效光学厚度随环境、温度的变化而变化。
折射率不稳定。
提高膜层的填充密---基片温度、沉积速率、真空度、蒸汽入射角、离子轰击影响膜层质量的工艺要素：1.真空镀制光学薄膜的基本过程清洗零件---清洁真空室/装零件---抽真空和零件加温---膜厚仪调整---离子轰击---膜料预熔---镀膜---镀后处理---检测。
2.影响薄膜器件质量的工艺要素及其作用机理●真空度:影响折射率，散射，机械强度，不溶性后果:真空度低，使膜料蒸汽分子与剩余气体分子碰撞的几率增加，蒸汽分子的动能大大减小，与基片的吸附能间隙，从而导致沉积的膜层疏松，机械强度差，聚集密度低，化学成分不纯，膜层折射率，硬度变差。
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到B组=20
流量= 40 m3/h 膜元件
A组系统回收率= 50 % 膜元件回收率= 11.7 % 膜元件末端流量= 18.75 m3/h
第一部分
一．反渗透膜 二．膜元件
回顾
五．产水背压 六．错流过滤 七．浓差极化 八．回收率
三．膜组件
四．膜装置
第二部分
HSRO-390FF膜元件
1 2 3 HSRO-390FF含义 HSRO-390FF产品规范 HSRO-390FF热消毒
FF (Full Fit)
充满外壳卫生型元件
HSRO-390FF产品规范
产品名称 有效膜面积 ft2 (m2) 运行压力 psi (bar) 产 水 量 稳定脱盐率 gpd (m3/d) Cl-％
HSRO-390-FF
390 (36)
150 (10.3)
9,000 (34)
99.5
1. 单只元件的最小脱盐率98.0%。 2. 产水量和脱盐率是基于测试条件：2000ppm NaCl，压力 为上表值，25º C，15%回收率。 3. 元件投运前必须进行稳定性处理，在此过程中，会出现一 次性的通量下降。上表的规范值为经过稳定处理后的性能 数据。 4. 单只元件的产水量会在20％范围内变化。
HSRO-390FF运行极限值
膜的类型………………………… 聚酰胺复合膜 最高运行温度………………………………45oC 最高热消毒温度(1.75bar，25psi) …… 85oC 最高运行压力……………………600psi(41bar) 最大压差 ……………………… 15psi(1.0bar) 连续运行pH范围 …………………………2－11 短时清洗pH范围(30分钟) ………………1－12 最大给水污染指数…………………………SDI 5 最大给水浊度………………………………1NTU 游离氯容忍量 …………………………< 0.1ppm
膜元件基础知识
研发部：尹海亮
培训大纲
1 2
膜元件结构及相关概念
HSRO-390FF膜元件
Page
2
第一部分
膜元件结构及相关概念
1 2 3
反渗透膜
膜元件 膜组件
5 6
产水背压 错流过滤
7
8
浓差极化
回收率
4
膜装置
反渗透膜
允许溶剂分子透过而 不允许溶质分子透过的一 种功能性的半透膜称为反 渗透膜。 聚酯材料增强无纺布，约 120m厚； 聚砜材料多孔中间支撑层， 约40m厚； 聚酰胺材料超薄分离层， 约0.2m厚。
回收率
指膜系统中给水转化为产水或透析液的百分率。
公式：
回收率 =
透析液流量 进水流量
错流过滤和回收率
切向流速
进水 浓水
产水
进水 浓水
错流过滤 首先，切向流速能使原水中的污染物随浓水排出; 其次，切向流速能产生紊流破坏膜表面的浓差极化层; 因此，我们需要保证单只膜元件回收率不超过15%;
4
5
HSRO-390FF运行极限值
HSRO-390FF其它信息
HSRO-390FF命名
HSRO
Heat Sanitizable Reverse Osmosis 热消毒元件 390平方英尺 膜元件直径 －25：2.5英寸
390
－40：4.0英寸
－80 ： 8.0英寸 膜元件长度 －21：21英寸 －40：40英寸
产水背压
如果产水管线在运行和系统停机时带压，膜元件 就可能会遭遇静态的产水背压。 为了避免膜元件因背压产生膜片复合层的剥离破 坏，任何情况下，净背压不得高于0.3bar(5psi) 什么情况下会出现产水背压？ 自然渗透、突然停机、憋压、系统设计不合理等
错流过滤
浓差极化
在反渗透过程中，由于膜的选择渗透性，溶 剂从高压侧透过膜，而溶质被膜截留，其浓度在 膜表面处升高，同时发生从膜表面向水体的回扩 散。当这两种传质过程达到动态平衡时，膜表面 处的浓度C2高于主体溶液浓度C1，这种现象叫 浓差极化。 C2 /C1 称为浓差极化度。
回收率（无回流）
进料=40 进膜=40 透析水=20
到B组=20
流量= 40 m3/h 膜元件
A组系统回收率= 50 % 膜元件回收率= 50 膜元件末端流量= % m3/h
2.5
回收率（有回流）
进料=40 进泵=170 进膜=170
透析水=20
浓水=150
RECIR超薄分离纺 聚纺支撑纺
膜元件
将反渗透或纳滤膜膜片与进水流道网格、 产水流道材料、产水中心管和抗应力器等用胶粘 剂等组装在一起，能实现进水与产水分开的反渗 透或纳滤过程的最小单元称为膜元件。
膜元件示意图
膜组件
膜元件安装在受压力的压力容器外壳内构成膜组件
膜装置
由膜组件、仪表、管 道、阀门、高压泵、 保安滤器、就地控制 盘柜和机架组成的可 独立运行的成套单元 膜设备称为膜装置。
HSRO-390FF 其它信息
元件一旦浸湿，即应始终保持湿润。 如果不严格遵守技术公告中的设计导则和运行极限值，有 限质量保证将失效。 在系统停机、运输、贮存期间，为了防止微生物滋长，将 膜元件浸没于保存液中。标准的保存液含1.5%(重量)的亚 硫酸氢钠(食品级)。 元件至少需使用6小时后方可用甲醛消毒杀菌。如果在6 小时内使用甲醛，可能导致通量损失。 该膜对氯(次氯酸盐)的短期攻击有一定抵抗力，但连续接 触会破坏膜，故而应避免。 客户应全面负责不兼容的化学药品和润滑剂对元件产生的 影响。使用不兼容的药品将使有限质量保证失效。 始终避免产品水侧产生背压。
HSRO-390FF的热消毒
HSRO热消毒卷式元件在首次使用前应用热水进 行热稳定处理。 热消毒控制条件同热稳定处理。
合适的热稳定（热消毒）步骤如下：
HSRO-390FF的热消毒
1. 在低压低流量条件下用适当质量的净化水冲洗。 2. 在很低压力下用热水作循环处理，水温小于等于45oC， 温水循环，最大压力45psi(3bar)，膜两侧压差必须小于 25psi(1.7bar)。 3. 将热水输入系统中，直至温度升至80oC。（升温小于 4oC/min) 4. 当使用水温为45oC或高于45oC的温水或热水时，膜两侧 的压差必须小于25psi(1.7bar)。 5. 保温60～90分钟。 6. 让系统将温度降到45oC以下。（降温小于4oC/min) 7. 在很低压力下用适当质量的净化水冲洗，最大压力 45psi(3bar)，膜两侧压差小于25psi(1.7bar) 。