纳滤反渗透膜分离实验上课讲义
(完整版)反渗透培训
错流过滤与死端过滤
压力
进料液
浓缩液
进料液 压力
透过液
错流过滤
透过液
死端过滤
❖ 浓差极化
❖ 在系统运行时，由于膜表面的浓缩水和给水之间往 往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度，这 种现象叫浓差极化。
❖ 浓差极化将引起出口水质变差，加大膜表面难溶 盐的沉积。损害膜的致密层。
❖ 防止方法：加强运行间的冲洗；提高系统的流速； 降低压力；使水流保持紊流状态。
•正常运行 •水反洗 •加药反洗 (CEB) •化学清洗
❖ 在运行中，固体颗粒物在膜表面积累。因此，需要过滤 后的水对膜进行短时间的反洗或清洗，以恢复膜的性能。 通常系统自动控制程序被设置成每隔15~60分钟便对超滤 膜进行约60秒钟的反洗，有时加入次氯酸钠 (10~50ppm) 进行反洗以对膜进行灭菌消毒。为了达到清洁膜表面的最 佳效果，超滤膜的冲洗过程有几个步骤： 水反洗 ：上反洗
超滤的截留范围
原料液 原料流量
截留率=0% 截留率=部分
压力
悬浮固体 胶体 大分子物质
截留率=100%
渗透液
水 盐 可溶性固体
BOD COD 小分子
非对称膜
单个超滤膜元件的过滤方式
内压操作的过滤方式
过滤过程
Pf
原水
透过水
透过水
反洗过程
反洗水 Pb
中空丝膜 浓缩水
反洗水
反洗排水
超滤膜系统的运行方式
加氯 反洗进水
化学清洗模式 • 化学清洗 (清洗液自进水 侧,关闭透水侧阀门,主要清 洗内壁).
空气
进水 清洗进水
过滤水 清洗出水
反洗出水 排水
超滤系统的化学清洗流程
纳滤(NF)PPT优秀课件
dc dx
+ (1-σ)Jvc
截留率： R=1 ccm p=σ1(-1F-F σ)
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2、电荷模型
又可分为空间电荷模型和固定电荷模型
固定电荷模型假定膜是均质无孔的，在膜中的固定 电荷分布是均匀的，它不考虑孔径等结构参数，认 为离子浓度和电势在传质方向上具有一定的梯度。 该模型首先用于离子交换膜，随后用来表征荷电型 RO和NF膜的截留特性和膜电位。
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唐南平衡( Donnan equilibrium)
对于渗析平衡体系，若半透膜一侧的不能透过 膜的大分子或胶体粒子带电，则体系中本来能自由 透过膜的小离子在膜的两边的浓度不再相等，产生 了附加的渗透压，此即唐南效应或称唐南平衡。具 体地说：若一侧为NaCl溶液(下称溶液1)，其离子能 自由透过膜；另一侧为NaR溶液(下称溶液2)，其中 R-离子不能透过膜。在两溶液均为稀溶液时，可以 其离子活度视作离子浓度。于是在平衡时，
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第五节 NF膜的污染及清洗 待在《极化现象与膜污染化学》专
题（一节）集中介绍
29
第六节. 纳滤技术的应用
Ⅰ、在水处理方面的应用 膜法软化水是NF膜的最重要的
工业应用之一。NF膜一般可用于去除Ca2+、Mg2+等硬度成 分、三卤甲烷中间体（致癌物的一种前驱物）、异味、色度 、农药、可溶性有机物及蒸发残留物质，并在低压下实现水 的软化及脱盐。
经典热力学也不适用于描绘生命体系，在这些体系中的 特征是以物质流和能量流表示平衡，且物质流和能量 流不仅在体系内部，也涉及体系和环境之间。
非平衡热力学或称不可逆热力学是较近期发展的，它扩 充了经典热力学的原理，以不可逆物质和能量流为特 征以表示平衡，引入了“时间”参数来处理流率。
膜过程课件纳滤(NF)
将铸膜液直接刮到基膜上，并借助外力将铸膜液轻轻压入基 膜的大孔中，再利用相转化法制成膜。
② 界面聚合法
这种方法是目前世界上最有效的制备纳滤膜方法，也是工业 生产中产量最大、品种最多的方法。该方法是利用界面聚合原 理，使反应物在互不相容的两相界面发生聚合成膜。一般方法 是用微孔基膜吸收溶有单体或预聚体的水溶液，沥干多余铸膜 液后，再与溶有另一单体或预聚体的油相接处一定时间，反应 物就在两相界面处反应成膜。
✓ 超低压大通量，即在超低压 下（ 0.1Mpa）仍能工作， 并有较大的通量。
料液
-
－＋
带负电荷的膜
透过通量
纳滤膜的一个很大特征是膜表面或膜中存在带电基 团，因此纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和 电荷效应。
分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留， 反之则透过，这就是膜的筛分效应。
膜的电荷效应又称为Donnan效应，是指离子与膜所 带电荷的静电相互作用。大多数纳滤膜的表面带有 负电荷，能阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较 低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。
2. 共混法
将两种或两种以上的高聚物进行液相共混，在 相转化成膜时，由于他们之间以及他们在铸膜液中 溶剂与添加剂的相容性差异，影响膜表面网络孔、 胶束聚集体孔及相分离孔的孔径大小及分布，所以 通过合理调节铸膜液中各组分的相容性差异及研究 工艺条件对相容性的影响，可制备具有纳米级表层 孔径的合金纳滤膜。
纳滤
随着膜技术的发展，反渗透膜技术趋于成熟。但 反渗透膜对离子的截留没有选择性，使得膜的操作压 力较高，膜通量受到限制。而超滤膜截流的有机物相 对分子量较大
纳滤是始于20世纪80年代末，介于反渗透和超滤 之间的新型分离技术；膜的截留率大于90%的最小分子 约为１nm,故称之为纳滤膜。
反渗透系统操作说明书培训课件教材1
反渗透系统操作说明书培训课件教材1反渗透系统操作说明书培训课件教材1一、引言反渗透系统是一种应用于水处理领域的膜分离技术，通过高压作用下，将水中溶质和溶解离子与水分离，从而使得水被净化。
反渗透系统在工业、农业和家庭中均有广泛应用，因此对于操作人员来说，了解反渗透系统的操作是非常重要的。
二、操作前的准备工作1.确认系统的工作原理和操作流程。
2.确保系统的设备和部件完好无损，无漏水现象。
3.确认系统的运行参数，如水量、压力等。
三、系统的启动与停止1.启动：a.打开系统进水阀，使得进水进入系统。
b.打开循环泵，使得水在系统内循环。
c.将系统的压力调整到设定值。
d.正常工作后，逐步增加产水量，直到达到设定值。
2.停止：a.关闭系统进水阀，停止供水。
b.关闭循环泵，停止水循环。
c.降低系统压力至零。
d.关闭系统排水阀，排尽系统内的水。
四、常见故障及解决方法1.滤芯堵塞：a.检查滤芯是否需要更换或清洗。
b.清洗滤芯，移除堵塞物。
c.更换滤芯，确保系统正常运行。
2.压力过高：a.检查进水阀门是否完全打开。
b.检查滤芯是否堵塞。
c.检查泵的运行状态，是否正常工作。
d.检查管道是否漏水或堵塞。
3.产水量不稳定：a.检查进水阀门的开启程度。
b.检查泵的运行状态，是否正常工作。
c.检查系统内部的漏水情况，并及时修复。
五、注意事项1.定期维护系统，进行滤芯的更换和清洗。
2.注意检查系统的运行参数，如压力、温度等。
3.如需停机维护时，请提前通知相关人员，并采取相应的安全措施。
4.不得擅自改变系统的工作参数，以免影响系统的正常运行。
5.对于有故障的系统，及时报告并采取措施进行修理。
六、总结反渗透系统的操作是一项重要的任务，正确地操作系统能够确保系统的高效运行并保证水处理的质量。
通过对系统的准备、启动、停止和常见故障的解决方法的了解，能够更好地应对各种情况，并及时修复系统故障，保证系统的稳定运行。
操作人员应根据该操作说明书进行培训，通过实践操作加深对系统操作的理解和熟悉度。
反渗透膜技术ppt课件
全 受 到 严 重 后臭氧 过滤
的威胁
混凝沉淀 前臭氧
原水
0
预臭氧
预氯 化
20
生物稳定性 40
60
80
100 120 140
AOC (µg/L)
有机物
三卤甲烷生成潜能
400
二月 四月
300
200
100
0
源水
砂滤后
臭氧后
碳滤后
消毒副产物
饮用水
致病微生 物
嗅味有机物和抗生素，内分泌 干扰物
DBPFPug/ L
藻类：藻类的大量生长，会分泌出新陈代谢产物，即藻类有机物，这类有机 物也是消毒副产物，此外，藻类的生长会产生许多嗅味有机物，使水体产生 异味异嗅。藻类还会产生藻毒素，这是一种致癌物。
内分泌干扰物：在水中的含量极低，痕量级有机物。主要危及人的生殖系统. 如农药类，双酚A等。
医药品以及个人护理品（PPCP）：2000年以来受到关注的新型化学污染物 。 化妆品，抗生素等。
0.1 90%
自来水超标的指标主要是有机物，浊度，铁和锰，这是二次污染所造成的特点。
二次污染与管网水的生物稳定
二次污染：虽然出厂水的水质达标，但经过城市管网到达水龙头时，水质会 恶化，这是由于二次污染造成的
生物稳定性：二次污染的产生与生物稳定性有关。生物稳定性表达水中的有 机物是否支持细菌生长。如果生物不稳定，则支持细菌在水中生长，在管壁 上形成生物膜，造成腐蚀，水中的铁锰，浊度等均会上升，水质恶化。
• 膜的一些知识 1
水中的各种杂质尺寸与膜的关系
大小 0.0001μm 0.001μm 0.01μm
1Å
1nm
颗粒和溶质
金属离子
反渗透讲课内容
超滤、反渗透讲课内容死端／全流过滤（Dead-end）：当超滤进水悬浮物、浊度和COD 值低，如洁净的地下水、山泉水以及较好预处理的海水等水质，或超滤前处理较严格，如有砂滤器、多介质过滤器等过滤，超滤可按照全流/死端过滤模式操作。
此过滤模式与传统过滤相仿，原水进入超滤膜件，100%经过超滤膜过滤后自滤过液侧产出。
被超滤膜截流的大分子颗粒物、胶体等杂质在超滤定时反冲洗、快冲和化学清洗过程中排出。
单通错流过滤（Single Pass）：一般上当原水中悬浮物和胶体含量较低时可按单通错流过滤模式来操作。
原水以较低的错流流速进入膜件，浓水以一定比例从膜件另一头排出。
产水在膜件透过液侧产出，运行回收率通常是92－99％，这由原水中微粒的浓度来决定。
循环错流过滤（Recirculation）：当原水中悬浮物含量较高及在大多数废水应用领域，就需要通过减少回收率来保持纤维内部较高的错流流速。
这样会造成大量的浓水排放。
为了避免浪费，排出的浓水就会被重新加压后回到膜件内，这就称为循环模式。
循环模式虽会降低膜件的回收率但整个系统的回收率仍旧可以很高。
在循环流程模式，进水连续不断地在膜表面循环。
循环水的高流速阻止了微粒在膜表面的堆积，并增强了膜的通量。
在相同的产水率下，此过滤模式的能耗会比死端过滤和单通错流模式要高。
这三类过滤模式操作中都需要定时的反洗和定期的化学清洗。
（1）反洗程序这是中空纤维超滤所特有的非常有效防止污染的手段。
其他型式的膜在反洗时会脱层或分解。
在此程序中加压的透过液从产水侧透过膜丝而进入原水侧的进/出口，水流方向与生产时相反，故称为反洗。
上下原水口可交错排液。
超滤产水水质的水可用于反洗。
由于由反洗水带进的悬浮物将会聚集在支撑结构内而随后再不断释放出颗粒，细菌及TOC 等，故原水不适合作反洗水。
（2）快冲程序快冲的主要目的是把反冲洗下来的大量污染物冲出膜件和系统，所以快冲程序一般伴随着反洗程序。
快冲过程中，产水口是关闭的，因此对一半的滤膜会同时有反洗的效果，这是由进出口压差造成。
第五章-纳滤和反渗透概要
不可逆热力学领域的集大成者
反渗透过程传质方程
Onsager 线性唯象方程 n J i Lij X j 流率与热力学力成线性关系， (2-6) j 1
X i k ij J j
j 1 n
(2-7)
其中Ji为流率，Xj为热力学力， Lij为唯象系数。 第i个流Ji与第j个力Xj之间的比 例常数Lij，和第j个流Jj与第i个 力Xi之间的比例常数Lji，相等。
膜法海水淡化
几种分离方法能耗比较
分离方法 能耗 (kWh/m3) 反渗透 3.5 低温多效 >7 多级闪蒸 >10
反渗透淡化厂的能耗及产水成本
国家或地区 设备能力 m3/d 原水含盐量 mg/L 能耗 kwh/m3 产水成本
RMB/m3
沙特 56800 43700 7 4.88
中国 长海 1000 35000 5 6.69
A
半透膜
A、渗透 B、渗透平衡 C、反渗透
则平衡状态下
由非平衡态（PA* PA，稀溶液饱和 纯水由半透膜左侧进入右侧，直至 PA*=PA+。 为溶剂的渗透压。
* A (T , P) * ( T , P ) P 蒸汽压降低）向平衡态过渡(渗透)： A A P A＋
P
反渗透
一般而言，无机盐溶液的渗透压 很高，含1g/l氯化钠的天然水， 渗透压为0.07MPa，含35g/l氯化 钠的海水，渗透压为2.5MPa。 反渗透是以压力差为推动力的分 离操作，其功能是截留离子物质 而仅透过溶剂。 反渗透不是渗透的逆过程，两者 同样是在等温条件下溶剂从高化 学位到低化学位的迁移过程。 反渗透将料液分成两部分：透过 膜的是含溶质很少的溶剂，称为 渗透液；未透过膜的液体，溶质 浓度增高，称为浓缩液。
反渗透原理和反渗透膜 ppt课件
纯水 盐溶液
半透膜 (b) 渗透平衡
渗透压
外加压力
相溶就压反
反液会力渗
的的通大透
程浓过于：
。度半于当
更透渗在
大膜透浓
纯水
，流压溶
这向时液
盐溶液
一稀，上 过溶浓加
程液溶压
半透膜
是，液力 渗使中，
透得的且
(c) 反渗透
的浓水该
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。
市政污水
废水处理系统
除COD，氨氮… 超滤+反渗透
循环水系统
EDI / 混床
锅炉补给水
PPT课件
工业废水 循环水排污
超滤+反渗透 EDI / 混床
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不同水源所采用的膜处理工艺介绍
1、地下水：即井水，一般水质稳定，污染可能性低，水中溶解氧少，二价Fe、Mn、
H2S等还原性物质多，微生物和菌类较少。仅需简单的预处理。例如：设置多介 质过滤、加阻垢剂、5um保安过滤器即可，也可能需要除铁除锰。
PPT课件
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主要工業
汽车涂装业
飲用水
PPT课件
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主要工業
发电业
半导体及微电子行业
PPT课件
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主要工業
飲料制品
制药及医疗业
PPT课件
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PPT课件
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PPT课件
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PPT课件
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反渗透系统膜组件部分
基本原理 分离机理 反渗透膜、组件、装置
PPT课件
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反渗透－基本原理
纯水 盐溶液
PPT课件
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按膜的材料分： 醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚砜酰胺等
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纳滤反渗透膜分离实
验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
三、实验装置
本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜组件在超压状态下工作。
主要工艺参数如表1-1
膜组件膜材料膜面积/m2最大工作压力/Mpa 纳滤（NF）芳香聚纤胺0.4 0.7
反渗透(RO) 芳香聚纤胺0.4 0.7
表1-1膜分离装置主要工艺参数
反渗透可分离分子量为100级别的离子，学生实验常取0.5％浓度的硫酸钠水溶液为料液，浓度分析采用电导率仪，即分别取各样品测取电导率值，然后比较相对数值即可（也可根据实验前做得的浓度－电导率值标准曲线获取浓度值）。
图1-1膜分离流程示意图
1－料液灌；2－低压泵；3－高压泵；4－预过滤器；5－预过滤液灌；6－配液灌；7－清液灌；
8－浓液灌；9－清液流量计；10－浓液流量计；11－膜组件；12－压力表；13－排水阀
图1 电导率与溶液浓度关系曲线
电导率与溶液浓度模型：C= 0.6253k - 0.0195
式中k为电导率，单位ms/cm；C为溶液浓度，单位×10-3g/cm3。
①
原料液浓度C0=0.6253*6.07-0.0195=3.776071*10-3（g/cm3）=0.026584561 kmol/m3
透过液浓度C P=0.6253*0.13-0.0195=0.061789*10-3（g/cm3）=0.000435011 kmol/m3
浓缩液浓度C R=0.6253*6.99-0.0195= 4.351347*10-3（g/cm3）= 0.030634659 kmol/m3
②
原料液浓度C0=0.6253*5.95-0.0195= 3.701035*10-3（g/cm3）
=0.026056287 kmol/m3
透过液浓度C P=0.6253*0.07-0.0195=0.024271*10-3（g/cm3）
=0.000170874 kmol/m3
浓缩液浓度C R=0.6253*7.26-0.0195= 4.520178*10-3（g/cm3）
=0.031823275 kmol/m3
(2)膜组件性能表征：
利用公式：
100R =
⨯0P
c －c ％c 计算截留率R 。
式中， R －截流率；
c －原料液的浓度，kmol/m 3； P
c －透过液的浓度，kmol/m 3。
①截留率R 。
②截留率R 。
七、实验结果及讨论
经过对实验数据的处理，计算结果R o 为98%和99%，截留率较好，与理论值有一定差距，说明过滤膜有一定杂质堵塞。
实验较为成功，存在一定误差，误差分析：存在一定的操作误差，对低浓度取样后的仪器没有高浓度润洗，仪器显示实验数据不稳定进行读数，造成读数误差。
八、思考题
1．常用膜分离技术有哪些？其特点和用途各是什么？答：微滤，超滤，纳滤，反渗透。
微滤：特点：微滤利用微孔膜将滤液中大于膜孔径的微粒、细菌及悬浮物资等截留下来达到澄清的膜技术。
用途：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。
超滤：特点：以压力差为推动力，通过膜的筛分作用截留溶液中大于膜孔的大分子溶质。
用途：早期的工业超滤应用于废水和污水处理。
三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。
纳滤：特点：用于从有机溶液中脱除氯化钠等单价无机盐离子，理论可截留摩尔质量大于200的有机溶质，使之与盐离子分离。
用途：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业等。
反渗透：特点：是利用膜两侧溶液中的盐溶质浓度不同所产生的渗透压，使低盐浓度侧的水渗透过膜，实现溶质的浓缩，饮用水的制备。
用途：由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓。