反渗透和纳滤系统基础
反渗透和纳滤系统基础
1. 膜与膜过程
膜在自然界中是广泛存在的，尤其在生物体内。但是人类首次注意到由生物膜引起的渗透现象是在1748年，法国学者Abbe Nollet（1700 – 1770）很偶然地发现包裹在猪膀胱里的水可以自己扩散到膀胱外侧的酒精溶液中。法国植物学家Henri Dutrochet（1776 – 1847）在1827年提出了Osmosis（渗透）一词来定义Abbe Nollet发现的现象。但是，这一现象并未能引起足够的重视，直到1854年英国科学家Thomas Graham（1805 – 1869）在实验中发现，放置在半透膜一侧的晶体会比胶体更快的扩散到另一侧，并提出了Dialysis（透析）的概念。这时人们才对半透膜产生了兴趣，并由德国生物化学家Moritz Traube （1826 – 1894）在1864年制造出了人类历史上第一张人造膜——亚铁氰化铜膜。完整的渗透压理论直到20世纪才由荷兰物理化学家Van't Hoff（1852 – 1911）提出。后来，随着各个学科的不断发展，膜分离现象也不断为人们发现并研究。1960年，人类终于实现了从苦咸水中制取淡水的梦想，工作于美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的科学家Sidney Loeb（1917 – ）和Srinivasa Sourirajan（1923 – ）共同研制出世界第一张非对称醋酸纤维素反渗透膜。从那时起的近半个世纪以来，膜分离技术，包括反渗透和纳滤，在世界范围得到了广泛的发展和应用。表1列出了膜分离技术发展简史。
表1 膜分离技术发展史
年代科学家成就
Nollet 发现渗透现象
1748 Abbe
Dutrochet 引入名词Osmosis
1827 Henri
1855 Firch 扩散定律
Traube 第一张人造膜——亚铁氰化铜膜1864 Moritz
1870 – 1920 Preffer, Van't Hoff 渗透压力定律
1917 Kober 引入名词Pervaporation（渗透汽化）
1920 Mangold, Michaels, Mobain 用赛璐珞和硝化纤维素膜观察到反渗透现象
1930 Teorell, Meyer, Sievers 膜电势——电渗析和膜电极的基础
Mcrae 发明了电渗析
1950 Juda,
Sourirajan 相转化法制出反渗透非对称膜1960 Loeb,
1968 N.N.Li 发明液膜
随着膜材料、制膜方法以及膜应用的不断发展，膜分离技术逐渐成为分离技术大家族中的重要成员。与传统的分离技术（例如：过滤、蒸馏、萃取、电泳和
层析等）相比，膜分离技术的分离精度高、易于操作和管理、在应用中对环境造成的二次污染小。正是由于这些优点，膜分离技术在短短的半个世纪中就发展成为一种重要的单元分离工艺，并且发展出若干具有不同特点和应用领域的膜分离过程。主要的膜分离过程包括：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、透析（DA）、电渗析（ED）、电脱盐（EDI）、渗透汽化（PV）、膜萃取（ME）、膜蒸馏（MD）、液膜技术（LM）和气体分离（GS）等。表2将主要的膜分离过程做了分类和介绍。按照这些膜分离过程所能分离物质的不同物理尺寸，我们可以画出分离谱图，如图1。
表2 主要的膜分离过程
膜过程驱动力用途
微滤压力差分离液体中的大颗粒物质
超滤压力差分离液体中的颗粒和溶解的大分子物质
纳滤压力差脱除水中的硬度和小分子有机物
反渗透压力差脱除水中的盐分
透析浓度差脱除溶液中的盐分及小分子物质
电渗析电位差脱除水中的盐分
渗透汽化浓度差脱除液体中的有机物
气体分离浓度差分离、制备高纯度气体Array图1分离谱图
2. 反渗透和纳滤基本原理
当一张半透膜隔开溶液与纯溶剂时，加在溶液上并使其恰好能阻止纯溶剂进入溶液的额外压力称之为渗透压，通常溶液中溶质的浓度越高渗透压就越大。当溶液一侧没有加压时，纯溶剂会通过半透膜向溶液一侧扩散，这一现象称为渗透
（Osmosis）。反之，如果加在溶液侧所加压力超过了渗透压，则反而可以使溶
液中的溶剂向纯溶剂一侧流动，这个过程就叫做反渗透（Reverse Osmosis ），如图2所示。反渗透膜分离技术就是利用反渗透原理分离溶质和溶剂的方法。反渗透膜分离技术具有以下特点：
在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感
物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低； 杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以去除各类有机
物杂质； 脱盐率高；
由于只是利用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简单，易操作、控制
和维护；
反渗透膜对进水水质有一定的要求，如：浊度、污染密度指数（SDI 15）和余
氯等。
图2 反渗透的原理
纳滤膜元件最早被称为疏松反渗透，其截留特性介于超滤与反渗透之间，大约为100 – 1 000 道尔顿（Daltons ）。因此，纳滤膜元件对水中溶解的小分子有机物，例如：三卤甲烷（THM ）有很高的脱除率；同时纳滤膜元件对水溶液中的离子也有一定的脱除率（一般在10 – 90 %之间）。
反渗透膜的发展分为两个阶段：非对称膜和复合膜。在反渗透膜发展的早期，主要的膜材料为三醋酸纤维素（CA ）。这种膜材料对进水pH 值的要求比较严格（一般在4 – 6之间），且工作压力相对较高、脱盐率相对较低，但是其具有耐生物污染和耐氧化性杀菌剂的优点。近年来，随着高分子材料科学的不断发盐水 盐水 （a ）渗透
（b ）渗透平衡
（c ）反渗透
盐水 渗透压
半透膜半透膜
展。脱盐率更高、水通量更大、工作压力更低的芳香聚酰胺（结构见图3）被用来制备反渗透膜。与CA 非对称膜不同的是，芳香聚酰胺反渗透膜是复合膜，即分离层与支撑层不是同一种材料，并且是通过界面聚合交联在一起的。图4显示了非对称膜和复合膜的区别。
图3交链全芳香族聚酰胺结构
②：支撑层 材质= ①② 材质≠①② 非对称膜 复合膜
图4 非对称膜与复合膜结构比较
芳香聚酰胺复合反渗透膜不但具有高脱盐率、大水通量以及低运行压力等优点，由于其分离皮层是经过后聚合而成，因此可以人为控制分离皮层的特征，从而达到制备不同用途反渗透膜的要求。其实纳滤膜也正是这样诞生的。
美国海德能公司制造的反渗透和纳滤膜（CPA ，PROC TM ，ESPA ?，SWC ?，LFC ?和ESNA ?）均是复合膜。但是膜的制备工艺不同，从而制造出了不同分离特性的反渗透和纳滤膜元件。
那么反渗透膜的工作原理到底是什么呢？如图2所示，克服渗透压是反渗透和纳滤膜元件工作的关键因素之一。渗透压的计算如公式（1）所示。一些典型物质的渗透压列于表3。
H N
H N O C
O C
CO
x
H N
H N O C
O C
y
cRT π= （1） 式中：π —— 渗透压，KPa ； c —— 离子浓度，mol/L ；
R —— 气体常数，8.314（L KPa ）/（mol K ）； T —— 热力学温度，K 。
表3 25 ℃下典型物质的渗透压数据
组分 浓度，mg/L 渗透压，MPa
NaCl 35 000 2.8
海水 32 000 2.4 苦咸水 5 000 0.28 Na 2SO 4 1 000 0.042 MgSO 4 1 000 0.025 MgCl 2 1 000 0.068 CaCl 2 1 000 0.009 蔗糖 1 000 0.00292 葡萄糖
1 000
0.0055
反渗透脱盐的机理到目前还没有一个公认的统一解释。目前存在两种主要理论：毛细孔流模型和溶解扩散模型。毛细孔流理论认为水分子在膜表面形成纯水层，而膜上存在非常细小的孔，纯水可以通过这些孔透过膜；而溶解扩散理论认为水分子可以通过膜中的分子节点扩散到另一侧。这两个理论都认为水分子在固液界面上被优先吸附并通过，相反盐类和其他的物质被截留。水与膜表面之间有弱的化学结合力，使得水能够在膜的结构中扩散。膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐具有更快的扩散速率。水在膜中的透过量（即产水量）可以由式（2）确定。
()d
S
K ?π?P Q w w ×
×?= （2） 式中：Q w —— 水的透过量；
?P —— 膜两侧压力差； ?π —— 膜两侧的渗透压差； K w —— 膜的纯水渗透系数； S —— 膜面积； d —— 膜分离层的厚度。
式（2）通常可以被简化为：
()NDP ×=A Q w （3）
式中：A —— 膜的水透过常数；
NDP —— 净驱动力（N et D rive P ressure ，缩写：NDP ）。
式（2）和（3）中的 K w 和 A 两个常数是与膜和温度相关的常数。同样，盐在反渗透和纳滤膜中也会有部分透过膜，而盐在膜中的透过量可以使用式（4）来描述：
d
S K ?C Q s s ×
×= （4）
式中：Q s —— 膜的透盐量；
K s —— 膜的盐渗透系数； ?C —— 膜两侧盐浓度差； S —— 为膜面积； d —— 为膜厚度。 该方程可简化为：
()?C B Q s ×= （5）
式中：B —— 膜的盐透过常数；
?C —— 盐浓度差（盐的扩散驱动力）。
从式（4）和（5）可以看出，对于一个已知的平膜来说：
① 膜的水通量与总驱动压力差成正比；
② 膜的透盐量与膜两侧的浓度差成正比，与操作压力无关。
透过液的盐浓度，C p ，取决于透过反渗透膜的盐量和水量的比，见公式（6）。
w
s p Q Q C =
（6）
由于水分子和盐类物质在膜中的传质系数不同，从而达到了水与盐分离的目的。没有什么理想的膜具有对盐完全的脱除性能，实际上是传质速率的差别造就了脱盐率。公式（2）、（4）和（5）给出了设计反渗透系统必须考虑的一些主要因素。
通常反渗透膜不会百分之百的截留水中的溶解性物质，因此各种盐分均具有一定的透过率。原水中溶解性杂质透过膜的百分率可以采用下式计算： 100%SP ×=
fm
p C C （7）
式中：SP —— 透盐率（S alt P assage ），%；
C p —— 透过液盐浓度； C fm —— 料液的平均盐浓度。
将式（6）代入式（7），可得： %100SP ×=
fm
w s
C Q Q （8） 进一步将式（2）和式（5）代入式（8），可以得到式（9）。 ()%100 NDP ?SP ×=
fm
C A C
B （9）
由式（9）可以看出，净驱动力NDP 的增加可以降低透盐率，这也就是为什么随着压力的升高，系统的脱盐率也升高的原因。 脱盐率（Rej.）是由式（10）计算得出的：
SP %100Rej.?= （10） 式中：Rej. —— 脱盐率（Rej ection ），%。
除了上述几个对反渗透具有影响的参数以及公式外，还有一些必须了解的概念。比如：产品水（透过液）、浓水（浓缩液）、回收率和浓差极化。下面就简单对回收率和浓差极化做一个说明。
通常，将回收率定义为：进水转化为产水的百分率。回收率是反渗透系统设计和运行的重要参数，其计算公式为： %100Rec.×=
f
p Q Q （11）
其中：Rec. —— 回收率（Rec overy ），%；
Q p —— 产水流量； Q f —— 进水流量。
回收率的大小直接影响透盐率和产水量。回收率增加时，浓水侧的盐浓度增加更快，致使透盐率增加、渗透压上升以及净驱动压力（NDP ）降低、产水量减少。
浓差极化是指，当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化。浓差极化会使实际的产水通量和脱盐率低于理论估算值。浓差极化效应如下：
膜表面上的渗透压比本体溶液中高，从而降低NDP ； 降低水通量（Q w ）； 增加透盐量（Q s ）；
增加难溶盐的浓度，超过其溶度积并结垢。
浓差极化因子（β）被定义为膜表面盐浓度（C s ）与本体溶液盐浓度（C b ）的比值：
b
s
C C =
β （12） 那么哪些参数会影响浓差极化因子（β）呢？通常产水通量的增加会增加边界层的盐浓度，从而增加C s ；而给水流量的增加会增大膜表面流速，削减边界层的厚度。因此 β 值与产水流量（Q p ）成正比，与平均进水流量（Q favg ）成反比：
favg
p
Q Q p e
K =β （13）
式中：K p —— 比例常数，其值取决于反渗透系统的构成方式。平均进水流量采用进水量和浓缩液流量的算术平均值，β 值可以进一步表达为膜元件透过液回收率的函数：
Rec.
22Rec.?=e K p
β （14）
美国海德能公司推荐的一级反渗透系统浓差极化因子极限值为1.20，对于一支40英寸长的膜元件来说，大约相当于18 %的回收率。对于双级反渗透系统的第二级，由于其进水含盐量已经显著降低，因此其 β 值可以适当放宽到1.40，在某些情况下可以容忍到1.70。
3. 影响膜性能的主要因素
纳滤和反渗透膜的性能主要由水通量（透过速度）和脱盐率（分离效果）来决定。水通量和脱盐率受操作压力、浓度、温度、流量、pH值以及回收率等因素的影响。在本小节就对这些影响因素进行简要说明。
3.1 操作压力的影响
水通量的增加与压力成正比。理论上说，如果为了得到足够产水量，在不增加膜面积的情况下，只需要增加进水的压力即可。但是在实际的运行中，这必然带来能源的大量消耗。因此选择适当的膜元件数量（膜面积）才是经济的。
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：海水淡化反渗透膜元件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）。
3.2 给水流量的影响
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。
3.3 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。
3.4 温度的影响
温度对脱盐率和产水量的影响非常大。对全部类型的反渗透膜元件来说，当温度升高时，由于水的粘度降低，产水量也随之增加。通常在相同的压力下，温度每上升或下降1 ℃，产水量可增大或降低3 – 4 %。另一方面温度对于脱盐率
的影响根据膜材质的不同而表现的大相径庭。一般来讲温度增高脱盐率降低。这是由于当温度上升时，盐的扩散速度就会增大。
图5所示为反渗透给水温度对溶液粘度以及产水量的影响。表4以ESPA1超低压反渗透元件为例，列出了温度校正系数。
0.6
0.81.01.21.41.61.82.015
20
25
30
35
40
45
50
Water temperature, C R e l a t i v e W a t
e r V i s c o s i t y & T C F
图5 反渗透膜元件进水温度变化的影响
3.5 回收率
回收率是指产水量和进水流量的比值。在压力一定时，回收率提高，膜表面的浓差极化现象也更加严重，有效压力则相对减小，这导致产水量下降，脱盐率降低。反渗透系统在设计和调试时，选择回收率的确定与原水水质密切相关。回收率增高，溶解于溶液中的盐会更加接近饱和状态，有可能析出后在膜表面沉淀并结垢，会对膜性能带来很大的危害。 3.6 pH 值的影响
pH 值对纳滤和反渗透膜元件的影响有两个方面： ①正常运行时对脱盐率的影响； ②清洗时不同pH 值的清洗效果以及清洗时pH 值的范围。
对第一点来说，正常运行时的pH 值应该接近中性，即pH 值7左右。这是由两个因素决定的：
①反渗透膜在pH 值7.5 – 7.8时脱盐率最高，图6所示为透盐率随pH 值的变化曲线。透盐率（SP ）与脱盐率（Rej.）的关系请参见下式：
SP
1TDS TDS TDS TDS Rej.Feed
Perm Feed
Perm
Feed 1TDS ?=?=?=
水温，℃
相对粘度和温度校正系数
SP?
=（15）
1
Rej.
表4 ESPA1超低压反渗透膜元件的温度校正系数
温度, ℃0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
5 1.919 1.912 1.90
6 1.899 1.892 1.886 1.879 1.873 1.866 1.860
6 1.853 1.84
7 1.841 1.834 1.82
8 1.822 1.815 1.80
9 1.803 1.797
7 1.790 1.784 1.778 1.772 1.766 1.760 1.754 1.748 1.742 1.736
8 1.730 1.724 1.718 1.712 1.707 1.701 1.695 1.689 1.683 1.678
9 1.672 1.666 1.661 1.655 1.650 1.644 1.638 1.633 1.027 1.622
10 1.616 1.611 1.606 1.600 1.595 1.589 1.584 1.579 1.547 1.566
11 1.563 1.558 1.553 1.547 1.542 1.537 1.532 1.527 1.522 1.517
12 1.512 1.507 1.502 1.497 1.492 1.487 1.482 1.477 1.472 1.467
13 1.436 1.458 1.453 1.448 1.443 1.439 1.434 1.429 1.425 1.420
14 1.415 1.411 1.406 1.401 1.397 1.392 1.388 1.383 1.379 1.374
15 1.370 1.365 1.361 1.356 1.352 1.348 1.343 1.339 1.335 1.330
16 1.326 1.322 1.317 1.313 1.309 1.305 1.301 1.296 1.292 1.288
17 1.284 1.280 1.276 1.272 1.266 1.264 1.260 1.255 1.251 1.247
18 1.244 1.240 1.236 1.232 1.228 1.224 1.220 1.216 1.212 1.208
19 1.205 1.201 1.197 1.193 1.189 1.186 1.182 1.178 1.175 1.171
20 1.167 1.164 1.160 1.156 1.153 1.149 1.145 1.142 1.138 1.135
21 1.131 1.128 1.124 1.121 1.117 1.114 1.110 1.107 1.103 1.100
22 1.097 1.093 1.090 1.086 1.083 1.080 1.076 1.073 1.070 1.066
23 1.063 1.060 1.057 1.053 1.050 1.047 1.044 1.040 1.037 1.034
24 1.031 1.028 1.025 1.0222 1.018 1.015 1.012 1.009 1.006 1.003
25 1.000 0.997 0.994 0.991 0.988 0.985 0.982 0.979 0.976 0.973
26 0.970 0.967 0.964 0.961 0.959 0.956 0.953 0.950 0.947 0.944
27 0.941 0.939 0.936 0.933 0.930 0.927 0.925 0.922 0.919 0.916
28 0.914 0.911 0.908 0.906 0.903 0.900 0.897 0.895 0.892 0.890
29 0.887 0.884 0.882 0.879 0.876 0.874 0.871 0.869 0.866 0.864
30 0.861 0.857 0.856 0.854 0.851 0.849 0.8486 0.844 0.841 0.839
31 0.836 0.834 0.831 0.829 0.827 0.824 0.822 0.819 0.817 0.815
32 0.812 0.810 0.808 0.805 0.803 0.801 0.798 0.796 0.794 0.791
33 0.789 0.787 0.785 0.782 0.780 0.778 0.776 0.773 0.771 0.769
34 0.767 0.765 0.762 0.760 0.758 0.756 0.754 0.752 0.749 0.747
35 0.745 0.743 0.741 0.739 0.737 0.735 0.733 0.730 0.728 0.726
36 0.724 0.722 0.720 0.718 0.716 0.714 0.712 0.710 0.708 0.706
37 0.704 0.702 0.700 0.698 0.696 0.694 0.692 0.690 0.689 0.687
38 0.685 0.683 0.681 0.679 0.677 0.675 0.673 0.672 0.670 0.668
39 0.666 0.664 0.662 0.660 0.659 0.659 0.655 0.653 0.651 0.650
40 0.648 0.646 0.644 0.642 0.641 0.639 0.637 0.635 0.634 0.632
②碳酸盐体系的平衡关系。我们都知道在水溶液中，碳酸根（CO3）、碳
酸氢根（HCO3-）和二氧化碳（CO2）存在如下的平衡：
H2CO3? H+ + HCO3-? 2 H+ + CO32-
这个平衡随着pH值得变化而移动，如图3.7所示。当pH值小于8时，水中的
CO32-和HCO3-开始部分转化为CO2，当pH值小于4时，水中全部CO32-和
HCO3-都转化为CO2。反渗透膜元件对溶解在水中的CO2是不能脱除的，这些CO2透过膜元件到达产水侧后，会重新在水中转化为HCO3-，使得产水电导率升高，因此反渗透膜元件在低pH值条件下运行时表现出的脱盐率不高。但是，也不能为了排除CO2的干扰而不加限制的提高批pH值，这是因为pH值得升高会降低碳酸盐的溶解度，导致结垢。因此控制适当的pH值范围才能确保反渗透和纳滤膜元件的正常运行。
图6 透盐率随pH值的变化曲线
从第二点来说，在清洗时反渗透膜元件正常的耐受pH值范围在2.0 – 12.0。通常采用酸性溶液来清洗无机盐垢，采用碱性溶液清洗有机污染。当然反渗透膜元件除了分离皮层以外还有很多组成部分，比如：进水隔网、产水隔网、无纺织布、粘接剂等，在清洗过程中，除了要考虑清洗剂对反渗透膜分离层的影响，还要考虑其对这些辅助材料的影响。在清洗中，反渗透膜元件所能耐受的pH值范围还和温度有关，相关的论述以及数据请参见《反渗透和纳滤系统的清洗》。总之，过高或过低的pH值会加速膜元件分离层的老化，降低膜元件的寿命。
345678*********图7 水溶液中的碳酸盐体系的平衡关系
污水处理基础知识试题..
污水处理基础知识试题 部门：外贸部姓名：王俊宝成绩：一、填空题 1．根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。 2．生活污水是人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤污水、衣物洗涤污水、家庭清洁产污 等。 3．固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。 4．废水中的毒物可分为无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质三大类。 5．当水中含油0.01～0.1mg/L ，对鱼类和水生生物就会产生影响。当水中含油 0.3～0.5mg/L 就会产生石油气味，不适合饮用。 6．异色、浑浊的废水主要来源于印染厂、纺织厂、造纸厂、焦化厂、煤气J —等。 7．恶臭废水来源于炼油厂、石化厂、橡胶厂、制药厂、屠宰厂、皮革厂等。 8．当废水中含有表面活性物质时，在流动和曝气过程中将产生泡沫，如造纸废水、纺织废水等。 9．造成水体污染水质物理因素指标：总固体含量、温度、色度。 10．现代污水处理程度划分一级处理、二级处理、三级处理。一级处理BOD 一般可去除30%左右，达不到排放标准。二级处理有机污染物质（BOD、COD）去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。 11．离心分离设备有离心机、水力旋流器。 12．工业废水的物理处理分为调节池、离心分离、除油、过滤、吹脱技术。13．工业废水的化学处理分为中和、化学沉淀、药剂氧化还原。 14．工业废水的物理化学处理分为混凝、气浮、吸附。。 15．常见污泥处理工艺有
16．污泥中水分的存在形式分为空隙水、毛细水、表面吸附水。 其中间隙水约占污泥水分的70%，毛细结合水约占污泥水分的20%，表面吸附水和内部结合水约占污泥水分的10% 。 17聚丙烯酰胺在污泥脱水中的作用有作为絮凝剂，起絮凝沉降作用。 18．污泥脱水效果常用指标有滤清液含固率、泥饼含固率、污泥回收率等。 19．聚丙烯酰胺污水处理时常用配置浓度0.1-0.5% ，熟化时间：3小时。20．污泥处置根据国家规定分为卫生填埋、土地利用、焚烧三种方式。21.我国酒精生产的原料比例为淀粉质原料（玉米、薯干、木薯）占75%，废糖蜜原料占20%，合成酒精占5%。 22．酒精废水的深度处理有混凝沉降、过滤、活性炭吸附等常规水净化技术。 23．含油废水主要来源有石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业部门等。 二、名词解释 1.悬浮物：悬浮物是一项重要水质指标，它的存在不但使水质浑浊，而且使管 道及设备阻塞、磨损，干扰废水处理及回收设备的工作。 2.浊度：浊度是对水的光传导性能的一种测量，其值可表征废水中胶体相悬浮 物的含量。 3.水质标准：水质标准是用水对象(包括饮用和工业用水对象等)所要求的各项 水质参数应达到的限值。可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。 4.生活饮用水水质标准：生活饮用水水质标准的制定主要是根据人们终生用水 的安全来考虑的，水中不得含有病原微生物，水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康，水的感官性状良好。 5.离心分离原理：利用快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体（或乳状油）
反渗透设备设计基础知识-29页精选文档
反渗透设备设计基础知识 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。膜分理技术得基础是分离膜。分离莫是具有选择性透过性的薄膜，某些分子（或微粒）可以透过薄膜，而其他的则被阻隔。这种分离总是依赖于不同的分子（或微粒）之间的某种区别，最简单的区别就是尺寸大小，三维空间之中，什么都有大上巨细而膜有孔径。 全量过滤： 全量过滤也称为直流过滤、死端过滤、与常规的滤布过滤相似，被处理物料进入模组件，等量透过液流出模组件，截流物留在模组件内。为了保证膜性能的可恢复性，必须及时从模组件内卸载截留物，因此需要定时反冲洗（过滤的反过程）等措施来去除膜面沉积物、恢复膜通量。模组件污染后不能拆开清洗，通常使用在线清洗方式（CIP）超滤/微滤水处理过程一般采用全量过滤模式。 错流过滤 被处理料液以议定的速度流过膜面，透过液以垂直方向透过膜，同时大部分截留物被浓缩液夹带出模组件。错流过滤模式减小了膜面浓度极化层的厚度，可以有效降低膜污染，反滲透、纳滤均采用错流过滤方式。
膜系统： 膜系统是指膜分离装置单元。压力驱动膜系统主要由预处理系统、升压泵、模组件（压力容器和膜元件）、管道阀门和控制系统构成。 膜污染： 各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要由无机颗粒物、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）。再反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮物和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐会从浓水中沉淀出来，在磨面上形成结垢，降低RO膜的通量。这种在膜面上形成沉积层的现象叫膜污染，膜污染是膜系统性能的劣化。 反滲透/纳滤基本原理： 半透膜： 是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体透过半透膜时，一些组分透过，而另外一些组分被截留。实际上半透膜对任何组分都有透过性，只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中，溶剂（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐分）。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离，得到纯水以及浓缩的盐溶液。 渗透：
纳滤与反渗透区别
饮用矿物质水出水要求 一、超滤 超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。 超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。在生物大分子的制备技术中，超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50％的浓度。家用工业用都可以。 超滤技术的关键是膜。膜有各种不同的类型和规格，可根据工作的需要来选用。在矿物质 二、纳滤 纳滤，介于超滤与反渗透之间。现在主要用作水厂或工业脱盐。脱盐率达百分之90以上。反渗透脱盐率达99%以上但，若对水质要求不是特别高，利用纳滤可以节约很大的成本。 三、反渗透 反渗透，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。 用作太空水、纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造及降度用水；医药、电子等行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。 四、水处理六种膜处理方法的区别
纳滤水的优点 1最佳直饮水方案介绍 随着人们饮水观念的加强（随着工业化的发展，我们赖以生存的自然环境遭到污染与破坏，水资源受到很大污染，而现有的自来水还采用传统的水处理工艺，水当中的低分子有机物与重金属都无法祛除，导致自来水都不能直接饮用，必须经过特殊处理才能饮用），对水的需求及要求也越来越高，相应出现了蒸馏水、太空水、纯净水、矿泉水...... 一、什么样的水才是理想的饮用水？ 自来水：由于近年来工业发展迅速，各地的水源受到不同程度的污染，加上城市供水管道的年久失修，增加了自来水的二次污染;此外，自来水在消毒时，使用了氯气和氯气漂白粉，使得在杀菌的同时带来了游离氯对种种有机物的氯化作用，这些有毒含氯物质在高温下也不易分解。许多事实表明，长期饮用这种水，是导致人体部分癌变或突变的重要原因。 纯净水：几乎没有什么杂质，缺少天然饮用水的矿物质营养成分，有些敏感的人觉得纯净水越喝越不解渴，长久下来感觉无力，对正在成长的少年和老人还
纳滤反渗透膜分离
纳滤反渗透膜分离实验指导书
纳滤反渗透膜分离实验 一、实验目的 1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。 2．了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。 二、基本原理 2.1膜分离简介 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。 微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）与反渗透（RO）都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。 四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为0.05～10μm，所施加的压力差为0.015～0.2MPa；超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm 的微粒，其压差范围约为0.1～0.5MPa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2MPa左右，也有高达10MPa的；介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。 2.2纳滤和反渗透机理 对于纳滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论认为，膜表面具有无数个微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因数；但对另一些情况，膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效果。由此可见，膜的孔径大小和膜表面的化学
纳滤反渗透膜分离实验上课讲义
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：
超滤、纳滤、反渗透、微滤的概念和区别
超滤、纳滤、反渗透、微滤的区别 1、超滤(UF)：过滤精度在0.001-0.1微米，属于二十一世纪高新技术之一。是 一种利用压差的膜法分离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质，并能保留对人体有益的一些矿物质元素。 是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。超滤工艺中水的回收率高达 95%以上，并且可方便的实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。超滤不需要加电加压，仅依靠自来水压力就可进行过滤，流量大，使 用成本低廉，较适合家庭饮用水的全面净化。因此未来生活饮用水的净化 将以超滤技术为主，并结合其他的过滤材料，以达到较宽的处理范围，更全面地消除水中的污染物质。 2、纳滤(NF)：过滤精度介于超滤和反渗透之间，脱盐率比反渗透低，也是一 种需要加电、加压的膜法分离技术，水的回收率较低。也就是说用纳滤膜制水的过程中，一定会浪费将近30%的自来水。这是一般家庭不能接受的。 一般用于工业纯水制造。 3、反渗透(RO)：过滤精度为0.0001微米左右，是美国60年代初研制的一种 超高精度的利用压差的膜法分离技术。可滤除水中的几乎一切的杂质（包 括有害的和有益的），只能允许水分子通过。也就是说用反渗膜制水的过程中，一定会浪费将近50%以上的自来水。这是一般家庭不能接受的。一般用于纯净水、工业超纯水、医药超纯水的制造。反渗透技术需要加压、加电，流量小，水的利用率低，不适合大量生活饮用水的净化。 4、微滤（MF）：过滤精度一般在0.1-50微米，常见的各种PP滤芯，活性碳 滤芯，陶瓷滤芯等都属于微滤范畴，用于简单的粗过滤，过滤水中的泥沙、
铁锈等大颗粒杂质，但不能去除水中的细菌等有害物质。滤芯通常不能清洗，为一次性过滤材料，需要经常更换。①PP棉芯：一般只用于要求不高的粗滤，去除水中泥沙、铁锈等大颗粒物质。②活性碳：可以消除水中的异色和异味，但是不能去除水中的细菌，对泥沙、铁锈的去除效果也很差。③陶瓷滤芯：最小过滤精度也只0.1微米，通常流量小，不易清洗。 一、反渗透膜（RO膜）： 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 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。 1.什么是反渗透? 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”。 2.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
进口反渗透、纳滤的基础知识
反渗透、纳滤基础知识 1 分离膜与膜过程 膜分离 物质世界是由原子、分子和细胞等微观单元构成的，然而这些微小的物质单元总是杂居共生，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，什么都有大小巨细，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
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0.2mm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。它们能在温度0－40℃及pH2－l2间连续操作。像芳香聚酰胺一样，这些材料的抗氯及其他氧化性物质的性能差。 过滤图谱 平膜结构
图-1 非对称膜与复合膜结构比较 美国海德能公司的RO/NF膜(CPA, ESPA, SWC, ESNA, LFC)均是复合膜。CPA3的断面结构如图-2所示。可以看出在支撑层上形成褶皱状的表面致密层。原水以与皮层平行方向进入，通过加压使其透过密致分离层，产水从支撑层流出。 图-2 CPA3的断面结构 表面致密层构造 根据膜种类不同，制作平膜的表面致密层材质也有差异。大多数都是采用交链全芳香族聚酰胺。其构造如图-3所示。
(完整版)水处理基础知识(DOC)
水处理基础知识 1、原水：是指未经任何处理的天然水或城市的自来水等也叫生水 2、澄清水：去除了原水中的悬浮杂质的水。 3、除盐水：是指水中的阳、阴离子基本上除去或降低到一定程度的水称为除盐水。除盐的方法有蒸馏法、电渗 析法、反渗透法、离子交换法等。 4、浊度：就是指水的浑浊程度，它是因水中含有一定的悬浮物（包括胶体物质）所产生的光学效应。单位用NTU 表示。浊度是在外观上判断水是否遭受污染的主要特征之一。浊度的标准单位规定为1mgSi02所构成的浑浊度为1度。 5、絮凝剂：能引起胶粒产生凝结架桥而发生絮凝作用的药剂。 6、总碱度：是指水中能与强酸发生中和作用的物质总量。 7、酸度：是指水中能与强碱发生中和作用的物质总量。 8、硬度：是指水中某些易于形成沉淀物的金属离子，通常指钙、镁离子含量。 9、电导率：是在一定温度下，截面积为1平方厘米，相距为1厘米的两平行电极之间溶液的电导。可以间接表 示水中溶解盐的含量。 10、什么是水的含盐量：水的含盐量也称矿化度，是表示水中所含盐类的数量。由于水中各种盐类一般均以 离子的形式存在，所以含盐量也可以表示为水中各种阳离子的量和阴离子的量的和。 11、沉淀：废水处理的技术方法之一。可分为物理沉淀和化学沉淀两种作用。通常所指的沉淀是物理沉淀， 即重力分离的方法。它是利用废水中悬浮物与水的比重不同，借重力沉降或上浮的作用，从水中分离出来。 化学沉淀是在废水中投加某种化学药剂，使之与废水中的溶解物质发生化学反应，生成难溶于水的化合物而析出沉淀。 12、“中水”的定义有多种解释，在污水工程方面称为“再生水”，工厂方面称为“回用水”，一般以水质 作为区分的标志。其主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。再生水水质介于上水（饮用水）和下水（生活污水之间），这也是中水得名的由来，人们又将供应中水的系统称为中水系统。 13、什么是有机物污染：是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质等某些其 它可生物降解的人工合成有机物质。主要来源于生活污水和工业废水。 14、什么是浓差极化：反渗透在运行状况下，膜表面盐类被浓缩，同进水中的盐类之间存在浓度差，若浓水 流量小，流速低时，高含量盐类的水不能被及时带走，在膜表面会形成很高的浓度差，阻碍了盐分的扩散，这种现象叫浓差极化。 15、悬浮物（SS）：指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、粘土、微 生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。它是水样过滤后在103-105度温度下把滤纸上
反渗透和纳滤的基础知识
第三章反渗透和纳滤的原理 3.1 反渗透和纳滤基础 3.1.1 膜与膜过程 膜在自然界中是广泛存在的，尤其在生物体内。但是人类首次注意到由生物膜引起的渗透现象是在1748 年，法国学者Abbe Nollet（1700 – 1770）很偶然的发现包裹在猪膀胱里的水可以自己扩散到膀胱外侧的酒精溶液中。法国植物学家Henri Dutrochet（1776 – 1847）在1827 年提出了Osmosis（渗透）一词来定义Abbe Nollet 发现的现象。但是，这一现象并未能引起足够的重视，直到1854 年英国科学家Thomas Graham（1805 – 1869）在实验中发现，放置在半透膜一侧的晶体会比胶体更快的扩散到另一侧，并提出了Dialysis（透析）的概念。这时人们才对半透膜产生了兴趣，并由德国生物化学家Moritz Traube（1826 – 1894）在1864 年制造出了人类历史上第一张人造膜——亚铁氰化铜膜。完整的渗透压理论直到20 世纪才由荷兰物理化学家Van't Hoff（1852 – 1911）提出。后来，随着各个学科的不断发展，膜分离现象也不断为人们发现并研究。1960 年，人类终于实现了从苦咸水中制取淡水的梦想，工作于美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的科学家Sidney Loeb （1917 –）和Srinivasa Sourirajan（1923 –）共同研制出世界第一张非对称醋酸纤维素反渗透膜。从那时起的近半个世纪以来，膜分离技术，包括反渗透和纳滤，在世界范围得到了广泛的发展和应用。表3.1 列出了膜分离技术发展简史。 表3.1 膜分离技术发展史
水处理基础知识试题及答案
一、选择题（80) 1、为使得好氧反应器正常运行,污水中所含的营养物质应比例适当，其所需要的主要营养物质比例为C:N：P=【Ｃ】。 A.１0:５:１; ?B．１:5：10；?C．100:５：１；?? D.1:5：1０0。 2、一般情况下，污水的可生化性取决于【Ａ】 /COD的值 B、BOD5/TP的值Ａ、ＢＯD 5 C、DＯ/BOD５的值 D、ＤO/COD的值?3、污泥回流的目的主要是保持曝气池中一定【Ｂ】?A、溶解 氧B、MLSS Ｃ、温度 D、pＨ?４、在生物滤池中,为保证微生物群生长发育正常，溶解氧应保持在一定的水平，一般以【B】为宜?A、1-2mg／L B、2-4mg/L C ４-6ｍg/L D 6-8mg／L 5、好氧微生物生长的适宜ｐH范围是【Ｂ】 A、4．５-6．5 B、6.5-8．5 C、8.５-1０.５ D、１0．5－１2.5 6、城市污水厂，初次沉淀池中ＣOD的去除率一般在【 B】之间 A、1０%-2０% Ｂ、2０%－40% C、4 ０%-60% D、６0%-80% 7、某工业废水的ＢOD５/COD为０.5，初步判断它的可生化性为【B 】?A较好 B 可以 C较难 D 不易 8、下列四种污水中的含氮化合物,【A 】很不稳定,很容易在微生物的作用下，分解为其他三种。 A.有机氮;?? B.氨氮; ? C.亚硝酸盐氮； D.硝酸盐氮 9、城市污水处理厂污泥的主要成分是【C 】。 Ａ.无机物; B．简单有机物; C．有机物； D.砂砾 10、传统活性污泥法的曝气时间为【Ｂ】。 A．4～６h；??Ｂ.6～8ｈ；? C.16～2４h；D．８～1０ｈ; 11、厌氧消化池中的微生物种类主要属于【D】 A.好氧菌；? B.厌氧菌; Ｃ.兼性菌；??Ｄ.厌氧菌和兼性菌
直饮水纳滤与反渗透膜技术比较分析
反渗透膜、纳滤膜、超滤膜系统 三种净化水设备在直饮水处理（分质供水）应用比较分析
膜处理技术在饮用水中的应用 经济的发展，生活水平的提高和伴随而来的环境污染的加剧，促使了人们对饮用水问题的关注。优质饮用水在去除原水中对人体健康有害物质的同时，适量保留了其中对人体健康有益的矿物质。与常规水处理技术相比，膜过滤技术具有少投甚至不投加化学药剂、占地面积小、操作简单、易于实现自动化等特点，具有广阔的发展和应用前景 管道直饮水系统的水质保证 8-1卫生规范 作为特殊商品的管道直饮用水，涉及到城市居民的终身健康，其卫生标准很严格，工艺流程严谨，自动化程度高，非专业部门往往难以胜任。因此，国家对实施管道分质供水的单位实行“许可证证书”管理制度，水处理设备必须取得卫生许可批件，对不具备管道分质供水装置卫生许可证的设备制造商，无饮用水化验、监控等直饮水日常管理能力的单位一律不予以生产与送水，以确保广大市民拧开龙头就能喝水无忧。卫生监督部门对管道分质供水系统竣工后的验收和抽检是解决健康饮水的根本，是长远大计。 目前国家颁发的饮用水水质标准：《饮用净水水质标准(CJ94-2005)》[12]是至今唯一的管道直饮水标准。《纯净水》是解决了城市居民安全饮水，而《饮用净水》是保证了城市居民安全、健康饮水。 8-2技术规范 国家对实施管道分质供水单位的设计、设备生产、施工必须符合中华人民共和国卫生部《生活饮用水卫生监督管理办法(1996)》[15]、《生活饮用水水质卫生规范(2001)》[16]、《生活饮用水管道分质直饮水卫生规范(2002-2006-审批稿)》[17]，建设部《饮用净水水质标准(CJ94-2005)》[12];《管道直饮水系统技术规程(CJJ110-2006)》[13]。
反渗透系统操作规程
反渗透系统操作规程 （一）、反渗透基础： 一、反渗透原理： 反渗透，英文为Reverse Osmosis，它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问：陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，那为什么海鸥就可以饮用海水呢？这位科学家把海鸥带回了实验室，经过解剖发现在海鸥囔嗉位置有一层薄膜，该薄膜构造非常精密。海鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。这就是以后逆渗透法（Reverse Osmosis 简称R.O）的基本理论架构。 对透过的物质具有选择性的薄膜成为半透膜。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液（如淡水）和浓液（如海水或盐水）分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。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（请参见下图）。
二、反渗透过程 根据反渗透原理可知，渗透和反渗透必须与具有允许溶剂(水分子)透过的半透膜(反渗透膜或纳滤膜)联系在一起才有意义，才会出现渗透现象和反渗透操作。 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； 膜元件：将反渗透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过程的最小单元称为膜元件； 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、精密过滤器、就地控制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，反渗透过程通过该膜装置来实现； 膜系统：针对特定水源条件和产水要求设计的，由预处理、加药装置、增压泵、水箱、膜装置和电气仪表连锁控制的完整膜法水处理工艺过程称为系统。 待处理的进水经过高压泵被连续升压后入膜装置内，在膜元件内进水被分成浓度低的或更纯的产水，称为透过液和浓度高的浓水。浓水调节阀控制成为产水和浓水的比例即装置回收率。
反渗透膜,纳滤膜,超滤膜对比
反渗透膜,纳滤膜,超滤膜对比 微滤膜：能截留0.1-1 微米之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为0.7-7bar。东丽反渗透膜,东丽纳滤膜,东丽超滤膜 超滤膜：能截留0.002-0.1 微米之间的大分子物质和蛋白质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。超滤膜的运行压力一般1-7bar。 纳滤膜：能截留纳米级（0.001微米）的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800MW左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。 反渗透膜：是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。反渗透膜的运行压力一般介于苦咸水的12bar 到海水的70bar。东丽反渗透膜,东丽纳滤膜,东丽超滤膜
反渗透膜、超滤膜、纳滤膜对比和区别,反渗透膜：是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。 文章关键字：反渗透膜,纳滤膜,超滤膜
反渗透和纳滤系统的清洗修订稿
反渗透和纳滤系统的清 洗 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
反渗透和纳滤系统的清洗 1 膜污染简介 反渗透系统运行时，进水中含有的悬浮物质，溶解物质以及微生物繁殖等原因都会造成膜元件污染。反渗透系统的预处理应尽可能的除去这些污染物质，尽量降低膜元件污染的可能性。污染物的种类、发生原因及处理方法请参见表1。通常，造成膜污染的原因主要有以下几种： 1)新装置管道中含有油类物质和焊接管道时的残留物，以及灰尘且在装膜前未清洗干净； 2)预处理装置设计不合理； 3)添加化学药品的量发生错误或设备发生故障； 4)人为操作失误； 5)停止运行时未作低压冲洗或冲洗条件控制得不正确； 6)给水水源或水质发生变化。 表1反渗透膜污染的种类、原因及处理方法 污染物种 类 原因对应方法 堆积物胶体和悬浮粒子等膜面上的堆积提高预处理的精度或采用 UF/MF 结垢由于回收率过高导致无机盐析出调整回收率，加阻垢剂生物污染微生物吸附以及繁殖定期杀菌处理 有机物的吸附荷电荷性/疏水性有机物和膜之间 的相互作用 膜种类的选择需正确 污染物的累积情况可以通过日常数据记录中的操作压力、压差上升、脱盐率变化等参数得知。膜元件受到污染时，往往通过清洗来恢复膜元件的性能。清洗的方式一般有两种，物理清洗（冲洗）和化学清洗（药品清洗）。物理清洗（冲洗）是不改变污染物的性质，用力量使污染物排除膜元件，恢复膜元件的性能。化学清洗是使用相应的化学药剂，改变污染物的组成或属性，恢复膜元
件的性能。吸附性低的粒子状污染物，可以通过冲洗（物理清洗）的方式达到一定的效果，像生物污染这种对膜的吸附性强的污染物使用冲洗的方法很难达到预期效果。用冲洗的方法很难除去的污染应采用化学清洗。为了提高化学清洗的效果，清洗前，有必要通过对污染状况进行分析，确定污染的种类。在了解了污染物种类时，选择合适的清洗药剂就可以适当的恢复膜元件的性能。? 2 物理清洗（冲洗） 冲洗的作用 冲洗是采用低压大流量的进水冲洗膜元件，冲洗掉附着在膜表面的污染物或堆积物。 ? 图1冲洗时膜面的状态示意图 冲洗的要点 冲洗的流速 装置运行时，颗粒污染物逐渐堆积在膜的表面。如果冲洗时的流速和制水时的流速相等或略低，则很难把污染物从膜元件中冲出来。因此，冲洗时要使用比正常运行时更高的流速。通常，单支压力容器内的冲洗流速为： 1)8英寸膜元件：– 12 m3/h； 2)4英寸膜元件：– m3/h。 冲洗的压力
反渗透膜常识
反渗透膜知识整理 多引用网络资料、难免多纰漏欢迎专家指点、补充。 “反渗透英文名为reverse osmosis，缩写为RO，中文又有叫做逆渗透，不过我还是习惯反渗透的叫法。反渗透膜主要分为这么几类：一是海水淡化SWRO膜，二是苦咸水淡化BWRO膜，包括常规压力的RO 膜和低压LP或者低能量LERO膜两类，三是家庭用RO膜，超低压比较多。当然也还会有诸如低污染RO膜，抗氧化RO膜等，这些还是包括在前面三类当中，只不过由于膜材料改性衍生出来的具有某种特定功能和用途的RO膜种类。 国际上生产RO膜供应商主要有陶氏化学DOW FilmTec、日东电工美国海德能Hydraunautics、美国通用电气GE Osmonics、日本东丽Toray、韩国世韩等等，这些公司占有的市场份额较大，膜的质量属FilmTec 和Toray的最好，但是Toray的市场份额并不高。据报道Toray已经联手蓝星公司在北京建立生产车间，准备大手进攻反渗透膜市场。另外还有很多小的公司，比如美国这边的SepRO，Pall（本身不小，但RO份额小）等等。中国现在RO膜的老大是北京沃顿（汇通源泉）公司，另外还有长沙的威灵顿，杭州的北斗星，深圳的惠灵顿（好像是CA类？其他都是聚酰胺类）等等。反渗透膜生产的入门门槛较高主要是因为生产线投资较大，而且往往国内引进的生产线又是美国这边淘汰的落后生产线，国内引进后若不进行消化并改进，是很难占领市场份额的。 上面谈到的主要都是聚酰胺polyamide类的反渗透膜，属于第二代。第一代则是醋酸纤维素CA类的。今年的ACS将化学成就奖颁发给陶氏Filmtec的两名研发人员，主要是奖励他们在聚酰胺膜化学方面的卓越成就。我个人感觉第三代RO膜应该属与纳米复合膜（Polyamide nanocomposite membrane）TFN，还是基于聚酰胺，但是在成膜过程中加入了亲水性纳米沸石，使得膜的渗透性能大幅提高。据悉TFN膜即将商品化，他们的中试结果表明通透性能为现有SWRO的两倍，脱盐率保持不变。但是个人认为他们的TFN膜的推广和占有市场份额将是一个很长的过程。现有水处理工艺流程如果要采用他们的膜，则由于通量的改变需要重新设计工艺流程，市场推广并不是那么容易，如果是新客户，还是多少会质疑膜的稳定性和可靠性的。可能新技术的推出都会是这样的吧。不过就水处理和海水淡化来讲，RO的应用会原来越广的。”——未知大神。 某网站膜市场排名及部分较知名品牌Logo 国外品牌：（性能霸主、价格高）
反渗透和纳滤系统的设计
反渗透和纳滤系统的设计 反渗透和钠滤系统通常包含预处理设备、反渗透/钠滤设备和后处理设备。设置预处理部分的目的是调整原水的水质使其符合反渗透和纳滤系统的进水水质要求。后处理工序的目的有两个，一是调节反渗透和纳滤的产水成分使其符合使用目的，二是使浓水符合排放标准。 在设计反渗透和纳滤系统时，正确掌握原水水质和对产水的要求是最基本的要素，对各个装置的设计进行优化组合是保证系统的正常运行必不可少的重要环节。下面针对反渗透和纳滤系统的设计进行论述。 1 系统配置 1、1 概述 在反渗透和纳滤系统的设计中，（1）膜元件型号的选择；（2）水通量选择（单位膜面积的产水量，GFD或LMH）；以及（3）回收率，都是重要的事项。一般尽可能设计高的回收率，这样可以降低供给水的量，减少预处理的成本。但是，系统的回收率过高时会有以下的不利因素需要考虑： ⑴ 结垢的风险增大，需要添加阻垢剂； ⑵ 产水的水质下降； ⑶ 运行操作压力增高，泵和相关设备的费用增加。 产水量和回收率的设计一定要符合安全的标准。一般建议要有一定的设计弹性。使用某公司的膜元件时注意参看该公司的设计导则。 系统的运行方式一般分为连续操作和批式操作两种。批式处理是指储存一定量的进水，一定期间内处理产水和浓水，一般在小规模的浓缩工程和水量小或连续供水不足的场合被采用。连续操作是设定一定的回收率和产水量，基本上以一定的操作压力进行连续地分离处理产水和浓水，大规模的反渗透和纳滤装置都采用连续过滤。 1、2 单元件系统 单元件系统是最小的反渗透或纳滤系统，虽然只包含一支膜元件，但是配套设备却很完整。因此熟悉了解单元件系统的结构和设计，对理解大系统的设计是十分有帮助的。控制适当的给水范围（最大给水流量和最小浓水流量），防止由于浓差极化所引起的水通量减少和膜污染非常重要。由于该系统仅采用一支膜元件，而设计要求单支 40 英寸的膜元件浓水排放量与产水量比的最小值为 5：1（约相当于 18% 的回收率），因此单一膜元件系统很难达到较高的系统回收率。为了提高回收率，系统流出的浓水的一部分可以返回到给水处。采用部分浓水回流的方式可以增加回收率（一般可增加到 50 % ），但是由于有部分浓水返回到进水，会导致产水的水质下降。 1、3 单段系统的排列
反渗透系统操作手册
反渗透系统操作手册 第一章：序言 反渗透膜分离技术（简称 RO 技术）是一种时新又实用的水处理技术。反渗透是目前最微细的过滤系统，RO 膜可阻挡所有溶质与无机分子及任何分子量大于 100 的有机物，水分子可自由通过 RO 膜而纯化，溶盐之脱盐率可达 95%，甚至可达到 99%。因而反渗透的应用相当广泛，海水及苦咸水淡化，家庭饮用水及工业用纯水之制造，都逐步采用了反渗透。 对于一个特定的反渗透系统，其性能的长期稳定是不可缺少的，RO 系统的长期性能的成功取决于正常的操作与维护，包括整套系统的试车，开始运转与关机、清洗与保养等，膜面污垢和水垢预防不仅在预处理设计上要考虑，合适的操作也极为关键，同时记录的保存及 RO 运行参数日报表非常重要，这些资料既能反映该套系统的运行真实情况，也是采取修正措施时的参考。 第二章：开机 2.1、开机前检查 首次开机通常在膜元件装填之后马上进行，在装填元件入压力容器之后，开启 RO 单元前必须确定整个前处理部分按规范运作。 首次开机时，前处理系统和 RO 单元必须检查以下各项： a、管线和泵连接部分之仪器设备需使用耐腐蚀材料； b、管线和设备皆需符合设计压力； c、介质过滤器已经过反冲洗和清洗，出水指标达到设计 RO 进水指标； d、高压泵前保安过滤器必须冲洗干净且无油； e、在接上高压容器前应对包括 RO 供水接头等注入管线清洗干净并冲洗； f、化学药品按需求在合适的加药点注入，并配适当搅拌； g、装备并校正适当的仪表（压力表、温度表、PH 计、电导仪等）; h、泵作好操作准备（润滑、转动灵活）； i、压力容器稳固地装配在 RO 支架上； j、RO 膜装置应避免极端的温度（如冷冻、直接日照、暖气出口等）； k、检查各管路是否按工艺接妥，电器线路是否完整，接线是否可靠； l、透过液管线为开启状态； m、调整 RO 膜系统进水阀或旁通，以控制进水流量少于操作进水流量的 50%。 2.2、首次开机顺序 适当地启动反渗透系统为准备膜运行及避免因注水过度或水压突变伤害膜所必需。遵从适当的开机程序也可确保系统操作参数符合设计规格，以达成系统的水质与生产目标。 在开始系统开机程序之前，必须完成仪器仪表校正，预处理和其他系统检查，以下为RO 系统的一般开机程序： a、在开始开机程序之前，充分清洗前处理部分，冲冼掉杂质和其他污染物，不使不合格水注入膜元件，接 2.1 所述作开机前检查； b、在原水箱有水的情况下，开机械过滤器上进阀和下排阀，开原水泵电源，此时计量泵自动加药,水从上进阀进入机械过滤器,下排阀排出，待水清后,开启活性炭过滤器上进阀与下排阀，机械过滤器出水阀，关机械滤器下排阀，这时水进入活性炭过滤器，测试机械过滤器出水的污染指数（FI 值），在FI≤4情况下,同时活性炭过滤器出水清后,RO 主机开浓 水阀，纯水排放阀; c、开 RO 系统进水阀,关活性炭过滤器下排阀,让低压低流量水冲出元件和压力容器内的空气,使压力为 0.2-0.4MPa,同时打开保安过滤器排气阀排尽空气;
反渗透和纳滤膜结构和使用注意事项
膜片 中心管 产水 隔网 进水隔网 反渗透和纳滤膜元件结构和使用注意事项 膜元件结构详细 卷式 RO 和 NF 的结构如图 1。 图 1 卷式膜元件结构 最常见的膜元件是 8 寸膜元件：8 英寸直径，40 英寸长度。尺寸图请见表 1。 表 1 8 寸膜元件尺寸 A, inches (mm) B, inches (mm) C, inches (mm) 40.0 (1016) 7.89 (200) 1.125 (28.6) 因为制造中有通用范围，膜元件长度会略有误差。压力容器的尺寸应该考虑“+/-”范围。膜元件长度的具体范围，请联系美国海德能公司技术部门。 不同产品的膜元件重量见下表 2。每支膜元件的重量会有所不同，因为使用的材料密度不同。LD 技术膜元件采用 34mil 宽进水隔网，因此重量比采用标准隔网的MAX 膜元件重量轻。SWRO 膜元件的产水隔网更致密，因此 SWRO 膜元件比同类型 BWRO 更重一些。
另外，重量不是准确数值，典型情况是正负偏差 1kg。主要是因为里面有水。沥干膜需要较长时间，因此重量可能会偏差超过 1kg。重量经常用来做为判断膜元件污染物量的参考值。我们不能只比较沥干的膜元件与下表中数值，而是应该比较有污染并沥干的膜元件与干净的过 请注意我们还出售很多其它种类产品，关于这些膜元件的具体情况，请联系美国海德能技 术部门。 运行和使用注意事项 聚酰胺膜元件进水中的游离氯或其它氧化剂 在任何时候，进水中不能含有游离氯或其它氧化剂。即使很低的余氯或其它氧化剂浓度也会 造成膜元件不可修复的氧化损坏。因此，运行人员必须确保没有任何氧化剂进入 RO 系统。为避免膜元件被氧化，美国海德能公司建议在 RO/NF 系统的进水处安装有ORP 表计，以便于随时监测氧化性物质的浓度。除了是废水回用的项目中采用不高于 5ppm 氯胺之外，ORP 的读数应一直低于 300mV 以确保系统安全运行。如果 ORP 高于 300mV，运行人员应该接到报警信号，并采取相应措施，例如投加 SBS（亚硫酸氢钠）或增加 SBS 的投加浓度。如果 ORP 超过 350mV，系统应 立即停机，直到 ORP 降至300mV 以下后才能重新运行。请向系统集成商咨询其它去除膜系统进水中游离氯的方法。 有研究表明过量投加 SBS 能导致聚酰胺膜氧化。Sommariva et al. 曾报告某厂使用 SBS 来还原氧化物质时聚酰胺膜元件发生了氧化(Sommariva,C.,et al.(2012). IDA J.脱盐与水回用 4(2),40-44)。他们得出过量投加 SBS 会导致膜元件快速氧化且脱盐率降低的结论。特别地， 他们发现除了过量的 SBS 之外，还有高 pH 值和过渡金属的存在。因此，用户应注意投加足够SBS 来防止膜元件氧化，但不能过量投加 SBS。 注意：过渡金属如铁、锰等，将加剧游离氯对膜元件的氧化。因此进水中含有过渡金属时，应确保进水中没有游离氯存在。 O 型圈和浓水密封圈的润滑 在任何时候，不允许使用石油类或菜油基的润滑剂用于润滑产水中心管 O 型圈、适配器 O 型圈和浓水密封圈。可以用的润滑剂为甘油、硅基二硫化钼化或其它不含烃基的硅基润滑剂。 有些膜元件中心管和连接器使用塑料材料，受化学物质影响会膨胀、软化、裂纹、破裂，从而导致膜元件损坏。