反渗透说明

反渗透法通常又称超过滤法,该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐渐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的zui大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40。因此,从1974年起,美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。[1]

机理解释

对反渗透膜脱盐机理解释很多,到目前为止,较公认的机理主要有:

(1)氢键理论:氢键理论zui早是由雷德(Reid)等提出的。也叫孔穴式与有序式扩散(hole type-alignment type diffusion)理论,是针对乙酸纤维膜提出的模型。此模型认为当水进入乙酸纤维膜的非结晶部分后,和羧基的氧原子发生氢键作用而构成结合水。这种结合水的结合强度取决于膜内的孔径,孔径越小结合越牢。由于牢固的结合水把孔占满,故不与乙酸纤维膜以氢键结合的溶质就不能扩散透过,但与膜能进行氢键结合的离子和分子(如水、酸等)却能穿过结合水层而有序扩散通过。

(2)优先吸附-毛细孔流理论:该理论是索里拉金(Sourirajan)在Gibbs吸附方程的基础上提出的,他认为在盐水溶液和聚合物多孔膜接触的情况下,膜界面上有优先吸附水而排斥盐的性质,因而形成一负吸附层,它是一层已被脱盐的纯水层,纯水的输送可通过膜中的小孔来进行。纯水层厚度既与溶液的性质(如溶质的种类、溶液的浓度等)有关,也与膜的表面化学性质有关。索里拉金认为孔径必须等于或小于纯水层厚度的二倍,才能达到完全脱盐而连续地获得纯水,但在膜孔径等于纯水层厚度二倍时工作效率zui高。根据膜的吸附作用有选择性,可以推知膜对溶质的脱除应有选择性。

特性

反渗透方法可以从水中除去90 %以上的溶解性盐类和99 %以上的胶体微生物及有机物等。尤其以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置,是解决无电和常规能源短缺地区人们生活用水问题的既经济又可靠的途径。反渗透淡化法不仅适用于海水淡化,也适合于苦咸水淡化。现有的淡化法中,反渗透淡化法是zui经济的,它甚至已经超过电渗析淡化法。由于反渗透过程的推动力是压力,过程中没有发生相变化,膜仅起着 筛分 的作用,因此反渗透分离过程所需能耗较低。在现有海水和苦咸水淡化中,反渗透法是zui节能的。反渗透膜分离的特点是它的 广谱 分离,即它不但可以脱除水中的各种离子,而且可以脱除比离子大的微粒,如大部分的有机物、胶体、病毒、细菌、悬浮物等,故反渗透分离法又有广谱分离法之称。

优点

与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。反渗透法脱盐率及产水纯净程度都比电渗析法高,出水水质优于我国《生活饮用水卫生标准》,对高氟低矿化度苦咸水通过反渗透法淡化,出水水质可达到我国《饮用纯净水卫生标准》。有资料表明,反渗透法淡化苦咸水的能耗 电耗、水耗均低于电渗析法,而且反渗透法设备结构紧凑、占地面积小、运行效果稳定可靠、符合 清洁生产 要求,反渗透法是较其他方法更为合理、有效的苦咸水淡化方法。

采用反渗透法对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化,淡化过程中,系统运行稳定。系统的脱盐率达96 %以上,淡化水水质达到国家生活饮用水标准。反渗透系统苦咸水淡化装置具有较强的适应性,可根据原水的水质情况,调整运行参数来实现对不同含盐量的苦咸水连续进行处理。该装置高度集成化,可望成为定型的成套设备。

缺点

需要高压设备,原水利用率只有75-80%。膜要定期清洗。

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