反滲透細胞破碎

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1、反滲透摘要:是實現(xiàn)反滲透的核心元件,是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5~10nm之間,透過性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的高分子材料對鹽的排斥性好,而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團,因而水的透過速度相對較快。因此一種滿意的反滲透膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臐B透量或脫鹽率。關(guān)鍵詞:反滲透;脫鹽率;透過速度1反滲透法概述反滲透是60年代發(fā)展起來的一項新的薄膜分離技術(shù),是依靠反滲透在壓力下使溶劑與溶質(zhì)進行分離的過程。要了解反滲透法除鹽原理,

2、先要了解“滲透”的概念。滲透是一種物理現(xiàn)象,當(dāng)兩種含有不同濃度鹽類的水,如用一張半滲透性的薄膜分開就會發(fā)現(xiàn),含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中,而所含的鹽分并不滲透,這樣,逐漸把兩邊的含鹽濃度融和到均等為止。但如果在含鹽量高的水側(cè),施加一個壓力,其結(jié)果也可以使上述滲透停止,這時的壓力稱為滲透壓力。如果壓力再加大,可以使水向相反方向滲透,而鹽分剩下。因此,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使?jié)B透向相反方向進行,把原水中的水分子壓到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中鹽分的目的,這就是反滲透除鹽原理[1]。2

3、反滲透分離原理反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力,當(dāng)壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側(cè)得到淡水,在高壓側(cè)得到鹵水。 反滲透時,溶劑的滲透速率即液流能量N為:N=Kh(Δp-Δπ)式中Kh為水力滲透系數(shù),它隨溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側(cè)的靜壓差;Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為:π=iCRT 式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù);C為溶質(zhì)的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數(shù);

4、T為絕對溫度?!》礉B透通常使用非對稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備,主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì),從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結(jié)合制取高純水,其應(yīng)用范圍正在擴大,已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。3反滲透主要特點3.1反滲透是利用反滲透膜只能透過溶劑(通常是水)而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性,以膜兩側(cè)靜壓為推動力,而

5、實現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程。3.2反滲透是膜分離技術(shù)的一個重要組成部分,因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運行成本低、無污染、操作方便、運行可靠等諸多優(yōu)點,而成為海水和苦咸水淡化,以及純水制備的最節(jié)能、最簡便的技術(shù)。3.3對水中所有離子進行截留。3.4所需動力較納濾高。4反滲透膜污染反滲透膜分離技術(shù)是其中應(yīng)用最為廣泛的水處理技術(shù)之一。與其他膜相比,反滲透膜孔徑更小,可以更有效地脫除鹽分和小分子酸、醛等有機質(zhì)和膠體[2]。隨著膜分離過程的進行,由于膜的機械截留及溶質(zhì)與膜之間的物理化學(xué)作用,膜不可避免的受到污染,導(dǎo)致過濾阻力增大,滲透通量逐漸減小。膜污染已經(jīng)成為限制膜分離技術(shù)進一

6、步應(yīng)用的瓶頸問題。多學(xué)者對膜污染的機理進行了探討,希望能夠用數(shù)學(xué)模型來描述膜的污染過程,從而預(yù)測膜污染的進程,找到膜污染的影響因素[3]。5反滲透技術(shù)進步表現(xiàn)5.1反滲透膜的性能明顯提高。1978年成功地開發(fā)了海水淡化復(fù)合膜(采用脂肪族聚酰胺復(fù)合物為材料)至今,經(jīng)過近20年的不斷發(fā)展,海水淡化反滲透復(fù)合膜的性能已經(jīng)有了較大的提高,目前的反滲透復(fù)合膜系采用芳香族聚酰胺的材料,特征水通量是1978年的2倍,鹽的透過率大約為1978年的四分之一。如此的技術(shù)進步使得海水淡化制取飲用水從原來的二級流程簡化為目前的一級流程,且膜的價格穩(wěn)中有降。5.2功交換器的研制成功。據(jù)報導(dǎo)

7、,一種新型能量回收裝置已經(jīng)成功地用于NewProvidece島13600m3/d和Cayman島的5000m3/d海水反滲透淡化系統(tǒng)上。這種能量回收裝置稱為功交換器,將排放的濃鹽水壓力傳給補給海水,轉(zhuǎn)換效率高達89%~96%.由于濃鹽水的能量回收充分,據(jù)測算系統(tǒng)的噸水能量消耗僅為2.6kW·h.這種功交換器是1998年反滲透海水淡化技術(shù)的一個新里程碑,更為意義重大的是該數(shù)據(jù)是從商業(yè)規(guī)模的淡化裝置上得來的。5.3段間能量回收透平的成功應(yīng)用。1996年6月,佛羅里達水服務(wù)公司(FloridaWaterServiceCorp.)在Marco島對現(xiàn)有的15000m3/d苦

8、咸水淡化系

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