反渗透膜分离制高纯水实验.docVIP

一、实验目的： 熟悉反渗透法制备超纯水的工艺流程； 掌握反渗透膜分离原理及操作技能； 了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数; 掌握利用电导法确定盐浓度的方法。 实验原理 工业化应用的膜分离包括微滤（Microfiltration，MF）、超滤（Ultrafiltration, UF）、纳滤（Nanofiltration, NF）、反渗透（RO）、渗透汽化（Pervaporation, PV）和气体分离（Gas Separation, GS）等。根据分离对象和要求，选用不同的膜过程。 图1 膜截留示意图 反渗透膜通常认为是表面致密的无孔膜反渗透膜是实现反渗透的过程的关键，要求具有较好的分离透过性和物化稳定性。反渗透膜的分离透过性可用以下几个参数来描述：溶质分离率（脱盐率）R 式中， 溶剂透过速率（水通量）Jw 式中， 水的回收率Y 式中，/h /h /h 本实验主要实验内容是： 理想的反渗透膜应耐化学和微生物侵蚀，使之在运行过程中膜的分离性能和机械性能保持稳定。因此，反渗透净水工艺不是单一的反渗透脱盐过程，还应包括预处理过程，就是通过一些物化手段去除原水中的悬浮物和胶体等杂质，使其满足反渗透膜处理的进水要求，保护反渗透膜的正常使用。同时，经过反渗透膜脱盐，水的脱盐率可超过95%，但透过液中还存在一定浓度的离子，其电导率、TOC指标一般还达不到高纯水要求，工业上通常采用混床树脂处理，对水中剩余的阴阳离子进行交换，使水进一步得到净化。最后，采用紫外杀菌，可降低水中的TOC。本实验以自来水为原水，设计了预处理（活性炭、精滤）、反渗透脱盐、混床树脂处理及紫外线杀菌等净化单元，研究了自来水深度处理的反渗透净水工艺。流程示意图如图4所示。装置流程图如图4所示。 图4 反渗透膜分离制高纯水装置流程图 4.2 主要设备 自来水预过滤器：10英寸活性炭预过滤和5精过滤； 原料储槽：容积50升，材质ABS工程塑料； Y预过滤器：材质工程塑料，进口； 增压泵：型号 FLUID-O-TECH 1533，进口； 压力控制器：型号 Fannio FNC-K20； 反渗透膜组件： 2521型低压反渗透膜，纯水通量40-45L/H，脱盐率≥98% 膜壳：2521型不锈钢膜壳； 电导仪：型号 RM-220，在线检测纯水电阻仪； 流量计：规格 10－100L/H和1－7L/M，面板式有机玻璃转子流量计； 紫外杀菌器：在线流过式杀菌器； 核级混合树脂床，约3公斤； 管道及阀门：UPVC管阀； 不锈钢电控柜及不锈钢支架。 实验操作步骤 关闭系统排空阀，打开净水出口阀⑥、超纯水出口阀⑦； 接通自来水与预过滤系统，过滤水进入储槽； 接通电源，打开总电源开关； 打开泵回路阀①、浓水旁路阀②，将浓水流量阀③调至最大（注意排气），逐步关闭泵回路阀①和浓水旁路阀②，③，使系统压力（膜进口压力）控制在1.0-1.5Mpa内某一值； 若制备超纯水，切换阀④到混合树脂床，纯水可单独收集，打开浓水直接排放，调节一定的自来水进水流速，保持储槽内水位基本不变；适当打开泵回路阀①③、旁路阀②及泵回路阀①，使系统压力小于0.2 Mpa，再关闭输液泵及总电源，随后关闭自来水进水。 实验数据处理 数据记录 电导率（） 372 375 373 373.3 温度：25℃；操作压力 0.25MPa ；浓缩液流量：4.9L/min；透过液流量：78L/h； 实验组数 1 2 3 平均 净水电导率（） 28.1 28.2 28.2 28.17 纯水电导率（） 8.10 7.93 8.05 8.03 温度：25℃；操作压力 0.30MPa ；浓缩液流量：4.8L/min；透过液流量：83L/h； 实验组数 1 2 3 平均 净水电导率（） 29.1 29.3 29.2 29.2 纯水电导率（） 9.33 9.49 9.34 9.39 温度：25℃；操作压力 0.375MPa ；浓缩液流量：4.3L/min；透过液流量：94L/h； 实验组数 1 2 3 平均 净水电导率（） 30.6 30.6 31.0 30.73 纯水电导率（） 10.97 11.05 10.98 11 数据 根据大量实测数据经统计分析整理得出不同水型总含盐量（C）（mg/L）与电导率（σ）（μs/cm）和水温（t）（℃）之间存在下列关系式： Ⅰ--Ⅰ价型水： Ⅱ--Ⅱ价型水： 重碳酸盐型水： 不均齐价型天然水： 对于不清楚水的离子组成，暂不能确定其水型时，可作如下考虑，当常温下电导率小于1200时，可按重碳酸盐型水处理，电导率大于1500时，可按Ⅰ--Ⅰ价型水处理，其余则按不均齐价型水处理