反渗透内部结构及工作原理.ppt

关于反渗透内部结构及工作原理一、反渗透脱盐的原理在一定的温度下，用一张易透水而难透盐的半透膜将淡水和盐水隔开〔如图(a)〕，淡水即透过半透膜向盐水方向移动，随着右室盐水侧液位升高，产生一定的压力，阻止左室淡水向盐水侧移动，最后达到平衡，如图(b)所示。此时的平衡压力称为溶液的渗透压，这种现象称为渗透现象。若在右室盐水侧施加一个超过渗透压的外压〔如图(c)〕，右室盐溶液中的水便透过半透膜向左室淡水中移动，使淡水从盐水中分离出来，此现象与渗透现象相反，称反渗透现象。由此可知，反渗透脱盐的依据是①半透膜的选择透过性，即有选择地让水透过而不允许盐透过；②盐水室的外加压力大于盐水室与淡水室的渗透压力，提供了水从盐水室向淡水室移动的推动力。一些溶液的典型渗透压力见下表。第2页,共24页，2024年2月25日，星期天反渗透现象图解(a)渗透；(b)渗透平衡；(c)反渗透第3页,共24页，2024年2月25日，星期天化合物 浓度/(mg/L) 渗透压/kPa化合物浓度/(mg/L)渗透压/kPaNaCl 35000 2742.2CaCl2 1000 57.19NaCl 1000 78.55 蔗糖 1000 7.23NaHCO31000 88.2 葡萄糖 1000 13.78Na2SO41000 41.34 海水 320002400MgSO4 1000 24.80 苦咸水 2～5000105～280MgCl2 1000 66.83 上述用于隔离淡水与盐水的半透膜称为反渗透膜。反渗透膜多用高分子材料制成，目前，用于火电厂的反渗透膜多为芳香聚酰胺复合材料制成。第4页,共24页，2024年2月25日，星期天RO（ReverseOsmosis）反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。反渗膜的工作原理图如下：第5页,共24页，2024年2月25日，星期天二、反渗透膜的主要特性

1膜分离的方向性和分离特性实用性反渗透膜均为非对称膜，有表层和支撑层，它具有明显的方向性和选择性。所谓方向性就是将膜表面置于高压盐水中进行脱盐，压力升高膜的透水量、脱盐率也增高；而将膜的支撑层置于高压盐水中，压力升高脱盐率几乎为0，透水量却大大增加。由于膜具有这种方向性，应用时不能反向使用。反渗透对水中离子和有机物的分离特性不尽相同，归纳起来大致有以下几点：（1）有机物比无机物容易分离。（2）电解质比非电解质容易分离。高电荷的电解质更容易分离，其去除率顺序一般如下：Al3+Fe3+Ca2+Na+PO43-SO42-Cl-对于非电解质，分子越大越容易去除。（3）无机离子的去除率与离子水合状态中的水合物及水合离子半径有关。水合离子半径越大，越容易被除去，去除率顺序如下：Mg2+、Ca2+Li+Na+K+；F-Cl-Br-NO3-（4）对极性有机物的分离规律：醛醇胺酸，叔胺仲胺伯胺，柠檬酸酒石酸苹果酸乳酸醋酸；第6页,共24页，2024年2月25日，星期天（5）对异构体：叔（tert-）异（iso-）仲（sec-）原（pri-）（6）有机物的钠盐分离性能好，而苯酚和苯酚的衍生物则显示了负分离。极性或非极性、离解或非离解的有机溶质的水溶液，当它们进行膜分离时，溶质、溶剂和膜间的相互作用力，决定了膜的选择透过性，这些作用包括静电力、氢键结合力、疏水性和电子转移四种类型。（7）一般溶质对膜的物理性质或传递性质影响都不大，只有酚或某些低分子量有机化合物会使醋酸纤维素在水溶液中膨胀，这些组分的存在，一般会使膜的水通量下降，有时还会下降的很多。（8）硝酸盐、高氯酸盐、氰化物、硫代氰酸盐的脱除效