反渗透理论及要求 .pdfVIP

一．概述

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。原理如下图1-1：

图1-1

在图1－1的箱子中，水通过渗透作用流向盐溶液一侧，直到达到新的平衡建立。在盐溶液一边施加一个额外的压力与渗透压相等，原有的平衡会受到影

响（图1－1）。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加，使溶剂流向纯水一边。这种现象便是反渗透。反渗透过程的驱动力是外加压力，反渗透分离

所需能量与溶液的难度直接相关。因此，从盐溶液中生产同样体积的水，盐的浓度越高，所需能耗也越高。

反渗透膜是一种由压力驱动的新型分离膜，在压力推动下，溶液中的水分子透过膜，而其它分子、离子、细菌、病毒等被截留，从而达到纯化水的目的。

反渗透膜的孔径小于1nm，能有效去除二价离子，对一价离子的去除率可达95～99%；对低分子量有机物的去除率可达100%;反渗透系统能够除去原水

中99%以上的矿物质、细菌、病毒、热原及细菌内毒素等。此法优点（相对于蒸馏和电渗析等法）：需能量少，体积小，设备简单，单位体积产水量高，

不需加热，相态不变，适宜大小规模生产等。

反渗透系统主要包括反渗透器、高压泵、计量控制设备、预处理设备。反渗透系统的组成见下图1-2。其中反渗透器（膜组件）是反渗透系统的关键设

备，它直接关系到整个系统的效能、造价、运转条件和成本等。

图1-2

目前，反渗透装置主要有板框式、管式、螺旋管式、中空纤维式、槽条式等。反渗透系统，常用一级法和二级法工艺设计，首先应根据原水水质（含盐

量、酸碱度、温度、悬浮物、细菌等），确定预处理项目（如杀菌、调节PH、凝聚、过滤）。然后选择膜材（透水量、脱盐率、PH使用范围、机械强度、

耐热等）。再根据产水量计算膜面积，还应考虑反渗透器类型的特性、反渗透装置的工艺流程、水质要求、操作压力以及淡化水回收率等问题，使制水成

本最低。另外还应考虑钙盐等难溶盐沉积膜面、堵塞膜孔、以及浓差极化等问题，以及注意预处理，加强进水流速和湍流促进器等。

反渗透装置可使海水和苦碱水一次脱盐达到饮用水标准，使总含盐量小于1000mg/L。海水淡化需要压力较大，一般为9800kPa，水的回收率一般为50%

左右。苦碱水压力一般为3920kPa，水的回收率为70%~85%。根据有关经验，海水淡化耗电约为16~17kw·h/T。有关实验表明，当原水为自来水（电阻

为1000Ω·cm），用3920kPa压力可使水质达到一次蒸馏水要求（电阻为5~7.3×106Ω·）cm，用二级或三级反渗透可制取高纯水。利用空心纤维膜，工作

压力为2156kPa。

二．概念认识

2.1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。分离膜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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

2.5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