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反滲透膜工作原理

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

□　　膜的發(fā)展史19世紀(jì)30年代硝酸纖維素微濾膜商品化

詳細(xì)介紹

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　　膜的發(fā)展史
19世紀(jì)30年代硝酸纖維素微濾膜商品化。
　　1953年美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Reid等人提出反滲透海水淡化。
　　1960年美國(guó)加利福尼亞大學(xué)發(fā)明了代高性能的非對(duì)稱性醋酸纖維素膜，反滲透(RO)用于海波及苦咸水淡化。
　　1961年美國(guó)Hevens公司提出管式膜組件的制造方法。
　　1965年美國(guó)加利福尼亞大學(xué)制造出用于苦咸水淡化的管式反滲透裝置。
　　1970年開發(fā)成功高效芳香聚酰胺中空纖維反滲透膜，使RO膜性能進(jìn)一步提高。
　　20世紀(jì)80年代后進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的膜用滲透汽化進(jìn)行醇類等恒沸物脫水。
　　20世紀(jì)90年代出現(xiàn)低壓反滲透復(fù)合，為第三代RO膜，膜性能大幅度提高，為RO技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊的前景。
反滲透膜的發(fā)展史
1748年 Nollet發(fā)現(xiàn)滲透現(xiàn)象。
　　1920年建立了稀溶液的完整理論。
　　1953年發(fā)現(xiàn)醋酸纖維素類具有良好的半透性。
　　1960年人類制成醋酸纖維素反滲透膜。
　　1970年杜邦公司發(fā)明了芳香族聚酰胺中空纖維反滲透器。
　　1980年全芳香族聚酰胺復(fù)合膜及其卷式元件問世。
　　1990年中壓、低壓、及超低壓高脫鹽聚酰胺復(fù)合膜進(jìn)入市場(chǎng)，從而為反滲透技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊前景。
　　1998年低污染膜研發(fā)成功，進(jìn)一步擴(kuò)大了反滲透的應(yīng)用范圍。
反滲透膜工作原理對(duì)透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí)，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時(shí)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個(gè)壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，溶劑的流動(dòng)方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動(dòng)，這一過程稱為反滲透。反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。
反滲透技術(shù)基礎(chǔ)——什么是反滲透膜

滲透膜早已存在于自然界中，但直到1748年，Nollet發(fā)現(xiàn)水能自然的擴(kuò)散到裝有酒精溶液的鍺膀胱內(nèi)，人類才發(fā)現(xiàn)了滲透現(xiàn)象。

自然的滲透過程中，溶劑通過滲透膜從低濃度向高濃度部分?jǐn)U散；而反滲透是指在外界壓力作用下，濃溶液中的溶劑透過膜向稀溶液中擴(kuò)散，具有這種功能的半透膜稱為反滲透膜，也稱RO(Reverse Osmoses)膜。
從反滲透過程的傳質(zhì)機(jī)理及模型來說，主要有三種學(xué)說：

一、　現(xiàn)象學(xué)模型

二、　溶解-擴(kuò)散模型

三、　優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流模型

這些理論都不能獨(dú)自的解釋反滲透現(xiàn)象的原理。雖然人們還沒有揭示反滲透現(xiàn)象本質(zhì)，但是卻不妨礙人們?nèi)ダ梅礉B透現(xiàn)象，研制出性能優(yōu)良的反滲透膜，為人類造福。

反滲透膜的一個(gè)特點(diǎn)就是，無法制造出的膜，即脫鹽率99%的膜，盡管它對(duì)無機(jī)鹽和分子量大于100的有機(jī)物的脫除率可以達(dá)到98%以上。目前可以制造出反滲透膜脫鹽率可達(dá)到99.9%.
反滲透技術(shù)基礎(chǔ)——衡量反滲透膜性能的主要指標(biāo)

1、　脫鹽率和透鹽率

脫鹽率——通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。

透鹽率——進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比。

脫鹽率=（1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）×99%

透鹽率=99%–脫鹽率

　　膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對(duì)不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定，對(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過99%，對(duì)單價(jià)離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也超過了98%；對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%，但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。

2、　產(chǎn)水量（水通量）

產(chǎn)水量（水通量）——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時(shí)間內(nèi)透過膜水量，通常用噸/小時(shí)或加侖/天來表示。

滲透流率——滲透流率也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。

3、　回收率

回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，是基于預(yù)設(shè)的進(jìn)水水質(zhì)而定的。

回收率=（產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）×99%

反滲透技術(shù)基礎(chǔ)——影響反滲透膜性能的因素

1、　進(jìn)水壓力對(duì)反滲透膜的影響

進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動(dòng)反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時(shí)鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時(shí)，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會(huì)導(dǎo)致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。

2、　進(jìn)水溫度對(duì)反滲透膜的影響

反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對(duì)通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就2.5%-3.0%；（以25℃為標(biāo)準(zhǔn)）

3、　進(jìn)水PH值對(duì)反滲透膜的影響

進(jìn)水PH值對(duì)產(chǎn)水量幾乎沒有影響，面對(duì)脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到。

4、　進(jìn)水鹽濃度對(duì)反滲透膜的影響

　滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù)，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。