反渗透膜系统能耗
目前,相对于其他传统的化工分离技术,反渗透膜技术在能耗方面仍然具有很大的优势,Madaeni等研究发现,在食品加工业中,与传统的蒸发工艺相比,通过反渗透膜浓缩果汁中糖分的能耗被大幅度的降低;除此之外,反渗透膜分离过程也避免了因为加热蒸发所导致的糖分损失。
脱盐作为反渗透膜技术的传统应用领域,如何降低能耗一直备受关注。Zhu等研究了在低水回收率的条件下发展高通量的反渗透膜,他们发现这可以有效地降低反渗透苦咸水脱盐的制水成本。
但与此同时,低水回收率又会导致预处理和盐水管理费用的增加。另一方面,海水淡化过程中,能耗成本远大于膜成本,所以提高膜通量的经济效益十分有限。因此,他们提出未来降低反渗透制水成本的首要驱动力不再是提高膜通量,而应该从提高膜的抗污染能力,降低原料预处理和盐水管理费用,改进控制计划,优化过程,以及利用可再生供能源降低生产成本等方面进行考虑。
虽然提高反渗透系统能量利用效率是减轻反渗透大规模利用带来的能源压力的一个有效途径,但是从根本上解决这一问题则需要另辟蹊径,将可再生能源引入反渗透系统。目前,已经有人提出以太阳能、风能和水能等可再生能源作为反渗透系统的供能源,并且已经对实施这种构想的基本原则、装置设计、设备安装、数学模型计算以及经济可行性等方面做了分析。
反渗透膜按其结构特点主要可分为两类,即非对称反渗透膜和复合反渗透膜。目前应用广的复合膜大多是在多孔支撑膜表面采用界面聚合法制得的致密**薄分离层,因为这种膜的分离层和支撑层都易于控制,而且在高脱盐情况下,也能保持较高的透水率。
2.1.反渗透膜功能层研究
对于复合膜来说,渗透通量和截留率主要取决于其表面的一层**薄分离层,所以针对优化**薄分离层性能的研究一直以来就是热点,然而由于其厚度太小(通常小于200nm),很难对其进行热力学和动力学研究。目前,有学者另辟蹊径,利用石英微天平等仪器定量研究了水在这一**薄层中的溶解、吸附行为,以及水分子吸附时所带来的机械压力。他们发现**薄功能层具有相当大的自由体积对于水在其中的吸附和传输非常有利。
纳米材料因为具有小体积效应、表面效应、**效应和宏观**隧道效应,也被引入到了优化**薄功能层的性能当中。有关这方面的研究主要是通过在**薄功能层中分散一些纳米颗粒,使得功能层中出现很多纳米尺寸的微观结构,其中的分子、原子、电荷和功能基团的分布情况都与一般材料中的分布有所不同,这会对膜性能产生重要影响,进而使所制得的膜具有比传统复合膜更优的膜性能。Jeong等研制的沸石-聚酰胺新型**薄复合反渗透膜在传统复合膜的基础上又具备了分子筛的*特功能(可控的亲水性、电荷密度和孔结构,优良的性能以及更高的化学、热力学和机械稳定性),可以使水分子**通过**亲水的分子筛纳米孔,同时截留率基本保持不变。
反渗透膜是实现反渗透的核心元件,是一种模拟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。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。反渗透膜的膜孔径非常小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、**物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。
反渗透膜选型
经常有客户问到在我们选择反渗透RO膜需要考虑哪些性能指标。通常分为三个:脱盐率、产水量、回收率。
一、RO反渗透膜的脱盐率和透盐率 RO反渗透膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定,脱盐率的高低取决于反渗透RO膜元件表面**薄脱盐层的致密度,脱盐层越致密脱盐率越高,同时产水量越低。反渗透膜对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定,对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以**过99%,对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低,但也可**过了98%(反渗透膜使用时间越长,化学清洗次数越多,反渗透膜脱盐率越低)对分子量大于100的**物脱除率也可过到98%,但对分子量小于100的**物脱除率较低。
反渗透膜的脱盐率和透盐率计算方法:
RO膜的盐透过率=RO膜产水浓度/进水浓度×**
RO膜的脱盐率=(1–RO膜的产水含盐量/进水含盐量)×**
RO膜的透盐率=**–脱盐率
二、RO反渗透膜的产水量和渗透流率
RO膜的产水量——指反渗透系统的产水能力,即单位时间内透过RO膜的水量,通常用吨/小时或加仑/天来表示。
RO膜的渗透流率——也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率,通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过高的渗透流率将导致垂直于RO膜表面的水流速加快,加剧膜污染。
三、RO反渗透膜的回收率
RO膜的回收率——指反渗透膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据反渗透系统中预处理的进水水质及用水要求而定的。RO膜系统的回收率在设计时就已经确定。
(1)RO膜的回收率=(RO膜的产水流量/进水流量)×**
(2)反渗透(纳滤)膜组件的回收率、盐透过率、脱盐率计算公式如下:
反渗透膜组件的回收率= RO膜组件产水量/进水量×**
反渗透膜组件的盐分透过率=RO膜组件产水浓度/进水浓度×**
保存条件
反渗透膜元件的保管条件
一、新膜(使用前)
1、膜元件必须一直保持在湿润状态。即使是在为了确认同一包装的数量而需暂时打开时,也必须是在不捅破塑料袋的状态下,此状态应保存到使用时为止。
2、在**过10℃的氛围中保存时也要避免直射阳光,选择通风良好的场所。这时,保存温度勿**过35℃。
3、如果发生冻结就会发生物理破损,所以要采取保温措施,勿使之冻结。
二、通水后膜元件
1、膜元件必须一直保持在阴暗的场所,保存温度勿**过35℃,并要避免直射阳光。
2、温度为0℃以下时有冻结的可能,要采取防冻结措施。
3、复合系列膜元件要用含有存用药品(重亚,500~1000mg/L,pH值3~6)的纯水或反渗透过滤水进行浸泡。
4、无论在何种情况下进行保存时,都不能使膜处于干燥状态。
5、保存液的浓度及pH值都要保持在上述范围,需定期检查。如果可能发生偏离上述范围时,要再次调制保存液。
保养
随着净水设备在水处理行业的广泛应用,反渗透膜也渐渐的被人重视。反渗透膜的成本是消费者关心的问题之一,良好的保养,有助于延长反渗透膜的使用寿命。
设备试机完后,我们两种方法保护反渗透膜。设备试机运行两天(15~24h),然后采用2%的甲醛溶液保养;或运行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液进行保养反渗透膜(应排尽设备管路中的空气,保证设备不漏,关闭所有的进出口阀)。两种方法均可得到满意的效果,种方法成本高些,在闲置时间长时使用,*二种保养反渗透膜的方法在闲置时间较短时使用。
应用范围
反渗透膜广泛用于电力、石油化工、钢铁、电子、医药、食品饮料、**及环保等领域,在海水及苦咸水淡化,锅炉给水、工业纯水及电子级**纯水制备,饮用纯净水生产,废水处理及特种分离过程中发挥着重要作用。
渗透膜是实现反渗透的核心元件,是一种模拟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。表面微孔的直径一般在0.5~10nm之间,透过性的大小与膜本身的化学结构有关。
1、在低压力下将反渗透系统中的空气赶出。
2、用低压水将膜元件的保护液从渗透器冲出(开浓水排放阀)。
3、打开反渗透系统的浓水减压阀。
4、高压泵出口节流阀的开度调整到其初始压力的50%。
5、启动高压泵进行冲洗,直至冲净。
6、关断反渗透设备的浓水排放阀,调节浓水减压阀,调节给水泵出口节流阀,打开产品水出口阀,关闭产品水排放阀,直至达到设计的产品水流量和反渗透系统回收率。
7、反渗透膜,做好反渗透系统的运行记录包括试验用仪器药品清单、试验方法、预处理系统、原水加热自动控制、凝聚烧杯试验、加氯量试验、出水浊度测定、SDI测定等。
过日积月累的经验已经形成了一个良好的习惯,把水进行分类,例如地下水、自来水、地表水、海水、废水(中水)等,原水会受到气候变化季节变化以及地理变化使其内部杂质不同,所以选取合适的工艺很重要,RO反渗透膜机组也可与EDI等各类设备进行配合使用从而达到用户更别的要求。