家用反渗透膜元件的主要技术要求及发展方向,是向**低压、大通量、抗污染、耐氧化、**命、高回收率发展。
1、**低压:
反渗透膜元件进水0.1MPa可出水,进水0.15~0.2MPa即可满足家用反渗透净水器的额定产水量。反渗透净水器可以不用泵、不用电。其优点十分明显:
(1)电气安全;
(2)节电节能;
(3)降水成本;
(4)低压运行可以减小漏水和爆管、爆桶等概率
(5)降低噪音
2、大通量:
现在市场上早已有200、300、400、500、600、700、800、1000、1300G等各种规格的家用反渗透膜,以适应大膜无桶家用反渗透净水器、一级二段家用反渗透净水器之所需;
3、高回收率:
(1)反渗透膜的改进:某公司通过对膜的材质、表面电荷、表面光洁度、性能等等进行改进,研发生产低浓水膜,膜的浓水与纯水正常比例为2:3,用这种RO膜制成RO机回收率为60%。
(2)膜元件水流道的改进:此类膜元件(左)与常规膜元件水流道(右)的对比图。改变流道,从直流改为侧流,大大增加水在膜面的流程,增加膜面与水的接触面积,加快水的流速。
4、抗污染、**命
采用改进RO膜表面电荷、膜表面涂层、膜表面光洁度、流道布载银塑料等等各种措施,提高反渗透膜的抗污染性能,延长反渗透膜的使用寿命。
5、耐氧化、抗余氯
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。
2、印染废水反渗透膜处理回用技术的应用效果
为了更加使反渗透膜处理回用技术处理印染废水的结果更为明显,笔者对该纺织公司的膜出水进行了试验分析,主要将膜出水与车间生产用水进行对比分析,从染色效果、漂白效果和后处理皂洗效果这三个方面进行分析,从而得出回用水的印染效果。
2.1 染色效果分析试验
染色效果试验分析将车间用水的染色样本作为标准样,主要的试验材料为该纺织公司应用的纯棉布样,该纯棉布样已经经过氧漂。按照染色→后处理→脱水→烘干的步骤进行布样的染色。染色效果分析试验所用的染色配方由该纺织公司提供,布样的浅色染色为0.0115%的泰兴红3BS、0.00155%的泰兴黄3RS、4g/L的Na2SO4以及3.2g/L的Na2CO3;布样的中色染色为1.24%的雷马素艳兰RX、0.0045%的泰兴黄3RS、30g/L的Na2SO4以及15g/L的Na2CO3;布样的深色染色为2.7%的泰兴红3BS、2.6%的活性橙BF-DB、80g/L的Na2SO4以及25g/L的Na2CO3。具体的染色工艺条件如下:按照1:10的浴比进行后处理,处理的温度为60℃,处理的时间在0.5-1h以内,烘干的温度为100℃。试验结果显示:回用水的染色效果和车间用水的染色效果非常接近,色差值要小于0.6,染色力度相差无几,两者之间的差值要小于3%。
2.2 漂白效果分析试验
漂白效果试验分析的试验材料为该纺织公司没有处理过的纯棉胚布和纱样,按照煮漂→浴→洗水→脱水→烘干的步骤进行布样的漂白。漂白的工艺如下:8%的双氧水、4%的液碱、1%的渗透剂与0.5的增白剂,上述试验试剂按照1:10的浴比,在100℃下進行40min的漂白,烘干的温度为100℃。试验结果显示:回用水的漂白效果要优于车间用水的漂白效果,白度值要更高。
2.3 后处理皂洗效果分析试验
后处理皂洗效果分析的试验材料为该纺织公司的大样染色保温后没有皂洗的布样,深色与浅色各一块。浅色样布的皂洗流程如下:冷水洗10min之后过50℃的0.5g/L HAc溶液10min,然后用80℃的热水洗10min,后再用冷水洗10min;深色样布的皂洗流程如下:冷水洗10min之后过50℃的0.5g/L HAc溶液10min,然后用90℃的1g/L皂洗剂洗10min,该步骤需进行两次,再用50℃的温水洗10min,该步骤需进行两次,后用冷水洗10min。试验的结果显示:将车间用水的后处理皂洗效果作为标准样,回用水的后处理皂洗布样色差和车间生产用水的差值小于0.5。通过上述三种效果分析试验的结果可知,经过反渗透膜处理过的回用水具有较好的水质,能够符合染色与漂白等生产标准要求。
3、结束语
综上所述,反渗透膜能够将印染废水中的污染物进行分离、浓缩与回收,从而实现废水的处理再利用。通过对印染废水反渗透膜处理回用技术的研究可知,印染企业需要认识到反渗透膜处理回用技术的实用性,并进行推广应用,在实际的生产中,印染企业可以将回用水与生产用水按照一定的比例进行混合使用,减少企业的用水成本,节约水资源的同时,减少废水的排放。本文的探究仍旧存在不足之处,仅供参考。
膜元件的标准脱盐率、实际脱盐率与系统脱盐率
膜元件标准脱盐率为膜元件生产厂家在标准条件下所测得的脱盐率,如CPA2在标准条件下的脱盐率为99.2%(平均脱盐率为99.5%),CPA3在标准条件下的脱盐率为99.6%(平均脱盐率为99.7%)。
膜元件实际脱盐率为膜元件在实际使用时所表现出来的脱盐率,实际脱盐率有时会比标准脱盐率高,但更多情况下要比标准脱盐率低,这是由于标准测试条件与实际使用条件完全不同。在标准测试条件下,其标准测试溶液为氯化钠溶液,膜元件标准脱盐率表现为对氯化钠的脱除率。在实际使用条件下,由于水中各种离子成分不同,温度、平均水通量选取值、系统回收率等均不同于标准测试条件,而这些因素均会影响到膜元件的脱盐率。
系统脱盐率为整套反渗透装置所表现出来的脱盐率,同样由于使用条件与标准条件不同,系统脱盐率有别于标准脱盐率,同时由于反渗透装置一般均串联多根膜元件,而装置中每根膜元件的实际使用条件均不同,故系统脱盐率也有别于膜元件实际脱盐率,对于只有1支膜元件的装置,系统脱盐率才等于膜元件实际脱盐率。
要预测系统脱盐率的简单的办法就是通过膜元件生产厂家的计算软件进行实际计算。
了解了膜元件标准脱盐率、实际脱盐率与系统脱盐率之间的关系之后,在设计反渗透装置、给用户提供系统性能担保、验收反渗透装置或者评定膜元件性能时,一定要根据系统实际脱盐率来进行,而不能以膜元件标准脱盐率来进行。
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