2-3 反渗透膜的脱盐原理
反渗透的脱盐机制两种主要理论:
a.毛细孔流模型
b.溶解扩散模型
两种理论都认为水分子在固液界面上被**吸附并通过,而盐类和其他的物质被截留。水与膜表面之间有弱的化学结合力, 使得水能够在膜的结构中扩散。膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐具有更快的扩散速率。
2-4 反渗透膜的三个重要参数
a.脱盐率 b.透盐率 c.回收率
脱盐率=**-透盐率
透盐率=产水浓度/进水浓度×**
回收率=产水流量/进水流量×**
以1500 ppm为测试溶液 ,如果透过膜的浓度为15ppm,那么膜的透盐率就是1%,脱盐率就是99%。
图4 反渗透膜滤过示意图
03 影响反渗透膜的因素
3-1 反渗透膜产水量计算公式
3-2 影响反渗透膜的因素
四个主要因素:
a. 进水压力(图1)
b. 温度(图2)
c. 原水浓度(图3)
d. 回收率(图4)
04 反渗透膜的分型
4-1 按材料分型
图6 合成膜材料比较
4-2 按消毒方式分型
图7 两种不同消毒方式的膜
笼形外壳的热消膜是符合FDA认证的反渗膜,更适用于医药卫生行业。
反渗透膜从发明至今有59年,它的发明和发展使透析用水得到了质的提升,更多的了解反渗膜的性能可以在工作中使其达到状态,从而得到更纯净的产水,以上是本人对反渗透膜性能的几点浅谈,感谢阅读。
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。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。有的高分子材料对盐的排斥性好,而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团,因而水的透过速度相对较快。
反渗透膜构造示意图
超滤膜,是一种孔径规格一致,额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力,就能筛出小于孔径的溶质分子,以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。超滤膜是早开发的高分子分离膜之一,在60年代超滤装置就实现了工业化。
超滤膜原理结构
反渗透膜与超滤膜具体参数对比
参数
反渗透膜
超滤膜
材质
聚丙烯腈
醋酸纤维素
孔径
0.5~10纳米
0.001-0.02微米
运行压力
1-7bar
12-70bar
检测标准
20个/毫升
100个/毫升
净水器水质
纯水供饮用
**纯水供饮用
净水产量
小
大
脱盐效果
好
一般
反渗透膜应具有以下特征
(1)在高流速下应具有高效脱盐率;
(2)具有较高机械强度和使用寿命;
(3)能在较低操作压力下发挥功能;
(4)能耐受化学或生化作用的影响;
(5)受pH值、温度等因素影响较小;
(6)制膜原料来源容易,加工简便,成本低廉。
超滤膜的应用特性
(1)在超滤过程中不会发生任何质的变化,可以在常温下稳定运行;
(2)设备结构精巧,占地面积小,易于操作;
(3)超滤分离过程简单,设备自动化程度高;
(4)能将不同的分子量物质进行分类处理;
(5)对水质的适用性强,应用的范围广。
反渗透膜的应用范围
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。
超滤膜的应用范围
纯水与**纯水制备工艺中作为反渗透预处理以及**纯水的终端处理;工业用水中用于分离、热源、胶体、悬浮杂质及大分子**物;饮用水、矿泉水净化;发酵、酶制剂工业、制药工业的浓缩、纯化与澄清;果汁浓缩、分离;大豆、乳品、制糖工业、酒类、茶汁、醋等的分离、浓缩与澄清;工业废水与生活污水的净化和回收;电泳漆的回收。
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