反滲透膜技術(shù)

1、反滲透膜技術(shù)膜分離技術(shù)作為新型、高效、節(jié)能的分離技術(shù)在水及其他液體分離域逐步占有重要的位置。 1953年美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Reid等人首次提出用反滲透技術(shù)淡化海水的構(gòu)想，1960年美國(guó)加利福 尼亞大學(xué)的Loeb和Sourirajan研制出第一張可實(shí)用的反滲透膜，標(biāo)志著現(xiàn)代膜科學(xué)技術(shù)的誕生。 從此以后，反滲透膜開發(fā)有了重大突破，膜材料從初期單一的醋酸纖維素非對(duì)稱膜發(fā)展到表面聚合 技術(shù)制成的交聯(lián)芳香族聚酰胺復(fù)合膜等新型材料與高效膜。操作壓力也擴(kuò)展到高壓（海水淡化） 膜，中壓（醋酸纖維素）膜，低壓（復(fù)合）膜和超低壓（復(fù)合）膜。80年代以來，又開發(fā)出多種材 質(zhì)的納濾膜。膜組件的形式近年來也呈現(xiàn)出多樣化

2、的趨勢(shì)。除了傳統(tǒng)的中空纖維式、卷式、管式及 板框以外，又開發(fā)出回轉(zhuǎn)平膜、浸漬平式膜等。在工業(yè)上應(yīng)用最多的是卷式膜，它占據(jù)了絕大多數(shù)陸 地水脫鹽和越來越多的海水淡化市場(chǎng)。中空纖維膜在海水淡化應(yīng)用中仍占有一定的份額。今天世界上反滲透、納濾膜水處理裝置的能力已達(dá)到每天數(shù)百萬噸。目前世界最大的反滲透苦咸 水淡化裝置在美國(guó)日產(chǎn)水量為28萬噸的運(yùn)河水處理廠；最大的反滲透海水淡化裝置是位于沙特阿拉 伯的日產(chǎn)水量為12 8萬噸的淡化廠；最大的納濾脫鹽軟化裝置位于美國(guó)佛羅里達(dá)州，日產(chǎn)水量38萬噸。中國(guó)臺(tái)灣除半導(dǎo)體、電子工業(yè)外，小型飲用水需求量也很大。 美國(guó)除大量使用中、小型及家用反滲透系統(tǒng)外，還建有許多大型公共

3、供水系統(tǒng)。1996年美國(guó)國(guó)立研 究所發(fā)表了美國(guó)21個(gè)州以飲用水為目的的179家脫鹽水廠的調(diào)查數(shù)據(jù)。結(jié)果表明這些裝置的總產(chǎn) 水量為140萬噸/日，各種脫鹽方法在總裝置產(chǎn)水能力中所占比重分別為：陸地水（苦咸水）反滲透 47%，納濾膜軟化31%，海水淡化8%。值得注意的是，納 濾膜軟化裝置的增長(zhǎng)速度最快，大大高于其他方法。這是因?yàn)榧{濾膜不僅可在低壓下水源軟化和適 度脫鹽，而且可脫除三鹵甲烷生成能（THMFP、色度、細(xì)菌、病毒和溶解性有機(jī)物，因而日益受到青睞。目前國(guó)外反滲透膜的主要生產(chǎn)廠商均為美國(guó)和日本公司， 其中美國(guó)杜邦 公司和日本東洋紡公司壟斷了中空纖維反滲透膜的世界市場(chǎng)。卷式反滲透膜的主要生產(chǎn)廠

4、商為七 家'他們是：Filmtec公司、美國(guó)Hydranautics公司、日本日東電工（NittoDenko ）公司、美國(guó) Fluidsystem公司、日本東麗（Toray ）公司、美國(guó)Desel公司、美國(guó)Trisep 公司。美國(guó)、歐洲反滲透裝置主要用于各種工業(yè)用水及飲飲用水，中東、西班牙的海水淡化應(yīng)用較多，日本則主要用于半導(dǎo)體、電子工業(yè)，韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣除半導(dǎo)體、電子工業(yè)外，小型飲用水需求量 也很大。美國(guó)除大量使用中、小型及家用反滲透系統(tǒng)外，還建有許多大型公共供水系統(tǒng)。1996 年美國(guó)國(guó)立研究所發(fā)表了美國(guó)21個(gè)州以飲用水為目的的179家脫鹽水廠的調(diào)查數(shù)據(jù)。結(jié)果表明這 些裝置的總產(chǎn)水量為

5、140萬噸/日，各種脫鹽方法在總裝置產(chǎn)水能力中所占比重分別為：陸地水 （苦咸水）反滲透47%，納濾膜軟化31%，海水淡化8%。值得注意的是，納濾膜軟化裝置的增長(zhǎng)速度最快，大大高于其他方法。這是因?yàn)榧{濾膜不僅可在低 壓下水源軟化和適度脫鹽，而且可脫除三鹵甲烷生成能（THMFP、色度、細(xì)菌、病毒和溶解性有機(jī)物，因而日益受到青睞。反滲透膜技術(shù)的特點(diǎn)是：反滲透法具有設(shè)備構(gòu)型緊湊，占地面積小、單位體積產(chǎn)水量及能量消耗少等優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于幾 乎所以行業(yè)。如前所述，它是在沒有相變的情況下，依靠大于滲透壓的壓力推動(dòng)，通過膜的毛細(xì)管作 用流出淡化的水，而且它還具有膜的篩分作用，能除去極小的細(xì)菌、病毒和熱原。因此自

6、從開發(fā) 以來發(fā)展迅速，不僅用于海水或苦咸水的淡化，也作為鍋爐補(bǔ)給水的預(yù)除鹽和制取超純水，離子 交換前的預(yù)除鹽，受到需要既能除鹽又要求除去細(xì)菌、微粒等行業(yè)的歡迎。近年來，國(guó)外開始認(rèn) 為飲用水主要要純而不需要靠飲用礦泉水來提供礦物質(zhì)，所以它又被廣泛用來處理一般的自來水從而提供優(yōu)質(zhì)的飲用水（俗稱太空水）總之，由于反滲透應(yīng)用廣 泛，優(yōu)點(diǎn)多，而且開發(fā)以來膜的品種不斷增加，質(zhì)量不斷提高，設(shè)備也不斷改進(jìn)，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò) 大，受到電力、電子、醫(yī)藥、食品等各方面的重視，反滲透技術(shù)將有更廣闊的發(fā)展前景，特別是與 近年來發(fā)展起來的EDI技術(shù)組合，使純水制造進(jìn)入了 一個(gè)出水品質(zhì)好、無再生化學(xué)品、連續(xù)穩(wěn)定運(yùn) 行的新水處

7、理時(shí)期.反滲透系統(tǒng)的原理： 10反滲透膜的孔徑大都10X10-m它的分離對(duì)象是溶解中的離子和分子量幾百以上的有 機(jī)物，只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的膜一般稱之為理想的半透膜。當(dāng)把溶劑和溶液（或把兩種 不同濃度的溶液）分別置于此膜的兩側(cè)時(shí)，純?nèi)軇⒆匀淮┻^半透膜而自發(fā)地向溶液（或從低溶 液向高濃度溶液）一側(cè)流動(dòng)。這種現(xiàn)象叫滲透（Osmosis ）。當(dāng)滲透過程進(jìn)行到溶液的液面產(chǎn)生一個(gè)壓力，以抵銷溶劑向溶液方向流動(dòng)的趨勢(shì)，即達(dá)到平衡，此壓力稱為該溶液 的滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的種類、濃度和溫度，而與膜本身無關(guān)。在這種情況下，若在 溶液的液面上再施加一個(gè)大于滲透壓的外加壓力時(shí)，溶劑將與原來的滲透

8、方向相反，開始從溶液向 溶劑一側(cè)流動(dòng),這就是所謂反滲透(Reverse Osmosis )，凡基于此原理所進(jìn)行的濃縮或凈化溶液的 分離方法，一般稱之為反滲透工藝。反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，它主要是在壓力推動(dòng)下， 借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶劑與溶質(zhì)分開。溶液濃度越高，滲透壓值越大。在反滲透 過程中所要施加的壓力，在系統(tǒng)和膜強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，必需遠(yuǎn)大于溶液滲透壓值，一般為滲透壓 值的幾倍到近幾十倍。當(dāng)鹽的水溶液與多孔的半透膜表面接觸時(shí)，則在膜的溶液界面上選擇吸附一層水分子， 在反滲透壓力的作用下，通過膜的毛細(xì)管作用流出純水。并連續(xù)地流出形成界面純水層。至于對(duì)有機(jī)物的去除，屬篩分機(jī)理。因此，這與有機(jī)物的分子量大小和形狀有關(guān)?？?10徑較大的膜，一般應(yīng)用在超濾范圍，稱為超濾膜。超濾膜的孔