1、反滲透（RORO）系統(tǒng)一、膜技術(shù)基本概念膜分離物質(zhì)世界是由原子、分子和細(xì)胞等微觀單元構(gòu)成的，然而這些很小的物質(zhì)單元總是以雜居共生，熱力學(xué)第二定律揭示了微觀粒子都會(huì)傾向于無(wú)序的混合狀態(tài)。人們發(fā)明了過(guò)濾、蒸儲(chǔ)、萃取、電泳、層析和膜分離等分離技術(shù)來(lái)獲取純凈的物質(zhì)。膜分離技術(shù)的基礎(chǔ)是分離膜。分離膜是具有選擇性透過(guò)性能的薄膜，某些分子（或微粒）可以透過(guò)薄膜，而其它的則被阻隔。這種分離總是要依賴于不同的分子（或微粒）之間的某種區(qū)別，最簡(jiǎn)單的區(qū)別是尺寸，三維空間之中，什么都有大上巨細(xì)，而膜有孔徑。當(dāng)然分子（或微粒）還有其它的特性差別可以利用,比如荷電性（正、負(fù)電），親合性（親油、親水），深解性，等等。按照阻

2、留微粒的尺寸大小，液體分離膜技術(shù)有反滲透（亞納米級(jí)）、納濾（納米級(jí)）、超濾（1 10 0納米級(jí)）和微濾（微米和亞微米級(jí)），另外還有氣體分離、滲透蒸發(fā)、電滲析、液膜技術(shù)、膜萃取、膜催化、膜蒸儲(chǔ)等膜分離過(guò)程。表-1-1 主要的膜分離過(guò)程薄膜復(fù)合膜薄膜復(fù)合膜由超薄皮層（活性分離層）和多孔基膜構(gòu)成。基膜一般是在多孔織物支撐體上澆筑的微孔聚碉膜（即 0.2m0.2m 厚），超薄皮層是由聚酰胺和聚月尿通過(guò)界面縮合反應(yīng)技術(shù)形成的。薄膜復(fù)合膜的優(yōu)點(diǎn)與它們的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，其最主要的特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性，在中等壓力下操作就具有高水通量和鹽截留率及抗生物侵蝕。它們能在溫度 0 040C40C 及 pH2-pH2-121

3、2 問(wèn)連續(xù)操作。像芳香聚酰胺一樣，這些材料的抗氯及其它氧化性物質(zhì)的性能差。第二部分：反滲透膜基本原理反滲透是在壓力驅(qū)動(dòng)下，水分子通過(guò)半透膜，而離子大部分被截留，從而達(dá)到水、離子分離的過(guò)程。膜的種類膜的功能多孔膜、溶液的微濾、脫微粒子分離驅(qū)動(dòng)力壓力差透過(guò)物質(zhì)水、溶劑、溶解物反滲透和納濾電滲析氣體分離脫除溶液中的膠體、各類大分子脫除溶液中的鹽類及低分子物脫除溶液中的鹽類及低分子物脫除溶液中的離子溶液中的低分子及溶劑間的分離氣體、氣體與蒸汽分離壓力差壓力差濃度差電位差壓力差、濃度差濃度差溶劑、離子和小分子水、溶劑離子、低分子物、酸、堿離子易透過(guò)氣體被截留物質(zhì)懸浮物、細(xì)菌類、微粒子蛋白質(zhì)、各類酶、細(xì)菌

4、、病毒、乳膠、微粒子無(wú)機(jī)鹽、糖類、氨基酸、BODCODBODCOD無(wú)機(jī)鹽、尿素、尿酸、糖類、氨基酸無(wú)機(jī)、有機(jī)離子液體、無(wú)機(jī)鹽、乙醇溶液不易透過(guò)氣體半透膜半透膜是具有選擇性透過(guò)性能的薄膜。當(dāng)液體或氣體通過(guò)半透膜時(shí)，一些組分透過(guò)，而另外一些組分被截留。實(shí)際上半透膜對(duì)于任何組分都有透過(guò)性，只是透過(guò)的速率相差很大。在反滲透過(guò)程中，溶劑（水）的透過(guò)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶解在水中的溶質(zhì)（鹽分）。通過(guò)半透膜實(shí)現(xiàn)了溶劑和溶質(zhì)的分離，得到純水以及濃縮的鹽溶液。滲透與反滲透滲透是當(dāng)流體在跨越半透膜屏障時(shí)的一種自然過(guò)程。如果將一箱純水用一張半透膜垂直分為兩部分，純水與理想半透膜的兩面以相同的溫度和壓力接觸，在這樣的條件下沒(méi)

5、有跨越半透膜的水的流動(dòng)產(chǎn)生，因?yàn)樵谀蓚?cè)的化學(xué)勢(shì)完全相等。如果在其中一側(cè)加入溶解性鹽，鹽溶液一邊的化學(xué)勢(shì)降低了。純水便會(huì)向鹽溶液一側(cè)滲透，從而產(chǎn)生一個(gè)滲透流，直到化學(xué)勢(shì)的平衡重新建立為止。膜的物理和化學(xué)性質(zhì)決定了在傳遞過(guò)程中水比鹽的優(yōu)先地位。二、膜系統(tǒng)膜系統(tǒng)是指膜分離裝置單元。壓力驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)主要由預(yù)處理系統(tǒng)、升壓泵、膜組件（壓力容器和膜組件）、管道閥門和控制系統(tǒng)構(gòu)成。三、影響膜性能的因素反滲透過(guò)程的主要指標(biāo)是產(chǎn)水通量和脫鹽率。對(duì)于一定的膜組件，產(chǎn)水量和脫鹽率受到給水水質(zhì)條件和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的影響，最基本的給水水質(zhì)因素有含鹽量（濃度）、溫度和 pHpH 值等，運(yùn)行參數(shù)有壓力、給水流量和回收率等。下

6、面就關(guān)于對(duì)產(chǎn)水量和脫鹽率產(chǎn)生影響的各操作因子做一般論述。給水濃度一定壓力下當(dāng)供給的原水濃度增高時(shí)，產(chǎn)水量就會(huì)減少。這是因?yàn)楣┙o水的滲透壓變高，有效壓力降低的緣故。脫鹽率受濃度影響非常大。通常濃度提高，產(chǎn)水量就會(huì)降低的同時(shí)，脫鹽率也會(huì)降低。但是當(dāng)非常低的濃度下，起初濃度增加，脫鹽率率也會(huì)稍許增加。隨后，隨著濃度的不斷增加脫鹽率就變的低下。溫度的影響反滲透膜產(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，水通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高 1C,1C,產(chǎn)水通量就增加 2.52.5% %3.03.0%;%;其原因在于透過(guò)膜的水分子粘度下降、擴(kuò)散性能增強(qiáng)。進(jìn)水水溫的升高同樣會(huì)導(dǎo)致透鹽率的增加和脫鹽率

7、的下降，這主要是因?yàn)辂}分透過(guò)膜的擴(kuò)散速度會(huì)因溫度的提高而加快。pHpH 的影響給水的 pHpH 值定義了它的酸堿性。進(jìn)水 pHpH 值對(duì)產(chǎn)水量幾乎沒(méi)有影響，而對(duì)脫鹽率有較大影響。由于水中溶解的 CO2KpHCO2KpH 值影響較大，pHpH 值低時(shí)以氣態(tài) CO2CO2 形式存在，容易透過(guò)反滲透膜，所以 pHpH 低時(shí)脫鹽率也較低，隨 pHpH 升高，氣態(tài) CO2$CO2$專化為 HCO3HCO3 和 CO8CO8 離子，脫鹽率也逐漸上升，在pH7.5pH7.58.58.5 間，脫鹽率達(dá)到最高。流量的影響在壓力一定的條件下，進(jìn)水流量降低時(shí)脫鹽率和產(chǎn)水量都會(huì)下降。一方面由于壓力不變而進(jìn)水流量降低會(huì)

8、增加系統(tǒng)的濃縮倍率，提高了下游的給水濃度，滲透壓會(huì)相應(yīng)提高，從而降低了凈推動(dòng)壓力，降低了產(chǎn)水量，鹽濃度增加導(dǎo)致鹽透過(guò)增加，降低了脫鹽率。另一方面，降低進(jìn)水流量等于膜表面線速度的降低，增加了膜表面邊界層厚度和邊界層濃度，同樣提高了滲透壓和透鹽速率。回收率在壓力一定情況下，回收率增高，膜面的濃差極化比也提高，有效壓力則減小，最終產(chǎn)水量減小，同時(shí)脫鹽率也降低。和上面提到的流量的影響相同。膜系統(tǒng)回收率的限制來(lái)自于兩個(gè)方面，一個(gè)是存在滲透壓的影響，另外一個(gè)同原水水質(zhì)也密切相關(guān)。回收率增高時(shí)，溶解于溶液中的鹽呈過(guò)飽和狀態(tài)，會(huì)有鹽及其它溶質(zhì)析出在膜面沉淀、結(jié)垢的可能，會(huì)對(duì)膜性能帶來(lái)很大的危害。四、反滲透系統(tǒng)的應(yīng)用反滲透系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛：（1 1）包括電力工業(yè)，如鍋爐補(bǔ)給水；（2 2）電子工業(yè)：半導(dǎo)體工業(yè)超純水；（3 3）食品工業(yè)；（4 4）制藥行業(yè)；（5 5）飲料工業(yè)；（6 6）化學(xué)工業(yè)：