反滲透又稱逆滲透,是一種以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。因為它和自然滲透的方向相反,故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓,就可以使用大于滲透壓的反滲透壓力,即反滲透法,達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。
反滲透膜能截留水中的各種無機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì),從而取得凈制的水。也可用于大分子有機(jī)物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發(fā)展?,F(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結(jié)合制取高純水,其應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大,已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。
反滲透膜是實現(xiàn)反滲透的核心元件,是一種模擬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。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5~10nm之間,透過性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的高分子材料對鹽的排斥性好,而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團(tuán),因而水的透過速度相對較快。因此一種滿意的反滲透膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臐B透量或脫鹽率。
反滲透膜應(yīng)具有以下特征:
(1)具有較高機(jī)械強度和使用壽命;
(2)在高流速下應(yīng)具有高效脫鹽率;
(3)能在較低操作壓力下發(fā)揮功能;
(4)能耐受化學(xué)或生化作用的影響;
(5)受pH值、溫度等因素影響較??;
(6)制膜原料來源容易,加工簡便,成本低廉。
反滲透膜的結(jié)構(gòu),有非對稱膜和均相膜兩類。當(dāng)前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式??捎糜诜蛛x、濃縮、純化等化工單元操作,主要用于純水制備和水處理行業(yè)中。
反滲透膜一般的使用壽命在2-3年左右,3年后將棄之更換(更換新膜與膜清洗的費用效果可佳)。
當(dāng)反滲透系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)如下變化,您的系統(tǒng)馬上要做清洗:
系統(tǒng)的段間壓差:一段壓差≤0.25Mpa;二段壓差≤0.2Mpa。
在系統(tǒng)運行參數(shù)不變的情況下,通過溫度校正系統(tǒng)的產(chǎn)水量恢復(fù)設(shè)計產(chǎn)水量的85%以上。
產(chǎn)水脫鹽率變化超過5%
清洗反滲透膜元件的一般步驟:
用泵將干凈、無游離氯的反滲透產(chǎn)品水從清洗箱(或相應(yīng)水源)打入壓力容器中并排放幾分鐘。
用干凈的產(chǎn)品水在清洗箱中配制清洗液。
將清洗液在壓力容器中循環(huán)1小時或預(yù)先設(shè)定的時間。
清洗完成以后,排凈清洗箱并進(jìn)行沖洗,然后向清洗箱中充滿干凈的產(chǎn)品水以備下一步?jīng)_洗。
用泵將干凈、無游離氯的產(chǎn)品水從清洗箱(或相應(yīng)水源)打入壓力容器中并排放幾分鐘。
在沖洗反滲透系統(tǒng)后,在產(chǎn)品水排放閥打開狀態(tài)下運行反滲透系統(tǒng),直到產(chǎn)品水清潔、無泡沫或無清洗劑(通常15~30分鐘)。
1、工業(yè)廢水處理
工業(yè)廢水處理是除脫鹽和純水的制備領(lǐng)域外,反滲透技術(shù)應(yīng)用最多的一個領(lǐng)域。工業(yè)廢水處理具有降低生產(chǎn)成本,保護(hù)環(huán)境,實現(xiàn)廢水資源化等多重意義。由于反滲透膜對進(jìn)水要求較高,運用反滲透技術(shù)對廢水進(jìn)行深度處理時,往往還要結(jié)合沉降、混凝、微濾、超濾、活性炭吸收、pH調(diào)節(jié)等預(yù)處理工藝。
2、海水和苦咸水淡化
20世紀(jì)60年代以來,反滲透脫鹽已成為一種獲取飲用水的重要途徑,是解決淡水資源緊缺的一種有效方法。目前,反滲透脫鹽技術(shù)主要應(yīng)用在兩個方面:海水淡化和苦咸水脫鹽??嘞趟谖覈狈降貐^(qū)分布較為廣泛,含鹽離子較多,可通過反滲透技術(shù)進(jìn)行除鹽淡化處理,達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
全世界海水淡化裝置中約有30%是利用反滲透技術(shù)實現(xiàn)的,通過反滲透膜可除去海水中99%以上的鹽離子,得到可飲用的淡水。以色列的反滲透海水淡化技術(shù)比較領(lǐng)先,2005年阿什克倫建造了當(dāng)時世界上最大的反滲透海水淡化裝置,產(chǎn)水量為3.3×105m3·d-1,占到以色列全部水需求量的15%,產(chǎn)水成本約為0.53美元·m-3。我國最大的反滲透海水淡化站位于大連市長??h。
3、純水和超純水的制備
反滲透+混床水處理技術(shù)改進(jìn)了原來的全離子交換制水工藝,運行期間,產(chǎn)水增加,水質(zhì)改善,大幅度降低了制水成本。此外,許多科研人員均對反滲透+電去離子法制取純水進(jìn)行了實驗研究,達(dá)到了預(yù)期結(jié)果,證實了反滲透+電去離子法制取高純水的可行性。通過控制反滲透的級數(shù)可制取不同純度脫鹽水。隨著反滲透級數(shù)的增加,脫鹽水的純度提高,但是出水量減少,水利用率降低,因此,反滲透裝置連用一般不會超過二級,通常將反滲透與電去離子技術(shù)聯(lián)用,不僅克服了反滲透出水不能徹底除鹽的不足,還可以提高電去離子裝置的進(jìn)水水質(zhì),防止電去離子設(shè)備損壞,提高整體凈水效果。