第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍
2.1. ESPA系列超低压反渗透膜
自1995年5月美国海德能公司率先推出第一代超低压反渗透膜元件ESPA1以来，其优越的节能特性受到了广大用户的极大关注，超低压反渗透膜在世界日益普及。随着节约能源的要求越来越高，人们对反渗透膜的运行压力不断提出更高的要求。美国海德能公司为了满足在更低运行压力下的不同产水水质要求，不断充实和完善了超低压反渗透膜ESPA系列。目前，ESPA系列的8英寸膜元件已经发展到6个型号：ESPA1（标准超低压反渗透膜）、ESPA2（高脱盐率超低压反渗透膜）、ESPA3（超高产水量超低压反渗透膜）、ESPA4（高产水量超低压反渗透膜）、ESPA2+（大面积高脱盐率超低压反渗透膜）和ESPAB （高脱硼超低压反渗透膜），4英寸膜元件也发展到4个型号：ESPA1-4040、ESPA2-4040、ESPA3-4040和ESPA4-4040。迄今为止，美国海德能公司的ESPA超低压系列反渗透膜是世界上产水量最高、运行压力最低、且具有高脱盐率的膜元件。在进水含盐量（TDS）低于1000 mg/L时，ESPA系列膜元件具有不可替代的优势。
1 性能说明
(1) ESPA系列超低压反渗透膜元件特点
由于反渗透膜在工作时需要克服渗透压，因此能耗较高一直是反渗透工艺的弱点。若能够在较低的压力下制备出符合要求的去离子水，就意味着节约反渗透膜系统的设备投资（水泵、阀门、管路以及压力容器）和运行费用（电能消耗及维护费）。
表-1列出了ESPA系列超低压反渗透膜元件的性能特点，以及与CPA系列低压反渗透膜元件的比较。表中的特性产水量表示膜元件在单位压力下，单位面积单位时间的产水量，这个参数使得不同的膜元件可以在同一条件下进行比较。从表-1中可以看出：
a. ESPA系列比CPA系列具有更高的特性产水量，其中ESPA4达到7.27 LMH/bar，是目前特性产水量最高的反渗透膜元件；
b. ESPA2+的膜面积增加了10 %，达到了440 ft2。这使得ESPA2+在具有超低压系列最高脱盐率的同时，具备了高的产水量，其特性产水量也达到了4.04 LMH/bar；
c. ESPAB具有最高的硼元素（B）脱除率96%。
1995年推出的ESPA1比传统的低压反渗透膜元件CPA3 特性产水量高67 %。1998年推出的ESPA2和ESPA3进一步完善了超低压产品系列。ESPA2的脱盐率更高，而ESPA3的产水量更高。2000年，海德能公司又推出了ESPA4，其在更低的压力（100 psi，0.70 MPa）下运行，仍可以得到99.2 %的脱盐率。2004年在ESPA2的基础上进行了新的技术改进，进而推出最新型的超低压反渗透膜元件ESPA2+，面积提高了10 %，达到440 ft2。从而在保持99.6 %的脱盐率的情况下，使产水量从ESPA2的9000 GPD（34.1 m3/h）提高到11000 GPD（41.6 m3/h），增加了22%。ESPA系列的性能及其与传统低压反渗透膜元件CPA系列的比较请参见图-1、图-2和表-1。
表-1 ESPA
（45.4）
ESPAB 400 99.2
（硼脱除率
99.6）
8600（32.6）150（10.5）0.14（3.47）
CPA2 365 99.5 10000
（37.9）
225（15.5）0.12（3.00）
CPA3 400 99.7 11000
（41.6）
225（15.5）0.12（3.00）
CPA4 400 99.7 6000（22.7）225（15.5）0.07（1.64）
注：以上数据均在标准测试条件下得到，不代表全部使用条件。实际应用依据不同水质有所不同。
图-1 ESPA系列超低压反渗透膜元件特性产水量与脱盐率的关系以及与CPA系列的比较
（测试条件：1500mg/L NaCl；15 % 回收率；25℃；ESPA4为500 mg/L NaCl）
图-2 不同压力下ESPA系列和CPA3产水量的比较
（测试条件：1500mg/L NaCl；15 % 回收率；25℃；ESPA4为500 mg/L NaCl）
为了进一步直观的比较不同反渗透膜的脱盐率差异，我们使用美国海德能公司的反渗透设计软件IMS Design对ESPA系列膜元件和CPA3膜元件分别进行了分析，结果列于表-2。表中给出了三种进水含盐量（500、1500和4000 mg/L）条件下，各种膜元件在相同的产水量15GFD（25.5 LMH）时，所需的给水压力以及产水中的含盐量。表中数据均针对8英寸单支膜元件、水温25℃、回收率15 %。膜型号按进水压力从高到底排列。
表
膜组件500 ppm 1500 ppm 4000 ppm
给水压
力(bar)
产水含盐
量mg/L
给水压
力(bar)
产水含盐
量mg/L
给水压
力(bar)
产水含盐
量mg/L
CPA3 8.1 2.2 9.0 8.7 11.4 38.4
ESPA2 6.3 2.3 7.3 9.1 9.6 40.0
ESPA2+ 5.8 2.8 6.7 10.7 9.0 47.1
ESPA1 4.9 9.8 5.8 29.5 8.0 112
ESPA3 4.3 24.3 5.1 72.9 7.3 195
ESPA4 4.0 7.7 4.5 29.9 6.7 131
表-2系列反渗透膜的给水压力均有明显降低，其中ESPA4的运行压力最低。在进水含盐量小于1500 mg/L时，ESPA4所需的进水压力仅为CPA3的一半，ESPA的三分之二。
(2) ESPA系列超低压反渗透膜元件的测试参数
很多运行参数均对反渗透膜元件的产水量和脱盐率有很大的影响，例如：运行压力、给水流量、给水含盐量以及给水温度。为了更好地了解超低压反渗透膜元件在不同运行条件下的性能，美国海德能公司通过大量的试验，积累了丰富的数据。图-3至图-13分别是ESPA1、ESPA2和ESPA4超低压反渗透膜元件
的性能图（8英寸膜元件）。
1）ESPA1（8英寸膜元件）
图-13 给水温度对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；回收率：15 %；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；pH值：6.5 - 7.0）
图-3 操作压力对产水量和脱盐率的影响
（回收率：15 %；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-4 给水流量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-5 给水含盐量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；回收率：15 %；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-6 给水温度对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；回收率：15 %；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；pH值：6.5 - 7.0）
2）ESPA2（8英寸膜元件）
图-7 操作压力对产水量和脱盐率的影响
（回收率：15 %；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-8 给水含盐量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；回收率：15 %；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-9 给水温度对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；回收率：15 %；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；pH值：6.5 - 7.0）3）ESPA4（8英寸膜元件）
图-10 操作压力对产水量和脱盐率的影响
（回收率：15 %；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-11 给水流量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-12 给水含盐量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；回收率：15 %；温度：25℃；pH值：6.5 - 7.0）
图-13 给水温度对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.05 MPa；回收率：15 %；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；pH值：6.5 – 7.0）
从图-3至图-13可以看出以下趋势：
a. 随着操作压力的升高，产水量和脱盐率均上升。在测试范围内，产水量与操作压力成线性关系，而脱盐率随着压力的不断升高，逐渐趋近一个定值；
b. 在测试范围内，随着给水流量的增加，产水量和脱盐率逐渐上升，并且均趋近于一个定值；
c. 随着给水含盐量的升高，产水量不断下降，而在测试范围内，脱盐率先是逐渐升高，但经过一个峰值后，则显著下降；
d. 在测试范围内，随着给水温度的升高，产水量升高，而脱盐率下降，而均呈线性关系。
总之，不同运行条件会造成反渗透脱盐率和产水量的不同变化。因此，采用美国海德能公司提供的专用设计软件对所需处理水质进行优化设计时十分必要的。
2 应用领域
ESPA系列超低压反渗透膜元件可应用于各种工业纯水、市政、轻工业以及饮用水领域。特别是在电费较贵和给水温较低的条件下，ESPA系列超低压反渗透膜元件表现出优异的性能。表-3列出了各种ESPA膜元件的适用范围。
表
膜型号特点及适用领域
ESPA1 标准超低压反渗透膜元件，适用于给水含盐量小于1000 mg/L的一般场合。
ESPA2 高脱盐率超低压反渗透膜，适用于对产水水质要求高的场合。
ESPA2+ 高脱盐率、大面积、高产水量超低压反渗透膜元件，适用于双级反渗透系统的第二级。
ESPA3 高产水量超低压反渗透膜，适用于要求高产水量，对脱盐率要求不高的场合。
ESPA4 更低的运行压力、高产水量超低压反渗透膜元件，适用于双级反渗透膜系统的第二级。
ESPAB 高脱硼超低压反渗透膜元件，适用于要求高脱硼率的双级海水淡化系统的
第二级。
需要特别指出的是，由于人们对水质要求越来越高，双级反渗透系统日益成为热点。第二级反渗透膜元件的选型越来越受到重视。由于第二级反渗透系统的给水是第一级反渗透的产水，水中的含盐量已经很低，因此在第二级选膜时，可以基本忽略浓差极化指数（Bate值）和朗格利尔指数（Langelier指数）的影响，尽量选用超低压、高产水量的反渗透膜元件，已达到减少膜元件数量，降低运行压力的目的。美国海德能公司推荐在双级反渗透系统中的第二级选用ESPA2+和ESPA4两种超低压、高产水量反渗透膜元件。其中，ESPA2+在对第二级产水水质要求高的场合更加适用，而ESPA4在对产水量要求高，对产水水质要求不很高时适用。
3 设计要点
反渗透系统的主要性能参数是产水量、回收率和产水水质指标，在设计中按照膜的产水通量、浓差极化和膜元件内部流量分布等条件来决定能够达到系统性能指标的膜元件型号、数量以及排列方式。
实际装置通常由段组成，段是由装填有若干膜元件（通常1 - 8 支）的压力容器并联组成。前一段压力容器的浓水进入下一段压力容器。最常见的系统为两段系统，第一段压力容器的数量通常是第二段压力容器数量的2倍或接近2倍（即2:1排列），每个压力容器装6支反渗透膜元件。图-14为一个标准两段反渗透装置示意图。
图-14 两段式反渗透系统示意图
依据图-14的运行方式，图-15和图-16分别给出了两段系统中不同位置上膜元件的压力分布和产水量分布。由这两个图可以发现：
a. 第一段第一支膜元件的产水量最高，第二段最后一支膜元件产水量最小；
b. 第一段第一支膜元件的净推动力最高，第二段最后一支膜元件的净推动力最小；
c. 给水的渗透压（含盐量）随着所经过膜元件的数量不断上升；
d. 产水量越大的反渗透膜元件，首支膜和末支膜的产水越不平均。
影响系统产水通量不平衡有两个基本因素：
1）运行参数变化的影响：
●系统进水含盐量升高（渗透压增高）；
●水温升高、进水压力加大（产水量加大）；
●系统回收率提高（进水/浓水渗透压变化倍率提高）。
2）反渗透膜的产水量（特性产水量）的影响：对于进水含盐量、进水温度和系统回收率相同的系统，所采用膜的阻力越小（即特性产水量越高），系统产水量不平衡的现象就越严重。
当超低压反渗透膜元件应用时，产水不平衡的现象会较为明显，这是由于超低压反渗透膜元件具有更高的特性产水量，图-16同样可以看出特性产水量越高的膜，产水越不平衡。
图-15 两段反渗透系统中的压力分布
图-16 两段反渗透系统中的水通量流程分布
通常，有三个方法可以解决产水量不平衡的问题：
1）产水背压：如图-17所示，在第一段反渗透产水管路上安装节流阀，增加第一段的产水背压，抵消一部分第一段的净推动力，降低第一段的产水量，使得第一段膜元件和第二段膜元件的产水量接近。产水增加背压是一种最容易实现的方法，可以简单的解决问题，对于原有系统的改造更是十分方便，只需要添加一个阀门即可。此时沿给水流动方向的压力分布见图-18。但是产水背压节流是存在一定风险的。我们都知道，反渗透膜元件在产水侧压力大于金水侧压力时就会被破坏（俗称背压）。当添加了第一段产水节流阀后，在正常运行时，膜元件的给水压力仍然大于产品水压力，这是背压不会对膜元件产生破坏。但是一旦系统停机，在那一瞬间，由于膜元件给水侧的压力突然降为零，而产水侧的节流阀仍保持一定的压力，这是膜元件将受到致命的破坏。因此，添加了第一段产水节流阀的反渗透系统在停机前应该先完全开启该节流阀，然后再停止高压泵，以避免停机一瞬间可能对反渗透膜元件造成的伤害。
图-17 设置第一段产水背压节流的反渗透系统
图-18 第一段加产水背压的反渗透系统压力沿流程的分布
2）段间增压：如图-19所示，在第一段与第二段之间增加一台段间泵同样可以达到目的。这是由于段间泵增加了第二段的推动力，同时降低了第一段的推动力，使得系统内两段的产水接近平衡，见图-20。段间增压是一种更安全的方法，在设计新系统时被广泛采用。由于增加了一台泵，会增加一些设备投资和运行成本。但考虑到，由于段间泵的增加，使得第一段前的高压泵扬程可以降低，该泵的选型及运行上可以同时节约部分成本。
3）不同的段采用不同类型的膜元件：如图-21所示，第一段采用压力相对较高的膜，可以减少第一段的产水，第二段采用压力相对较低的膜可以增加第二段的产水量。因此两段采用不同的膜同样可以平衡两段的产水量。
图-19 设置段间增压泵的反渗透系统
图-20 段间加增压泵的反渗透系统压力沿流程的分布
图-21 两段采用不同膜元件的反渗透系统
2.2 CPA低压高脱盐反渗透膜
在用于苦咸水脱盐的工业反渗透系统中，CPA系列低压高脱盐反渗透膜元件具有最高的脱盐率，这是基
于正在使用中的数百万支膜元件的实际性能所得出的结论。ISO9001证书的获得保证我们生产出高质量的产品以满足水处理工业对膜元件性能规范日益严格的要求。由于CPA系列的优异性能，美国海德能公司的CPA系列低压反渗透膜元件业已成为苦咸水淡化RO膜元件的制造标准。
本部分主要向客户介绍CPA膜元件的使用说明及CPA系列膜元件的各种产品，同时也介绍了近期CPA系列膜元件性能改善的状况。
1 简介
CPA系列为高脱盐率苦咸水淡化膜，材质为芳香族聚酰胺。可在较低操作压力下获取高水通量。CPA2膜的脱盐率为99.5% ，而CPA3和CPA4膜元件的脱盐率为99.7%，没有其它任何膜元件的性能可与CPA相比。目前，CPA3和CPA4是世界脱盐率最高的低压苦咸水淡化反渗透膜元件。
2 产品特性
(1) CPA系列产品介绍
CPA系列低压反渗透膜元件主要包括5种8英寸膜元件（CPA2、CPA2-HR、CPA3、CPA3-LD和CPA4）和1种4英寸膜元件（CPA2-4040），各种规格的膜元件除实现低压高产水量外，还可满足客户对产水水质日益严格的要求。对于那些需要高产水量及高脱盐率的系统，美国海德能公司的CPA系列是您最佳的选择。CPA系列低压反渗透膜元件的规格尺寸以及测试参数请参见全系列规格表。
需要特别提出的是，CPA3-LD是美国海德能公司最新推出的新品种。CPA3-LD采用了日东电工集团/美国海德能公司的专利技术，改变了膜元件的给水导流隔网的形状和尺寸，使得CPA3-LD的运行压力及压力损失均大幅下降，同时由于给水隔网的改善，CPA3-LD膜元件的耐污染程度也大幅提高，降低了反渗透系统的清洗频率，延长了膜元件的使用寿命。
(2) CPA3低压反渗透膜元件的测试参数
以CPA3低压反渗透膜元件为例，介绍了运行压力、给水流量、给水含盐量以及给水温度对膜元件产水量和脱盐率的影响，见图-1至图-2。
图-1 操作压力对产水量和脱盐率的影响
（回收率：15%；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25 ℃；pH = 6.5 - 7.0）
图-2 给水流量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.55MPa；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25 ℃；pH = 6.5 - 7.0）
图-3 给水含盐量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.55MPa；回收率：15%；温度：25 ℃；pH = 6.5 - 7.0）
图-4 给水温度对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.55MPa；回收率：15%；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；pH = 6.5 - 7.0）
由图-1至图-4可以看出与ESPA系列相同的趋势，即：在测试范围内，随着操作压力和给水流量的升高，产水量和脱盐率均上升；随着给水含盐量的升高，产水量不断下降，而脱盐率先是逐渐升高，但经过一个峰值后，则显著下降；随着给水温度的升高，产水量升高，而脱盐率下降，而均呈线性关系。
3 应用
CPA膜元件的常规使用包括井水、地表水除盐、饮用水纯净化、离子交换系统前的预脱盐、电厂锅炉补给水的制取、半导体制造厂中所需要的超纯水制备，同时CPA膜元件也可用于电厂冷却循环排污水处理。CPA2及CPA3膜元件是苦咸水净化中所用的标准膜元件。由于CPA2膜元件平均脱盐率达99.5 % 且水通量较高，因而适用于由苦咸水水源制取低含盐量的产品水。如果想在不降低水通量的情况下需要更高的脱盐率时，可选择单支膜平均脱盐率为99.7 % 的CPA3膜元件，如用户要求产水水质更高（比如要求RO出水直接用作锅炉补给水），可选用CPA4膜元件。
CPA膜元件耐久性很好，图-5和图-6给出了CPA3膜元件的典型特性。图-5为某一产水量为160 m3/h，回收率为83 % 的反渗透系统在四年中产水水质的变化情况，图-6为该系统压力在四年中的变化情况，数据表明CPA3膜元件的性能在长期运行中非常稳定。
图-5 CPA3膜元件产水导电度与时间的关系（四年）
图-6 CPA3膜元件给水压力与时间的关系（四年）
4 二氧化硅的脱除
二氧化硅（SiO2）是很多苦咸水中都含有的成分，对SiO2的脱除率同样可以检验反渗透膜元件的性能。表-1列出了在世界不同地区实测的反渗透系统对二氧化硅的脱除率。在使用CPA2膜元件时，大多数系统对SiO2的脱除率介于98 - 99.7 % 之间，在标准试验条件下CPA系列膜元件对SiO2的脱除率通常为99.7 %。
表1
设备地点给水SiO
2，mg/L 产品水SiO
2
，mg/L 系统脱盐率，%
5 最新
美国海德能公司最新推出具有高脱盐率的用于苦咸水处理体系的CPA3-LD聚酰胺复合膜产品。新型CPA3-LD膜元件与常规的CPA3膜元件的膜面积均为400 ft2。但是CPA3-LD可提供低于普通CPA系列膜元件的运行压力和压力损失，从而显著地降低运行成本，减少反渗透系统的清洗频率，延长反渗透膜元件的寿命。这是由于运用了专利技术，改善了膜元件给水隔网的形态。CPA3-LD以其超凡的性能，在地表水的脱盐处理中，可大大减轻膜元件的污染，节省的运行成本。CPA3-LD的脱盐率为99.7%，产水量为11000 GPD，广泛适用于各种工业和商业用途。
CPA3-LD目前只有8英寸一种规格。CPA3-LD既可单独使用，也可作为膜集成技术（IMS）的组成部分之一使用。CPA3-LD的推出进一步完善了海德能的低压反渗透膜元件体系。在世界范围内，海德能产品在反渗透膜业界成绩斐然，傲视群雄。凭借这些成功的经验和膜产品性能在水处理工业中的优异表现，日东电工集团/美国海德能公司始终站在世界膜制造技术的顶峰，成为全球超纯水项目首选供应商。
2.3 LFC系列低污染高脱盐反渗透膜
LFC（即低污染复合膜）系列代表着美国海德能公司在芳香聚酰胺复合膜领域内又一新突破，此部分向用户介绍该系列反渗透膜元件的有关性能及其应用。
1 简介
LFC系列膜元件不仅具有复合膜的低压、高通量、高脱盐率等各种特点，而且还具有抗污染的特殊优点。该系列有LFC1、LFC1-365、LFC2、LFC3以及LFC3-LD共5个品种，这5个品种的基本材料与传统复合膜相同，不同的是，传统反渗透复合膜元件表面带负电荷，而LFC1、LFC1-365、LFC3和LFC3-LD的膜表面不带电荷，呈电中性；LFC2膜表面则带正电荷，见图-1。
LFC系列表面不带负电荷的反渗透膜元件在全世界绝无仅有，而美国海德能公司早在1998年就通过大量研发工作，针对市场的需求，史无前例的推出了LFC1亲水、电中性反渗透膜元件。通过近年来的不断努力，LFC系列低污染反渗透膜元件已经自成系列，在全球水处理领域取得了骄人的业绩。
LFC系列低污染反渗透膜元件之所以能够在耐污染方面取得突破性进展，主要得益于美国海德能公司的电中性理论。通常，水中存在的污染物，例如：胶体、蛋白、糖类、细菌等，均带有电荷，若与表面带负电的传统反渗透膜元件接触，则很容易吸附在膜表面，对膜元件造成污染，从而导致反渗透膜系统的产水量和脱盐率的下降、增加系统的清洗频率、缩短反渗透膜元件的寿命。而采用低污染膜元件的反渗透系统则可以减少这类吸附现象的发生，从而起到抗污染的作用。
图-1 不同类型膜元件表面电荷分布
2 产品特性
在不同的给水条件和运行条件下，LFC系列低污染反渗透膜元件的产水量和脱盐率同样会发生相应的变化。下列图表是LFC3-LD膜的测试情况。
图-2 操作压力对产水量和脱盐率的影响
（回收率：15%；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25 ℃；pH = 6.5 - 7.0）
图-3 给水流量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.55MPa；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；温度：25 ℃；pH = 6.5 - 7.0）
图-4 给水含盐量对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.55MPa；回收率：15%；温度：25 ℃；pH = 6.5 - 7.0）
图-5 给水温度对产水量和脱盐率的影响
（操作压力：1.55MPa；回收率：15%；给水含盐量：1500 mg/L NaCl；pH = 6.5 - 7.0）
3 LFC1膜元件
开发LFC1膜元件的目的是为了尽量减少有机污染物在膜表面的吸附，使得由于有机污染物在膜表面沉积而造成的水通量衰减速度降低至最小值。本节主要对新型LFC1膜元件与传统复合膜的抗污染性能与表面电荷特性进行了比较，并提供了相关数据。首先，这些数据表明了膜表面电荷特性与pH值之间的相互关系，其次，给出了LFC1膜与各种污染物之间的相互关系，最后，也给出了LFC1膜与传统复合膜在废水处理方面的实际使用数据。
如图-6所示，在酸性及碱性条件下LFC1膜表面均呈电中性，也就是说无论给水pH值是多少，LFC1膜
目录 第一章美国海德能公司RO/NF膜产品规格与性能 第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍 第三章反渗透、纳滤基础知识 第四章水化学与水质分析 第五章预处理 第六章反渗透系统设计 第七章反渗透膜的安装及运行 第八章污染与清洗 第九章RO/NF系统故障诊断和排除 第十章海德能公司反渗透膜元件质量保证书 第十一章海德能公司退货程序 (RGA) 第十二章反渗透技术问答 第十三章应用技术文献 第一章美国海德能公司RO/NF膜产品规格与性能 1.1 8英寸膜元件端板新型涡旋切1.2 流式设计 美国海德能公司已于2002年12月12日正式推出针对所有标准的 8 英寸膜元件端板的新型涡旋切流式(以下简称为“切流式”)设计。这一新的密封支撑/防止膜卷突出设计(ATD)提供了更好的端面接触，使水力负荷分布的更加均匀。新的切流式设计保持了海德能公司产品多孔端板的特点，该端板可以保护膜元件免受因较大颗粒撞击而造成的损坏。 这一特殊的涡旋式图案设计使得穿过膜元件表面的水具有均匀的分布，并可以平衡膜元件外部和中心管的压力。新的切流式可以很容易地由其象牙色和涡旋式结构辨认，而不同于以前的灰色和直线式。同时，我们还将介绍新型内连接管，它即适用于新型切流式膜元件，也适用于传统的海德能膜元件。新型内连接管具有很多好处，在负载和操作过程中不会脱离。新型切流式膜元件完全与工业市场中众多其它的膜元件相兼容。海德能公司正致力于膜元件内部密封方法的研究，以提供压力容器中膜元件之间密封连接的最大保证。目前正使用的非切流式膜元件设计可以允许内部和外部的密封。 海德能公司在持续不断地为我们的用户研究和开发创新的、改进性的产品。新切流设计在保持水通量和脱盐率的一致性及可靠性的基础上提供了附加的益处。海德能公司正在以改进的设计模式，在无附加成本的情况下，一同既往地生产高质量的膜产品。 技术说明 —新型切流式膜元件需使用内连接管 —每支新型切流式膜元件的包装中均装备一支内连接管 — SWC 系列内连接管部件号码不同于其它苦咸水反渗透膜产品的内连接管部件号码 —新切流式膜元件不能使用外连接管和外连接型端板接头 —新型内连接管同时适用于新型切流式和传统膜元件 —新切流式设计膜元件与市售的大多数公司的膜元件的连接管和端板接头完全兼容 —标准中心管内径为1.125英寸，经压力容器制造商验证，端板接头可满足其要求 —在新型内连接管上的O型圈(其型号为PARKER#2-119)可能不同于其他制造商的产品 —对于目前采用外连接型端板接头的系统，需要从压力容器制造商处订购新的端板接头 —当传统膜元件被新型切流式膜元件取代时，每一压力容器需要两个端板接头
膜（微滤、超滤、纳滤、反渗透）概述及其应用 膜技术简介 为了满足工业生产和饮用水方面的要求，各种膜的技术应运而生。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。 微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。 超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1000um分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。 应用：澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜，由于其所能截留的物质直径大小分布范围广，被广泛应用于固液分离、大小分子物质的分离、脱除色素、产品提纯、油水分离等工艺过程中。 超/微滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心机分离、溶媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺过程。 澄清纯化技术可采用的膜分离组件主要有：陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜、管式膜。 纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 应用：在浓缩提纯工艺上主要采用截留分子量在100～1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要特点是对二价离子、功能性糖类、小分子色素、多肽等物质的截留性能高于98%，而对一些单价离子、小分子酸碱、醇等有30～50%的透过性能，常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物质的洗脱和离子组分的调整、溶液体系的浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过程中。 纳滤膜分离技术常被用于取代传统工艺中的冷冻干燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树脂工艺浓缩、中和等工艺过程。 浓缩提纯技术可采用的膜组件主要有：卷式膜、管式膜。 反渗透（RO）是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技术.目前已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为
反渗透、纳滤膜及其在水处理中的应用1.反渗透及其发展 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术，三十年来取得了令人瞩目的巨大发展。据有关文献估计，今天的分离膜世界市场规模已达到每年20亿美元以上。表1和图1分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从中可以看出，除了透析膜主要用于医疗用途以外，几乎所有的分离膜技术均可以应用使用、天然气及石油化工行业中去。反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。 1953 年美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化，1960 年美国加利福尼亚大学的Loeb 和Sourirajan 研制出第一张可实用的反渗透膜。从此以后，反渗透膜开发有了重大突破。膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到用表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜。操作压力也扩展到高压( 海水淡化) 膜，中压( 醋酸纤维素) 膜，低压( 复合) 膜和超低压( 复合) 膜。80年代以来，又开发出多种材质的纳滤膜。 膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势。除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框式以外，又开发出回转平膜、浸渍平膜式等。工业上应用最多的是卷式膜，它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场。中空纤维膜在海水淡化应用中仍占有很高的份额。今天世界上反渗透、纳滤膜水处理装置的能力已达到每天数百万吨。目前世界最大的反渗透苦咸水淡化装置为位于美国亚利桑拿州的日产水量为28 万吨的运河水处理厂，最大的反渗透海水化装置，位于沙特阿拉伯，日产水量为12.8 万吨。最大的纳滤脱盐软化装置位于美国佛罗里达州，日产水量为3.8万吨。 2. 国内反渗透膜及其应用 我国从60 年代中期开始研制反渗透膜，与国外起步时间相距不远，但由于原材料及基础工业条件限制，生产的膜元件性能偏低，生产成本高，还没有形成规模化生产。相比而言，我国的超
目录 3-1 ........................................................................................ 反渗透和纳滤技术发展历史3－2 3-2 ........................................................................................................ 膜法分离过程分类3－2 3-3 ........................................................................................................ 反渗透和纳滤原理3－3 3-4.................................................................... 影响反渗透和纳滤膜性能的因素3－4 3-5........................................................................ 了解反渗透膜元件脱盐率规范3－7
3-1 反渗透和纳滤技术发展历史 自从上世纪五十年代未六十年代初期，反渗透(RO)和纳滤(NF)技术产品商品化投放市场，尤其是陶氏化学公司全资子公司发明的超薄聚酰胺复合膜进入实用阶段，使得RO和NF成为实用化的化工分离单元操作，它们的应用领域得到不断地扩展。起初，反渗透主要用于海水和苦咸水脱盐，由于工业领域对保护水源、减少能耗、控制污染以及从废水中回收有价值物质的需求日益增加，反渗透和纳滤的新用途变得更有经济价值。此外，伴随着膜分离技术的发展，促进了生物技术和制药行业的技术进步，相对于传统蒸馏法，膜法分离浓缩技术更加节省能量消耗，同时也不会引起产品热分解变质。 1963年在美国明尼苏达州明尼亚波里斯市开展的膜基础研究，成为成立FilmTec公司和著名的FILMTEC?FT30膜化学的技术基础。1977年成立FilmTec公司之后，于1981年至1984年间复合膜技术和产品以及公司本身发生了长足的发展。1985年8月，FilmTec公司成为陶氏化学公司全资子公司。现在反渗透膜能够在显著地降低运行压力的条件下，实现更高的脱盐率和产水量，纳滤膜也可在相对低的操作压力下提供对某些盐类或化合物的更高的分离选择性。 为了满足快速增长的反渗透和纳滤膜市场对FILMTEC产品的需求，作为美国最大的化工行业高科技公司陶氏化学公司，陶氏公司的巨大资源提升和扩充了其全资子公司FilmTec公司的研发、制造和生产能力，使其成为膜工业界公认的膜技术的领导者，保证了产品具有世界最高的性能和长期稳定性和可靠性，保证了FILMTEC产品及其用户在市场上的成功。 3-2 膜法分离过程分类 膜法液体分离技术一般可分为四类：微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)，它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。 1) 微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体(无机盐)等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差(有效推动力)一般为0.7bar。 2) 超滤能截留0.002～0.1微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过，但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1,000～100,000之间，超滤膜两侧的运行压差一般为1～7bar。 3) 纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1纳米(0.001微米)而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200～400左右，截留溶解性盐的能力为20～98％之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20～80％，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90～98％。纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性盐，浓缩食品以及分离药品中的有用物质等，纳滤膜两侧运行压差一般为3.5～16bar。
陶氏反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册 标题：深度探讨陶氏反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册 一、引言 陶氏反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册是当今水处理技术领域备受瞩目的重要文献之一。我们将在本文中深入剖析该手册的内容，从而全面理解其中蕴含的知识和技术。 二、产品介绍 1. 反渗透膜元件 我们将从反渗透膜元件的原理、结构和应用展开讨论。反渗透膜元件作为水处理领域的核心产品，其高效的物质分离功能和广泛的应用前景备受瞩目。在手册中，对反渗透膜元件的技术参数、使用注意事项和维护保养进行了详细的介绍，使读者能够全面了解其在实际应用中的优势和特点。 2. 纳滤膜元件
我们将重点讨论纳滤膜元件在水处理领域的应用。纳滤膜元件因其精 细的过滤孔径和高效的截留能力而备受关注，其应用涵盖了污水处理、饮用水净化和工业废水处理等多个领域。手册中详细介绍了纳滤膜元 件的种类、性能参数和工艺流程，为读者提供了全面的学习和参考资料。 三、技术手册分析 在技术手册的详细分析中，我们将重点关注以下几个方面：技术参数 的解读、实际应用技术和维护保养指南。技术参数是评价膜元件品质 的重要指标，我们将详细解读其中的关键参数，并探讨如何根据这些 参数选择合适的膜元件产品。实际应用技术是技术手册的核心内容之一，我们将深入挖掘其中的实际案例和技术要点，以帮助读者了解膜 元件在实际工程中的应用方法和技术要求。维护保养指南是保证膜元 件长期稳定运行的重要保障，我们将重点关注手册中对于膜元件日常 维护和保养的建议，帮助读者树立正确的维护理念。 四、总结与展望 通过本文的探讨和总结，相信读者已经对陶氏反渗透和纳滤膜元件产 品与技术手册有了更深入的了解。在未来，随着水处理技术的不断发 展和创新，膜元件产品必将迎来更广阔的应用前景和市场机遇。我们 期待更多的科研人员和工程师能够通过技术手册的学习和实践，为推
海德能膜产品技术手册 第一章美国海德能公司膜产品规格及性能 第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍 第三章反渗透、纳滤基础知识 第四章水化学及水质分析 第五章预处理 第六章反渗透系统设计 第七章反渗透膜的安装及运行 第八章污染及清洗 第九章系统故障诊断和排除 第十章海德能公司反渗透膜元件质量保证书 第十一章海德能公司退货程序() 第十二章反渗透技术问答 第十三章应用技术文献 第一章美国海德能公司膜产品规格及性能 英寸膜元件端板新型涡旋切流式设计 美国海德能公司已于年月日正式推出针对所有标准的英寸膜元件端板的新型涡旋切流式(以下简称为“切流式”)设计。这一新的密封支撑防止膜卷突出设计()提供了更好的端面接触，使水力负荷分布的更加均匀。新的切流式设计保持了海德能公司产品多孔端板的特点，该端板可以保护膜元件免受因较大颗粒撞击而造成的损坏。 这一特殊的涡旋式图案设计使得穿过膜元件表面的水具有均匀的分布，并可以平衡膜元件外部和中心管的压力。新的切流式可以很容易地由其象牙色和涡旋式结构辨认，而不同于以前的灰色和直线式。同时，我们还将介绍新型内连接管，它即适用于新型切流式膜元件，也适用于传统的海德能膜元件。新型内连接管具有很多好处，在负载和操作过程中不会脱离。新型切流式膜元件完全及工业市场中众多其它的膜元件相兼容。海德能公司正致力于膜元件内部密封方法的研究，以提供压力容器中膜元件之间密封连接的最大保证。目前正使用的非切流式膜元件设计可以允许内部和外部的密封。 海德能公司在持续不断地为我们的用户研究和开发创新的、改进性的产品。新切流设计在保持水通量和脱盐率的一致性及可靠性的基础上提供了附加的益处。海德能公司正在以改进的设计模式，在无附加成本的情况下，一同既往地生产高质量的膜产品。 技术说明 —新型切流式膜元件需使用内连接管 —每支新型切流式膜元件的包装中均装备一支内连接管 —系列内连接管部件号码不同于其它苦咸水反渗透膜产品的内连接管部件号码
海德能膜产品 技术手册 第一章美国海德能公司RO/NF膜产品规格与性能 第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍 第三章反渗透、纳滤基础知识 第四章水化学与水质分析 第五章预处理 第六章反渗透系统设计 第七章反渗透膜的安装及运行 第八章污染与清洗 第九章RO/NF系统故障诊断和排除 第十章海德能公司反渗透膜元件质量保证书 第十一章海德能公司退货程序 (RGA) 第十二章反渗透技术问答 第十三章应用技术文献 第一章美国海德能公司RO/NF膜产品规格与性能 1.1 8英寸膜元件端板新型涡旋切1.2 流式设计 美国海德能公司已于2002年12月12日正式推出针对所有标准的 8 英寸膜元件端板的新型涡旋切流式(以下简称为“切流式”)设计。这一新的密封支撑/防止膜卷突出设计(ATD)提供了更好的端面接触，使水力负荷分布的更加平均。新的切流式设计保持了海德能公司产品多孔端板的特点，该端板能够爱护膜元件免受因较大颗粒撞击而造成的损坏。 这一专门的涡旋式图案设计使得穿过膜元件表面的水具有平均的分布，并能够平稳膜元件外部和中心管的压力。新的切流式能够专门容易地由其象牙色和涡旋式结构辨认，而不同于往常的灰色和直线式。同时，我们还将介绍新型内连接管，它即适用于新型切流式膜元件，也适用于传统的海德能膜元件。新型内连接管具有专门多好处，在负载和操作过程中可不能脱离。新型切流式膜元件完全与工业市场中众多其它的膜元件相兼容。海德能公司正致力于膜元件内部密封方法的研究，以提供压力容器中膜元件之间密封连接的最大保证。目前正使用的非切流式膜元件设计能够承诺内部和外部的密封。 海德能公司在连续不断地为我们的用户研究和开发创新的、改进性的产品。新切流设计在保持水通量和脱盐率的一致性及可靠性的基础上提供了附加的益处。海德能公司正在以改进的设计模式，在无附加成本的情形下，一同既往地生产高质量的膜产品。 技术说明 —新型切流式膜元件需使用内连接管 —每支新型切流式膜元件的包装中均装备一支内连接管 — SWC 系列内连接管部件号码不同于其它苦咸水反渗透膜产品的内连接管部件号码 —新切流式膜元件不能使用外连接管和外连接型端板接头 —新型内连接管同时适用于新型切流式和传统膜元件 —新切流式设计膜元件与市售的大多数公司的膜元件的连接管和端板接头完全兼容 —标准中心管内径为1.125英寸，经压力容器制造商验证，端板接头可满足其要求 —在新型内连接管上的O型圈(其型号为PARKER#2-119)可能不同于其他制造商的产品 —关于目前采纳外连接型端板接头的系统，需要从压力容器制造商处订购新的端板接头 —当传统膜元件被新型切流式膜元件取代时，每一压力容器需要两个端板接头
纳滤技术简介及水处理中的应用 一、纳滤技术简介 纳滤（NF）是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术。纳滤膜的截留相对分子质量为200-1000,膜孔径约为lnm, 适宜分离大小约为lnm的溶解组分，故称为”纳滤“。纳滤的操作压力通常为0.5-1.0MPa, 一般比反渗透低0.5〜3 MPa,并且由于其对料液中无机盐的分离性能，因此纳滤乂被称为“疏松反渗透“或“低压反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水及降低成本的需要而发展起来的一种新型的压力驱动膜过滤。 纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效地截留二价及高价离子和相对分于质量高于200的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分子量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺低，因而被广泛应用于超纯水的制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。 纳滤膜的一个显著特征是膜表面或膜中存在带电基团，因此纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应。膜的电荷效应乂称为Donnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。对不带电荷的分子的过滤主要是靠筛分效应。利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离；而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应。 纳滤与超滤、反渗透一样，均是以压力差为驱动力的膜过程，但其传质机理有所不同。一般认为，超滤膜111于孔径较大，传质过程主要为筛分效应；反渗透膜属于无孔膜，其传质过程为溶解一扩散过程（静电效应）；纳滤膜存在纳米级微孔，且大部分荷负电，对无机盐的分离行为不仅受化学势控制，同时也受电势梯度的影响。 对于纯电解质溶液，同性离子会被带电的膜活性层所排斥，而如果同性离子为多价，则截留率会更高。同时为了保持电荷平衡，反离子也会被截留，导致电迁移流动与对流方向相反。但是，带多价反离子的共离子较带单价反离子的共离子的截留率要低，这可能是山多价反离子对膜电荷的吸附和屏蔽作用所致。对于两种同性离子混合物溶液，根据唐南理论，与它们各自的单纯盐洛液相比，多价共离子比单价共离子更容易被截留。两种共离
第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍 2.1. ESPA系列超低压反渗透膜 自1995年5月美国海德能公司率先推出第一代超低压反渗透膜元件ESPA1以来，其优越的节能特性受到了广大用户的极大关注，超低压反渗透膜在世界日益普及。随着节约能源的要求越来越高，人们对反渗透膜的运行压力不断提出更高的要求。美国海德能公司为了满足在更低运行压力下的不同产水水质要求，不断充实和完善了超低压反渗透膜ESPA系列。目前，ESPA系列的8英寸膜元件已经发展到6个型号：ESPA1（标准超低压反渗透膜）、ESPA2（高脱盐率超低压反渗透膜）、ESPA3（超高产水量超低压反渗透膜）、ESPA4（高产水量超低压反渗透膜）、ESPA2+（大面积高脱盐率超低压反渗透膜）和ESPAB （高脱硼超低压反渗透膜），4英寸膜元件也发展到4个型号：ESPA1-4040、ESPA2-4040、ESPA3-4040和ESPA4-4040。迄今为止，美国海德能公司的ESPA超低压系列反渗透膜是世界上产水量最高、运行压力最低、且具有高脱盐率的膜元件。在进水含盐量（TDS）低于1000 mg/L时，ESPA系列膜元件具有不可替代的优势。 1 性能说明 (1) ESPA系列超低压反渗透膜元件特点 由于反渗透膜在工作时需要克服渗透压，因此能耗较高一直是反渗透工艺的弱点。若能够在较低的压力下制备出符合要求的去离子水，就意味着节约反渗透膜系统的设备投资（水泵、阀门、管路以及压力容器）和运行费用（电能消耗及维护费）。 表-1列出了ESPA系列超低压反渗透膜元件的性能特点，以及与CPA系列低压反渗透膜元件的比较。表中的特性产水量表示膜元件在单位压力下，单位面积单位时间的产水量，这个参数使得不同的膜元件可以在同一条件下进行比较。从表-1中可以看出： a. ESPA系列比CPA系列具有更高的特性产水量，其中ESPA4达到7.27 LMH/bar，是目前特性产水量最高的反渗透膜元件； b. ESPA2+的膜面积增加了10 %，达到了440 ft2。这使得ESPA2+在具有超低压系列最高脱盐率的同时，具备了高的产水量，其特性产水量也达到了4.04 LMH/bar； c. ESPAB具有最高的硼元素（B）脱除率96%。 1995年推出的ESPA1比传统的低压反渗透膜元件CPA3 特性产水量高67 %。1998年推出的ESPA2和ESPA3进一步完善了超低压产品系列。ESPA2的脱盐率更高，而ESPA3的产水量更高。2000年，海德能公司又推出了ESPA4，其在更低的压力（100 psi，0.70 MPa）下运行，仍可以得到99.2 %的脱盐率。2004年在ESPA2的基础上进行了新的技术改进，进而推出最新型的超低压反渗透膜元件ESPA2+，面积提高了10 %，达到440 ft2。从而在保持99.6 %的脱盐率的情况下，使产水量从ESPA2的9000 GPD（34.1 m3/h）提高到11000 GPD（41.6 m3/h），增加了22%。ESPA系列的性能及其与传统低压反渗透膜元件CPA系列的比较请参见图-1、图-2和表-1。 表-1 ESPA
纳滤膜和反渗透膜材质 纳滤膜和反渗透膜是水处理领域常用的膜分离技术。它们的材质决定了其应用范围和性能特点。本文将介绍纳滤膜和反渗透膜的材质以及其在水处理中的应用。 一、纳滤膜材质 纳滤膜的材质一般分为有机膜和无机膜两类。有机膜主要包括聚醚砜（PES）、聚酮亚胺（PPI）、聚氨酯（PU）等。无机膜主要包括陶瓷膜和金属膜。 1. 有机膜 聚醚砜（PES）是一种常用的纳滤膜材料，具有良好的耐化学性和耐温性。它能够有效去除溶解性盐类、有机物和胶体颗粒，广泛应用于饮用水净化、工业废水处理以及食品和药品生产中。 聚酮亚胺（PPI）是一种高分子材料，具有良好的耐温性和抗污染性能。它可以有效去除微生物、大分子有机物和胶体颗粒，被广泛应用于生物医药、饮用水净化和海水淡化等领域。 聚氨酯（PU）是一种具有弹性的纳滤膜材料，具有较高的机械强度和耐化学性。它在饮用水净化、食品加工和医药制造等方面有着广泛的应用。
2. 无机膜 陶瓷膜是一种以陶瓷材料为基础制成的纳滤膜，具有良好的耐酸碱性和耐高温性能。它可以有效去除微生物、胶体颗粒和重金属离子，被广泛应用于海水淡化、工业废水处理和环境保护等领域。 金属膜是一种以金属材料为基础制成的纳滤膜，具有良好的耐腐蚀性和高温耐受性。它可以有效去除微生物、悬浮物和溶解性物质，被广泛应用于工业废水处理、海水淡化和电子行业等领域。 二、反渗透膜材质 反渗透膜的材质多为聚醚砜（PES）、聚酯（PET）和聚丙烯（PP）等。这些材料具有良好的耐化学性和耐高温性能，可以有效去除溶解性盐类、有机物和微生物。 聚醚砜（PES）是反渗透膜最常用的材质之一，具有良好的阻隔性能和耐腐蚀性。它被广泛应用于海水淡化、饮用水净化和工业废水处理等领域。 聚酯（PET）是一种透明的聚合物材料，具有良好的机械强度和耐温性。它在反渗透膜中被广泛使用，可以有效去除微生物、有机物和溶解性盐类。 聚丙烯（PP）是一种常用的工程塑料，具有良好的耐化学性和高温耐受性。它被广泛应用于反渗透膜中，可以有效去除微生物、有机
微滤、超滤、纳滤和反渗透简介 一、微滤 又称为微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛分过程，在静压差作用下滤除0.1-10μm的微粒，操作压力为0.7-7kPa,原料液在压差作用下，其中水(溶剂)透过膜上的微孔流到膜的低压侧，为透过液，大于膜孔的微粒被截留，从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离。 微滤过程对微粒的截留机理是筛分作用，决定膜的分离效果是膜的物理结构，孔的形状和大小。 二、超滤 简称UF是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。 超滤同反渗透技术类似，是以压力为推动力的膜分离技术。在从反渗透到电微滤的分离范围的谱图中，居于纳滤(NF)与微滤(MF)之间，截留分子量范围为50-500000道尔顿，相应膜孔径大小的近似值为501000A。 三、纳滤膜 纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷，这是它在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质量为数百的物质，也可脱除无机盐的重要原因目前纳滤膜多为薄层复合膜和不对称合金膜。 纳滤膜有如下特点: 1、NF膜主要去除直径为1nm左右的溶质粒子，故被命名为纳滤膜，截留物相对分子质量为200-1000 2、NF膜对二价或高价离子，特别是阴离子的截留率比较高，可大于98%，而对一价离子的截留率一般低于90% 3、NF膜的操作压力低，一般为0.7Mpa,最低为0.3Mpa 4、NF膜多数为荷电膜，因此，其截留特性不仅取决于膜孔大小，而且还有膜静电作用。 微滤：能截留0.1-1 微米之间的颗粒。
微滤允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。 超滤能截留0.002-0.1 微米之间的大分子物质和蛋白质。超滤允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。 反渗透最精细的一种膜分离，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。
反渗透膜纳滤膜产品技术手册 反渗透膜-纳滤膜产品技术手册 =============================== 1：引言 ---------- 本手册旨在介绍反渗透膜和纳滤膜产品的技术特性和应用方法。通过详细的说明和案例分析，可以帮助用户更好地了解并有效地使 用这些产品。 2：反渗透膜和纳滤膜的概述 ----------------------------- 2.1 反渗透膜的定义和原理 2.2 纳滤膜的定义和原理 2.3 反渗透膜和纳滤膜的区别与联系 3：反渗透膜和纳滤膜的分类与性能参数 ---------------------------------- 3.1 按材料分类 3.1.1 聚醚酯反渗透膜
3.1.2 聚酯反渗透膜 3.1.3 聚酰亚胺反渗透膜 3.1.4 其他材料反渗透膜 3.2 按孔径分类 3.2.1 纳滤膜 3.2.2 超滤膜 3.2.3 微滤膜 3.3 理化性能参数 3.3.1 孔径分布 3.3.2 渗透率 3.3.3 脱盐率 3.3.4 抗污染性能 4：反渗透膜和纳滤膜的应用领域------------------------------4.1 饮用水净化 4.1.1 家用RO净水机 4.1.2 商用RO净水设备
4.1.3 工业中水回用系统 4.2 废水处理 4.2.1 印染废水处理 4.2.2 电镀废水处理 4.2.3 石化废水处理 4.3 医药和食品加工 4.3.1 药品生产中的纯化 4.3.2 食品加工中的浓缩和分离5：产品选型及使用方法 -------------------- 5.1 反渗透膜和纳滤膜的选型方法 5.1.1 水源特性分析 5.1.2 处理要求分析 5.1.3 设备和系统参数分析 5.2 反渗透膜和纳滤膜的使用方法 5.2.1 模块安装和维护 5.2.2 运行参数调整和监控
一、微滤的定义 Microfiltration，MF，又称微孔过滤，它属于精密过滤，一般精度范围为0.1微米以上，能够过滤微米（micron）级的微粒和细菌，能够截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及大分子溶质都能透过的膜的分离过程。 二、微滤膜过滤原理 微滤过滤是一种筛分过程，操作压力一般在0.07～0.7MPa（0.7～7个大气压）。原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料，过滤材料包括：折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器等。透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜（微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～100 μm，膜厚120～150 μm），利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜从而被去除。决定膜的分离效果的是膜的物理结构、孔的形状和大小。 三、微滤技术的优势 * 占地面积小，膜面积大，有效过滤面积高； * 制作工艺成熟，精度高，0.1～100 μm范围内，微滤膜都能满足处理要求； * 抗性高，纳污能力强，部分材质膜抗酸碱、抗氧化能力强，能适用各种恶劣水质，如PVDF（聚偏氟乙烯）性能稳定，寿命长，抗酸碱、高温等； * 成本低，部分无机膜清洗方便，可重复使用。 四、微滤技术的缺点 收制备工艺及本身结构的限制，微滤对于水中离子、有机物、病毒等小分子物质几乎没有去除效果。 五、微滤技术的应用领域 * 海水淡化工程：作为工业反渗透进水的预处理工艺 * 工业污水处理：微滤主要应用处理污水中大颗粒杂质 * 制药行业：液体-固体分离 * 饮料行业：液体-固体分离 六、微滤技术在纳米通产品中的应用 纳米通几乎所有家用净水设备中均采用了微滤作为初步过滤手段，有效除去水中泥沙、铁锈、大型藻类植物等，保护进一步处理中使用的各种膜材及设备，使系统精度更高、使用寿命更长。
纳滤膜及其应用 摘要：纳滤膜是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能 性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为150－500左右，截留溶解性盐的能力为2－98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。纳滤介于反渗透和超滤之间由于其截留的颗粒比超滤小些，其透过率比反渗透大些操作压力也不太高近十几年来发展迅速是当前膜分离技术与开发的热门研究课题之一。本文综述了纳滤膜的特性、分离机理、研究现状及其在各方面的应用。 关键词：纳滤；纳滤膜；分离机理；制备方法；应用 1、纳滤及纳滤膜的概述 纳滤（NF）是20世纪80年代中期发展起来的介于超滤和反渗透之间的、同属于压力驱动的新型膜分离技术，适宜于分离相对分子质量在200 Da以上、分子大小约为1 nm的溶解组分，一般认为其截留相对分子质量在200～1 000之间，对NaCl的截留率一般为40%～90%，对二价或高价离子的截留率高达99%。由于操作压力一般小于1.5 MPa，也被称为低压反渗透膜或疏松的反渗透膜。纳滤膜的孔径通常为1～10 nm，同时它是带电荷的，荷电纳滤膜可通过静电斥力排斥溶液中与膜上所带电荷相同的离子，通过静电引力吸附与所带电荷相反的离子。因此，荷电膜对物质的分离性能主要是基于电荷效应和膜的纳米级微孔的筛分效应。它的过滤范围介于反渗透和超滤之间，推动了膜技术及相关应用领域的发展，并已在石化、生化和医药、食品、造纸、纺织印染等领域及水处理过程中得到广泛应用[1]。 纳滤膜的一个很大特征是膜上或者膜中存在带电基团，因此纳滤膜分离具有两个特性,即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质，将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应。膜的电荷效应又称为Do nnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜带有负电荷。它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在很低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。纳滤膜的特点主要体现在以下几方面[6]： (1) 对不同价态离子截留效果不同，对单价离子的截留率低，对二价和高价离子的截留率明显高于单价离子。对阴离子的截留率按下列顺序递增: NO-3，Cl-，O H-，SO2-4 ，CO2 -3。对阳离子的截留率按下序递增: H+，Na+，K+，Mg2 +，Ca2 +，Cu2 +。 (2) 对离子截留受离子半径影响，在分离同种离子时，离子价态相等，离子半径越小，膜对该离子的截留率越小；离子价数越大，膜对该离子的截留率越高。(3) 对疏水型胶体油、蛋白质和其它有机物有较强的抗污染性，能有效去除许多
纳滤膜、反渗透膜、超滤膜对比 纳滤膜：能截留纳米级（0.001微米）的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。 反渗透膜：是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。 超滤膜：能截留1-20nm之间的大分子物质和蛋白质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，超滤膜的运行压力一般1-5bar。 ►►► 超滤膜及纳滤和反渗透的区别 超滤膜：超滤膜是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。
纳滤：纳滤，介于超滤与反渗透之间。现在主要用作水厂或工业脱盐。脱盐率达百分之90以上。反渗透脱盐率达99%以上但若对水质要求不是特别高，利用纳滤可以节约很大的成本。 反渗透：反渗透，是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。用作太空水、纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造及降度用水；医药、电子等行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。 反渗透膜与超滤膜的优劣对比 反渗透膜的孔径只有超滤膜的1/100比例大小，因此反渗透水处理设备能够有效去除水质当中的重金属、农药、三氯甲烷等化学污染物，超滤净水器对此则是无能为力的。而超滤净水器能去除的颗粒污染物及细菌，反渗透全能去除。 反渗透和超滤核心部件都是膜元件，主要区别一共有两点： 1.出水水质和卫生部门的检测标准有所不同，给大家举一个例子来说明，出水细菌指标，超滤按照“一般水质处理器”，菌落总数为100个/毫升;而反渗透水处理设备则为20个/毫升，要求较为严格，当然反渗透水处理设备出水水质也要比超滤好很多。 2.反渗透水处理设备是分质供水，纯水供应饮用，浓水用来洗涤；而超滤一般都是用作洗涤用水;当自来水水质较为优质时也可以用作饮用水超纯水设备。
纳滤的原理及应用 1. 纳滤的原理 纳滤（Nanofiltration，NF）是一种介于超滤（ultrafiltration，UF）和反渗透（reverse osmosis，RO）之间的膜分离技术，其原理基于有选择性的透过分子的 大小和电荷。纳滤膜的孔径通常在1-10纳米之间，介于超滤膜和反渗透膜之间。 纳滤膜的主要成分包括聚酰胺、纳米粒子等材料。 纳滤的原理可以总结为以下几点： •纳滤膜具有较小的孔径，可以筛选相对较小的分子，如单糖、氨基酸等小分子。 •纳滤膜具有一定的负电荷，可以吸附带正电荷的分子或离子，如钙离子、镁离子等。 •纳滤膜具有一定的截切分子量，能够选择性地分离不同分子量的物质。 2. 纳滤的应用 纳滤技术具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面： 2.1 水处理 纳滤膜可以用于水处理领域，主要用于去除水中的悬浮物、胶体物质、重金属 离子、溶解有机物等。由于纳滤膜的孔径较小，可以有效地去除悬浮物和胶体物质，提高水质。 2.2 食品加工 纳滤技术在食品加工领域的应用也比较广泛。例如，可以利用纳滤膜对果汁、 乳制品等进行浓缩和脱盐处理。由于纳滤膜对大分子物质有较好的截留效果，可以保留食品中的营养物质。 2.3 医药领域 纳滤技术在医药领域的应用主要体现在药物的制备和纯化过程中。例如，可以 利用纳滤膜对药物溶液进行浓缩和纯化，去除杂质和水分，得到纯净的药物。 2.4 化工领域 在化工领域，纳滤技术可以用于溶剂的回收、废水处理、分离纯化等方面。例如，可以利用纳滤膜对溶剂进行回收，提高溶剂利用率和产品质量。
2.5 生物技术 纳滤技术在生物技术领域也有广泛应用。例如，可以利用纳滤膜对蛋白质、酶 等生物大分子进行浓缩和纯化。 2.6 其他领域 纳滤技术还可以应用于环境工程、能源领域、电子材料等方面，具有广泛的应 用前景。 3. 纳滤的优势与展望 纳滤技术相比传统的物理过滤和化学处理方法，具有以下几点优势：•纳滤技术效率高，处理速度快，可以实现连续操作。 •纳滤膜对物质的分离效果好，可以实现高效的去除悬浮物、离子和溶解物。 •纳滤过程不需要添加药剂，对环境友好。 •纳滤膜具有较长的使用寿命和稳定的性能。 展望未来，纳滤技术将进一步发展和应用于更多领域。随着材料科学和膜技术 的不断进步，纳滤膜的性能将得到提升，应用范围也将进一步扩大。同时，纳滤技术在资源回收和能源领域的应用也将得到更多关注和研究。 4. 结论 纳滤技术作为一种介于超滤和反渗透之间的膜分离技术，具有广泛的应用前景。纳滤的原理基于有选择性的透过分子的大小和电荷，可以广泛应用于水处理、食品加工、医药领域、化工领域、生物技术等多个领域。纳滤技术具有高效、环保、稳定等优势，并在未来有着更广阔的发展空间。
反滲透纳滤基础知识 水处理设备及知识2010-02-01 12:26:50 阅读75 评论0 字号：大中小订阅 膜分离： 物质世界是由原子、分子和细胞等微观单元构成的，然而这些很小的物质单元总是杂居共生，热力学第二定律揭示了微观粒子都会倾向于无序的混合状态。膜分理技术得基础是分离膜。分离莫是具有选择性透过性的薄膜，某些分子（或微粒）可以透过薄膜，而其他的则被阻隔。这种分离总是依赖于不同的分子（或微粒）之间的某种区别，最简单的区别就是尺寸大小，三维空间之中，什么都有大上巨细而膜有孔径。 全量过滤： 全量过滤也称为直流过滤、死端过滤、与常规的滤布过滤相似，被处理物料进入模组件，等量透过液流出模组件，截流物留在模组件内。为了保证膜性能的可恢复性，必须及时从模组件内卸载截留物，因此需要定时反冲洗（过滤的反过程）等措施来去除膜面沉积物、恢复膜通量。模组件污染后不能拆开清洗，通常使用在线清洗方式（CIP）超滤/微滤水处理过程一般采用全量过滤模式。 错流过滤 被处理料液以议定的速度流过膜面，透过液以垂直方向透过膜，同时大部分截留物被浓缩液夹带出模组件。错流过滤模式减小了膜面浓度极化层的厚度，可以有效降低膜污染，反滲透、纳滤均采用错流过滤方式。 膜系统： 膜系统是指膜分离装置单元。压力驱动膜系统主要由预处理系统、升压泵、模组件（压力容器和膜元件）、管道阀门和控制系统构成。 膜污染： 各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要由无机颗粒物、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）。再反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮物和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐会从浓水中沉淀出来，在磨面上形成结垢，降低RO膜的通量。这种在膜面上形成沉积层的现象叫膜污染，膜污染是膜系统性能的劣化。 反滲透/纳滤基本原理： 半透膜： 是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体透过半透膜时，一些组分透过，而另外一些组分被截留。实际上半透膜对任何组分都有透过性，只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中，溶剂（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐分）。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分离，得到纯水以及浓缩的盐溶液。 渗透： 是当流体在跨越半透膜屏障时的一种自然过程。如果将一箱纯水用一张半透膜垂直分为两部分，纯水于理想的半透膜的两面以相同的温度和压力接触，在这样的条件下没有跨越半透膜的水的流动产生，因为在膜两侧的化学势完全相等。如果在其中一侧加入溶解性盐，盐溶液一边的化学势降低了。纯水便会向盐溶液一侧渗透，从而产生一个渗透流，直到化学势的平衡重新建立为止。 渗透压： 按照科学术语在半透膜的两侧存在一个‘化学势’（离子或溶解分子的浓度差）的差值，通过溶液的渗透过程对化学势差进行补偿。当平衡重新建立时，在半透膜的两侧形成一个水位差即静压差，这个压力差便是渗透压。渗透压是溶液本生的性质，取决于溶液浓度，于半透膜没有关系。 渗透压与溶质浓度之间的关系为： Posm = 1.19 (T + 273) * Σ(mi) (1) 其中Posm＝渗透压（psi），T为温度（℃）, Σ(mi)是溶液中所有溶质的总摩尔浓度。TDS为1000ppm的水