反渗透膜分离制高纯水实验
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反渗透系统的设计流程反渗透也成为逆渗透,英文名称为:REVERSE OSMASIS(RO)。
反渗透技术室当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。
其技术以压力差为推动力,从溶液中分离出容易的膜分离操作.对膜一侧的料液施加压力,当压力超过他的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透.从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即浓缩液。
若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水.它已广泛应用于太空水、纯净水、蒸馏水等制备;酒类制造及降度用水;医药、电子灯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.反渗透原理反渗透原理是在高于溶液渗透压的压力下,借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用,将溶液中的溶质与溶剂分离,从而达到纯净水的目的。
当纯水和盐水被理想半透膜隔开,理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过,此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧,这种现象称为渗透,若在膜的盐水侧施加压力,那么水的自发流动将受到抑制而减慢,当施加的压力达到某一数值的时候,水通过膜的净流量等于零,这个压力称为渗透压力,当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时,水的流向就会逆转,此时,盐水中的水将流入纯水侧,上述现象就是谁的反渗透(RO)处理的基本原理.反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的.他的孔径为0.1纳米-1纳米,即一百亿分之一米(相当于大肠杆菌大小的千分之一,病毒的百分之一).其孔径很小可以去除滤液中的离子范围和分子量很小的重金属、农药、细菌、病毒、杂质等彻底分离。
整个工作原理均采用物理法,不添加任何杀菌剂和化学物质,所以不会发生化学变相。
并且反渗透膜并不分离溶解氧,所以通过此法生产得出的纯水是活水,喝起来清甜可口。
反渗透膜对透过的物质具有选择性的薄膜称之为半透膜.一般将只能渗透溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。
反渗透处理技术1、渗透基本原理当纯水和盐水被理想半透膜隔开,理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过,此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧,这种现象称为渗透,若在膜的盐水侧施加压力,那么水的自发流动将受到抑制而减慢,当施加的压力达到某一数值时,水通过膜的净流量等于零,这个压力称为渗透压力,当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时,水的流向就会逆转,此时,盐水中的水将流入纯水侧,上述现象就是水的反渗透(RO)处理的基本原理。
2、反渗透简介RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。
RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。
RO膜过滤后的纯水电导率 5 s/cm, 符合国家实验室三级用水标准。
再经过原子级离子交换柱循环过滤,出水电阻率可以达到18.2M .cm,超过国家实验室一级用水标准(GB682—92)。
3.渗透预处理目的及考虑因素使用反渗透系统时,尤其应注意原水预处理。
为了避免堵塞反渗透系统,原水应经预处理以消除水中的悬浮物,降低水的浊度;此外,还应进行杀菌以防微生物的孽生长大。
由于反渗透对原水中的悬浮物的要求很高,所以常用一种水质对受悬浮物污染情况的污染指数来对水质进行检测。
此法实质上是测定反渗透系统受水中悬浮物的污堵的情况。
进入反渗透系统水的污染指数以不大于5为宜,建议值一般小于3。
预处理时还应该考虑到进水的pH 值。
各种半透膜都有其最适宜的运行pH值,故需按反渗透膜的要求,调节进水的pH值。
预处理时还应该考虑到进水的温度。
膜的透水量是随水温的增高而增大的,但温度过高会加快醋酸纤维素膜的水解速度,且使有机膜变软,易于压实。
反渗透膜工作原理
反渗透膜工作原理是基于自然的渗透过程,通过应用高压力将水或溶液从高浓度侧推进到低浓度侧。
其主要工作原理包括以下几个步骤:
1. 渗透过程:液体(通常为水)从低浓度侧通过半透膜进入高浓度侧。
这是因为溶液中的溶质浓度较高,与纯水相比溶质会引起压力差,使溶剂通过膜向高浓度侧渗透。
2. 压力应用:为了推动溶剂的渗透,高压被施加到高浓度侧。
通过施加足够的压力,可以克服渗透过程中的阻力,从而推动液体通过半透膜。
3. 分离过程:在应用压力的同时,半透膜可以阻止溶质的通过,只允许溶剂通过膜过滤。
这样,溶剂可以通过膜从高浓度侧进入低浓度侧,而溶质则被留在高浓度侧。
4. 收集和回收:在渗透过程完成后,从低浓度侧收集膜透过的溶剂。
这样,高浓度侧就可以得到更为纯净的溶液或水,而低浓度侧得到了浓缩的溶液或废液。
总的来说,反渗透膜运用高压力使液体从高浓度侧通过半透膜渗透到低浓度侧,实现了溶质与溶剂的分离过程。
这种原理广泛应用于海水淡化、废水处理和制备高纯度水等领域。
反渗透原理及优点反渗透介绍:RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。
RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水与无法透过的浓缩水严格区分开来。
RO膜过滤后的纯水电导率5 s/cm, 符合国家实验室三级用水标准。
再经过原子级离子交换柱循环过滤,出水电阻率可以达到18.2M .cm,超过国家实验室一级用水标准(GB682—92)。
反渗透技术是当今最先进与最节能有效的膜分离技术。
其原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质与水分离开来。
由于反渗透膜的膜孔径非常小(仅为10A左右),因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率高达97-98%)。
系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。
反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡水;水的软化处理;废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。
此外,反渗透技术应用于预除盐处理也取得较好的效果,能够使离子交换树脂的负荷减轻松90%以上,树脂的再生剂用量也可减少90%。
因此,不仅节约费用,而且还有利于环境保护。
反渗透技术还可用于除于水中的微粒、有机物质、胶体物,对减轻离子交换树脂的污染,延长使用寿命都有着良好的作用。
反渗透是目前高纯水制备中应用最广泛的一种脱盐技术,它的分离对象是溶液中的离子范围与分子量几百的有机物,反渗透(RO)、超过滤(UF)、微孔膜过滤(MF)与电渗析(ED)技术都属于膜分离技术。
近30年来,反渗透、电渗析,超过滤与膜过滤已进入工业应用,发展很快,在半导体、集成电路制造工艺中、食品、医药工业中,通常将反渗透作为高纯水制备中的脱盐,超过滤则多作为制水系统的后处理,膜过滤则用于水处理的预处理与后处理,用于过滤微粒与细菌。
反渗透设备反渗透是一种借助于选择透过(半透过)性膜的工力能以压力为推动力的膜分离技术,当系统中所加的压力大于进水溶液渗透压时,水分子不断地透过膜,经过产水流道流入中心管,然后在一端流出水中的杂质,如离子、有机物、细菌、病毒等,被截留在膜的进水侧,然后在浓水出水端流出,从而达到分离净化目的。
简介反渗透设备是将原水经过精细过滤器、颗粒活性碳过滤器、压缩活性碳过滤器等,再通过泵加压,利用孔径为1/10000μm(相当于大肠杆菌大小的1/6000,病毒的1/300)的反渗透膜(RO膜),使较高浓度的水变为低浓度水,同时将工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质全部隔离,从而达到饮用规定的理化指标及卫生标准,产出至清至纯的水,是人体及时补充优质水份的最佳选择.由于RO反渗透技术生产的水纯净度是目前人类掌握的一切制水技术中最高的,洁净度几乎达到100%,所以人们称这种产水机器为反渗透纯净水机。
反渗透设备应用膜分离技术,能有效地去除水中的带电离子、无机物、胶体微粒、细菌及有机物质等。
是高纯水制备、苦咸水脱盐和废水处理工艺中的最佳设备。
广泛用于电子、医药、食品、轻纺、化工、发电等领域。
仿生来源生活在海岸边的海鸥,依靠喝海水可以补充身体的水分。
1950年美国科学家DR.S.Sourirajan在观察海鸥时发现,海鸥在掠过海面时会啜起一大口海水,在几秒钟的间隔后,吐出一小口的海水。
他感到十分的困惑,因为陆生由肺呼吸的动物是绝对无法饮用含盐量很高的海水的。
后经过对海鸥的解剖发现,海鸥并没有直接把海水喝下,而是把海水存在喉管里,海鸥喉管的结构是由一层层的粘膜组织构成的,海水经由海鸥吸入体内后加压,再经由压力作用将水分子贯穿渗透过粘膜转化为淡水,海鸥把经过粘膜组织过滤的淡水吸收到身体内部,然后把剩下的高浓度海水再吐出来,海鸥之所以能喝海水的奥秘就在这里。
这也就是反渗透法的基本理论架构。
系统组成预处理系统一般包括原水泵、加药装置、石英砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器等。
实验室超纯水机使用说明实验室用超纯水机应用于很多行业之中,它为各行业研发新的产品提高优质的实验用水,随着用户需求的不断增多,市场中纯水机产品多种多样,所以用户在选择使用时必须对使用手册进行了解。
超纯水机是采用了源于美国宇航科技的逆渗透(RO)技术,逆渗透膜又称反渗透膜,简称RO。
逆渗透技术是美国六十年代研制成功的,最初用于美国宇航技术,以解决宇航员在太空中循环用水的问题。
分析实验用纯水机:是以自来水或深井水为源水,直接制备GB 实验室级纯水、GB/T电子级纯水、ASTM级纯水的实验装备,广泛应用于分析实验(化验)室、小型中试车间等领域。
莱特莱德分析实验用纯水机采用了膜分离、核子纯化、紫外消解、传感器、单片机、PLC、压力容器等先进技术工艺,紧密集成的安全可靠、性能稳定、使用方便、运行费用低廉的全自动超纯水装备,是一套能完全替代传统的蒸馏、离子交换和进口纯水机的智能化系统。
适用范围一般实验用水有机物分析用水加湿器/高纯蒸汽发生器实验动物饮水全自动生化仪用水以蒸馏水为源水的纯水器进水水源玻璃器皿清洗原子吸收/发射/荧光生理、病理、吸收光谱用水免疫诊断析水环境、环保实验用高精度光学镜片冲洗用水试管婴儿用水精密分析仪器用水各类分析试剂及药品配置稀释用水一般仪器供水高精度电化学配置用水各类液相、气相、离子色谱用水学生实验用水高精度染料配置稀释用水细胞培养-细菌/动物/植物组织微电子行业各种部件的清洗毒性检测氨基酸分TOC分析DNA/RNA制备物理学、电化学及界面研究用水蛋白质分析/纯化/组学/HTS 高通量筛超痕量硼/烃/苯/分析培养基制备、生物工程用水HPLC/lcp-MS/LC-MS/MALDI-TOF MS/PH/S。
反渗透技术及工艺流程图
来源:山东科宇水处理有限公司
反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。
反渗透是一种以压力为推动力,通过选择性透过膜将溶液中的溶质和溶剂分离的应用技术。
由于反渗透膜的膜孔径非常小(仅为10-10米左右),因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率高达97%-98%)。
反渗透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术,它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物。
反渗透工艺流程如图1所示:
图反渗透工艺流程图。
纳滤膜和反渗透膜纯水装备研发生产方案一、背景随着中国经济的快速发展和工业化进程的加速,水资源的需求日益增长,而水资源的污染和浪费也日益严重。
因此,开发高效、环保、可持续的纯水装备已成为当前及未来的重要需求。
纳滤膜和反渗透膜技术作为当今纯水制备的主流技术,在中国得到了广泛的应用。
然而,由于国内技术发展较晚,与国际先进水平相比还存在一定差距。
为此,开展纳滤膜和反渗透膜纯水装备的研发生产,对于提升我国产业技术水平和水资源管理具有重要意义。
二、工作原理纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)都是压力驱动的膜分离技术。
其工作原理主要是基于膜两侧的压力差,以压力为推动力,使水分子通过膜,而将悬浮物、有机物、无机物等截留在膜的一侧,实现水的分离和纯化。
1.纳滤膜技术:纳滤膜的孔径在纳米级别,可以去除水中的悬浮物、有机物、无机物等杂质。
同时,由于其孔径较小,纳滤膜的过滤效率较高,截留效果好。
2.反渗透膜技术:反渗透膜的孔径比纳滤膜更小,仅为0.1纳米。
在反渗透过程中,水分子可以通过反渗透膜,而将95%-98%的离子、有机物、悬浮物等截留在膜的一侧。
反渗透膜的过滤效果更佳,产水质量更高。
三、实施计划步骤1.技术研究:开展纳滤膜和反渗透膜的技术研究,包括材料选择、膜制备工艺、膜性能检测等。
2.装备设计:根据技术研究结果,设计纳滤膜和反渗透膜纯水装备的结构、流程等。
3.装备制造:选取合适的材料,按照设计图纸制造纯水装备。
4.装备调试与优化:对制造完成的纯水装备进行调试,根据实际运行情况进行优化。
5.产业化和推广:将优化后的纯水装备进行产业化生产和推广。
四、适用范围1.工业用水:纳滤膜和反渗透膜纯水装备可用于工业领域的各个环节,如电子、电力、化工等。
2.饮用水:通过纳滤膜和反渗透膜技术制备的纯水可用于饮用,保障人民的健康。
3.农业用水:为农业提供高质量的水源,促进农业的发展。
4.环保领域:在污水处理和回用方面具有重要作用,有助于环境保护。
RO逆渗透法一、RO膜反渗透法RO是英文Reverse Osmosis的缩小,中文意思是[反渗透],一般水是由低浓度的一边流向高浓度的一边,水一旦加压之后,将由高浓度的一边流向低浓度的一边,亦即所谓的反渗透原理;由于RO膜的孔径是头发丝的一百万分之一,肉眼无法看到,细菌、病毒是它的5000倍,因此,只有水分子能够通过,其它杂质及重金属均由废水管排出,所以海水淡化的过程,以及太空人废水回收处理均采用此方法,是体外的高科技人工肾脏。
一般滤水器的构造以活性碳与树脂为主要结构,其主要功能,只是过滤一些较大杂质及除臭功能,一旦滤水器中留有物增多,就成为细菌的温床、大肠杆菌繁殖区。
而纯水机的RO膜是高科技的产品,可以将比水分子大的分子完全排除掉,使重金属及杂质与水分子完全分开,反渗透纯水机制造的水才是真正干净的水。
二、RO逆渗透纯水机RO逆渗透纯水机是一种通过目前国际流行的反渗透等办法,对原水进行过滤处理(物理法)后不添加任何化合物而生产出可供人类直接饮用的纯净水机器(也称为终端净水设备)。
采用水质符合中国卫生部《生活饮用水水质卫生规范》(2001)规定的市政自来水为原水,通过2个活性炭滤芯(1个颗粒活性炭、1个烧结活性炭)1个PPF溶喷滤芯对原水进行预过滤,再对预过滤水施加压力令其通过孔径大小为万分之一微米的RO(反渗透,英文Reverse Osmosis)膜,最后通过材质为果壳(椰壳)的载银活性碳(又名小T33)调节水的酸碱度(使制出的纯净水口感变得甘甜醇美)而生产出纯净水。
RO逆渗透纯水机,引进美国先进的超低压逆渗透技术和配件,生产出国内最为先进的家用和团体用纯净水装置,该装置产水优质、安全运行、稳定可靠、操作简单,占地面积小,最有效的去除水中钙、镁、细菌、有机物、无机物、金属离子和放射性物质等,经过该装置净化出的水晶莹清澈、甜美甘醇。
该装置适用于家庭和宾馆、酒店、医院等企事业单位饮用净水使用。
RO逆渗透纯水机制出的纯净水相对于桶装水更新鲜、更卫生、更安全,它的用途非常广泛:可以生饮,也可以烧开喝,在这方面最突出的特点是水壶或电暖瓶再也不会结水垢了;纯水用于烹饪,更加卫生,更加可口;用纯水洗浴,可以清除皮肤上的杂质,滋润皮肤,起到自然美容的效果;可以提供给加湿器、蒸汽熨斗、美容仪等小家电所需用水,决不会出现让人讨厌的水垢;与制冰机配套使用,制成的冰块晶莹剔透,无任何异味。
1m3/h(RO)生活饮用水处理设备目录一、总则 (1)二、系统设备工艺简述 (4)三、设备技术规范 (11)四、设备配置清单 (17)五、设备备品、专用工具及服务分项表 (19)六、设备制造标准 (20)七、油漆、包装、运输和储存 (22)八、售后和技术服务内容 (24)技术方案一、总则1.设计原则该系统选定工艺的基础是根据给定原水的水质大致情况,结合我公司在水处理方面长期积累的经验,而专门为贵公司用水要求设计。
我们希望这套设备能够满足以下三个原则:1.1、综合考虑环境效益、经济效益;1.2、全面规划、合理布局、降低投资和运行费用;1.3、发展和推广高效节能、易管理、易操作的新工艺、新设备,并具有良好的自控水平。
2.公用工程条件2.1、给水条件:用户提供2.2、供配电:供电电压380V(三相)正常频率50Hz(+0.2Hz)。
2.3、供气:0.2-0.5Mpa恒压洁净压缩空气,厂内提供。
2.4、排水:反渗透浓水可以用于其他杂用水,无废水排放。
2.5、其他:工业厂房、暖通、照明等厂方建设。
2.6、进水水质:原水中有两项指标超标:氟离子和砷离子3.系统要求3.1、产水用途:生活用水3.2、系统总进水:1m3/h3.3、系统总出力:0.5m3/h(水温25℃)3.4、系统配置:预处理系统、1.5m3/h反渗透系统及相关辅助设备。
3.5、纯水出水水质:满足生活用水标准3.6、设计、供货范围3.6.1 进水管:买方将进水管接至原水入口法兰。
3.6.2 进水管:买方将进气管接至过滤器进气口。
3.6.3 供电:根据容量,由买方提供动力电源送至动力配电盘上。
3.6.4 出水管:卖方将系统出水管接至出水口。
3.6.5 药品:调试、运行过程所用消耗品由买方提供。
4.本设计遵循的设计、制造标准4.1 国外采购的设备和部件的制造工艺和材料应符合美国机械工程师协会(ASME)和美国材料试验学会(ASTM)的工业法规中涉及的标准或相当标准。
超纯水系统超纯水最初是美国科技界为了研制超纯材料(半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等)应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水,如今超纯水已在生物、医药、汽车等领域广泛应用。
这种水中除了水分子(H20)外,几乎没有什么杂质,更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物,当然也没有人体所需的矿物质微量元素,超纯水无硬度,口感较甜,又常称为软水,可直接饮用,也可煮沸饮用。
超纯水,是一般工艺很难达到的程度,如水的电阻率大于18MΩ*cm,接近于18.3MΩ*cm则称为超纯水。
PURIST超纯水系统是上海瑞枫生物科技有限公司自行研制的超纯水系统,它采用了内含进口核级离子交换树脂和核级活性碳的4柱超级纯化柱,终端安装精密的0.22µm除菌级过滤器,彻底去除水中的离子和有机物,出口经过高精度在线电阻率仪的检测,实时显示产水水质,确保用户放心使用。
系统及纯化柱采用精密注塑工艺成型,外形美观,结构紧凑,占地面积小,在机器两侧有特别的人性化设计的用于移动的把手位,免维护,免清洗。
PURIST超纯水系统对进水的要求为蒸馏水或反渗透水,同时该系统还有多种可选的柱型,适应原水的水质改变和产水的水质的不同要求。
PURIST超纯水系统所产超纯水可作为仪器分析的配套首选,广泛用于IC、AA、ICP、HPLC、UV-Vis、LC-MS、ICP-MS以及哺乳动物细胞培养用的缓冲液和培养基制备、分子生物学试剂制备等。
PURIST超纯水系统产水技术指标:产水流速:1~1.5L/min 产水水质:电阻率:18.2 MΩ·cm 总有机碳(TOC)≤ 10 ppb (紫外型≤ 5 ppb)颗粒(>0.22µm)< 1 /mL 外形尺寸:长×深×高(mm):205×350×450 机器重量(含柱工作重量):6.5kg(12kg)纯水电导率:0.1uS/cm-20uS/c主要用途:纺织印染造纸用水;化学试剂生产用水;精细化学药剂生产用水;日用化妆品生产用水等。
RO反渗透膜的原理反渗透(Reverse Osmosis,RO)是一种通过半透膜将水中的溶质与溶剂分离的过程。
它是利用高压将溶液逆向推进,然后通过一个纯净水膜将水分子从溶液中分离出来。
RO反渗透膜的原理是基于渗透压差的作用,使溶液中的溶质分子无法通过孔隙大于溶剂分子的特殊膜,从而实现了溶质与溶剂的分离。
RO反渗透膜通常由多层复合膜构成,包括支撑层、穿透层和隔离层。
它一般由聚酰胺和聚醚等高分子材料制成,通过聚合、溶解和拉伸等工艺来获得高度交互化的多孔结构。
这种结构使膜具有较高的孔隙率和较小的孔径,可以有效地阻止溶质的通过。
首先是渗透过程。
在RO膜两侧施加高压,当压差大于溶液中的溶质的渗透压时,溶剂分子可以通过膜孔向膜的另一侧渗透。
由于RO膜的孔径很小,只能让溶剂分子通过,而较大的溶质分子被阻止在膜上。
其次是拒绝过程。
RO膜的穿透层和隔离层具有不同的孔径和孔结构,可以选择性地拦截不同大小的溶质分子。
较小的溶质分子可以通过孔径较大的穿透层,而较大的溶质分子则被阻拦在孔径较小的隔离层上。
最后是排水过程。
在膜上的渗透过程中,溶液中的溶质分子被阻止在膜上,形成了浓缩溶液。
该浓缩溶液需要被定期冲洗掉,以维持RO膜的高效工作。
因此,在RO膜的一侧施加适当的排水压力,将浓缩溶液冲洗出去,保持RO膜的良好工作状态。
RO反渗透膜的工作原理可以通过两个过滤机制进行解释。
首先是界面扩散,即溶剂分子通过孔隙较大的穿透层扩散到较小的隔离层。
其次是电荷作用,溶液中的溶质分子与RO膜的表面发生静电相互作用,使溶质分子无法通过RO膜。
总的来说,RO反渗透膜通过高压推动,利用渗透压差将水中的溶质与溶剂分离。
它的分离原理基于膜对溶质分子的选择性拦截作用,将溶剂分子通过,而阻止较大溶质分子通过。
RO反渗透膜广泛应用于水处理、海水淡化和废水回收等领域,具有高效、可靠的分离效果。
反渗透膜RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术,其孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。
反渗膜工作原理图:反渗透原理图及常规工艺流程图:反渗透装置主要由高压泵、反渗透膜和控制部分组成。
高压泵对源水加压,除水分子可透过RO膜外,水中的其它物质(矿物质、有机物、微生物等)几乎都被拒于膜外,无法透过RO膜而被高压浓水冲走。
反渗透技术的特点:1、反渗透的脱盐率高,单只膜的脱盐率可达99%,单级反渗透系统脱盐率一般可稳定在90%以上,双级反渗透系统脱盐率一般可稳定在98%以上。
2、由于反渗透能有效去除细菌等微生物、有机物,以及金属元素等无机物,出水水质极大地优于其它方法。
3、反渗透制纯水运行成本及人工成本低廉,减少环境污染。
4、减缓了由于源水水质波动而造成的产水水质变化,从而有利于生产中水质的稳定,这对纯水产品质量的稳定有积极的作用。
5、可减少后续处理设备的负担,从而延长后续处理设备的使用寿。
反渗透系统故障判断和解决手段延长反渗透膜使用寿命的方法反渗透技术已被广泛用于各类水的脱盐工艺中。
目前纯水工程中使用的多为进口的低压聚酰胺复合膜。
反渗透设备的装配水平和工艺都已比较成熟和完善。
然而设备在使用过程中,膜的使用寿命和性能衰减比较严重,往往达不到预期的设计水平(如三年保质期),主要问题为膜的使用、保养不当和膜的污染。
1防止膜性能的损坏新的反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。
在塑料袋不破的情况下,贮存1年左右,也不会影响其寿命和性能。
当塑料袋开口后,应尽快使用,以免因NaHSO3在空气中氧化,对元件产生不良影响。
因此膜应尽量在使用前开封。
设备试机完后,我们采用过两种方法保护膜。
(一)原水水质原水条件:深层地下水(二)设备技术参数(1)设备产水水量:软化水产量≥15吨/小时,反渗透纯水产量≥5吨/小时(2)设备产水水质标准:软化水水质:悬浮物≤5mg/L,总硬度≤0.03mmol/L,含油量≤2 mg/L,主要用于蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的给水;反渗透纯水水质:纯水电导率≤10us/cm,氯离子水含量≤3ppm (3)设备占地面积:20*5*5m(长*宽*高)(4)设备电力需求: AC380V±5%,50HZ,15kw,3P+1N(5)设备供水要求:≥20吨/小时(可通过配置原水箱解决供水量不足问题)(三)工艺流程地下水(DN50)→进水电动阀→原水箱→原水泵→自动加絮凝剂装置→砂滤器→炭滤器→软水器→保安过滤器→软水水箱→软水变频供水泵→用水管道入口(DN50)↓一级高压泵→一级RO膜组→PH调节装置→中间水箱→二级高压泵→二级RO膜组→RO纯水箱→RO变频纯水泵→除氯交换器(一用一备)→树脂捕捉器→用水管道入口(DN32)(四)工程界限(1)设备界限:总进水口2米处至终端出水口2米处(2)控制界限:原水进水至终端水质在线检测(3)电源要求:由需方送至系统总控制柜(4)场地要求:由供方送至设备室内排水设施(五)施工条件(1)设备动力电源:AC380V±5%,50HZ,15kw,3P+1N(1)低压控制及照明电源:AC220V±5%,50HZ, 3P+1N+1PE(3)操作用直流电源:DC24V(4)原水给水流量:≥30吨/小时(DN50)(六)计划工期共计40天第一阶段设计方案确认第二阶段设备制造35天第三阶段设备就位与安装3天第四阶段整机调试与人员培训2天(七)设计、制造、施工及验收标准(1)设备制造和材料选型符合反渗透系统的标准(2)GB150《钢制压力容器》(3)JB2932《水处理设备制造技术条件》(4)HGJ32《橡胶衬里化工设备》(5)《压力容器安全技术监察程序》(6)进口设备的制造工艺和材料符合美国机械工程师协会(ASME)和美国材料试验学会(ASTM)的工业法规中涉及的标准(7)JB/T74-94《对外接口法兰标准和要求》第二章工艺及设备功能简介(一)反渗透技术简介反渗透技术,是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。
.- 一、实验目的: (1) 熟悉反渗透法制备超纯水的工艺流程; (2) 掌握反渗透膜分离原理及操作技能; (3) 了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数; (4) 掌握利用电导法确定盐浓度的方法。 二、 实验原理
工业化应用的膜分离包括微滤(Microfiltration,MF)、超滤(Ultrafiltration, UF)、纳滤(Nanofiltration, NF)、反渗透(RO)、渗透汽化(Pervaporation, PV)和气体分离(Gas Separation, GS)等。根据分离对象和要求,选用不同的膜过程。
图1 膜截留示意图 反渗透膜通常认为是表面致密的无孔膜,可截留1-10Å小分子物质,反渗透膜能截留水体中绝大多数的溶质。反渗透净水就是以压力为推动力,利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性,从含有多种无机物、有机物和微生物的水体中,提取纯净水的物质分离过程。其原理如图1。
图2 反渗透与渗透现象 如图(a)所示,用半透膜将纯水与咸水分开,则水分子将从纯水一侧通过膜向咸.- 水一侧透过,结果使咸水一侧的液位上升,直到某一高度,此所谓渗透过程。如图(b)所示,当渗透达到动态平衡状态时,半透膜两侧存在一定的水位差或压力差,此为指定温度下溶液的渗透压N。如图(c)所示,当咸水一侧施加的压力P大于该溶液的渗透压N,可迫使渗透反向,实现反渗透过程。此时,在高于渗透压的压力作用下,咸水中水的化学位升高,超过纯水的化学位,水分子从咸水一侧反向地通过膜透过到纯水一侧,使咸水得到淡化,这就是反渗透脱盐的基本原理。 通常,膜的性能是指膜的物化稳定性和膜的分离透过性。膜的物化稳定性的主要指标是:膜材料、膜允许使用的最高压力、温度范围、适用的PH范围,以及对有机溶剂等化学药品的抵抗性等。膜的分离透过性指在特定的溶液系统和操作条件下,脱盐率、产水流量和流量衰减指数。根据膜分离原理,温度、操作压力、给水水质、给水流量等因素将影响膜的分离性能。 三、 实验内容
反渗透膜是实现反渗透的过程的关键,要求具有较好的分离透过性和物化稳定性。反渗透膜的分离透过性可用以下几个参数来描述: 1. 溶质分离率(脱盐率)R
式中,错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 2. 溶剂透过速率(水通量)Jw
式中,错误!未找到引用源。 .- 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 3. 水的回收率Y
式中,错误!未找到引用源。/h 错误!未找到引用源。/h 错误!未找到引用源。/h 4. 浓缩倍数CF
本实验主要实验内容是: a) 测定不同进料流速对膜分离效率的影响,即在同一操作压力下,改变总进料速度,记录不同的浓缩液流速、透过液流速及出口纯水电阻值; b) 计算水通量,作出J – θ 曲线; c) 计算出脱盐率和回收率; d) 分析操作条件变化对反渗透效果的影响。 四、 实验装置与设备
4.1 实验流程 本装置采用反渗透膜过滤与离子交换技术相结合,以城市自来水为原料,制备超纯水供实验室特殊分析使用,出水水质可自动检测,装置操作简单,稳定性好,具有很高的实用价值。 .- 理想的反渗透膜应耐化学和微生物侵蚀,使之在运行过程中膜的分离性能和机械性能保持稳定。因此,反渗透净水工艺不是单一的反渗透脱盐过程,还应包括预处理过程,就是通过一些物化手段去除原水中的悬浮物和胶体等杂质,使其满足反渗透膜处理的进水要求,保护反渗透膜的正常使用。同时,经过反渗透膜脱盐,水的脱盐率可超过95%,但透过液中还存在一定浓度的离子,其电导率、TOC指标一般还达不到高纯水要求,工业上通常采用混床树脂处理,对水中剩余的阴阳离子进行交换,使水进一步得到净化。最后,采用紫外杀菌,可降低水中的TOC。本实验以自来水为原水,设计了预处理(活性炭、精滤)、反渗透脱盐、混床树脂处理及紫外线杀菌等净化单元,研究了自来水深度处理的反渗透净水工艺。流程示意图如图4所示。装置流程图如图4所示。
图4 反渗透膜分离制高纯水装置流程图 4.2 主要设备
浓缩水 自来水 活性炭吸附 微米精滤 反渗透脱盐 离子交换 超纯水
紫外线杀菌 净水
图3纯水制备流程 .-
1) 自来水预过滤器:10英寸活性炭预过滤和5m精过滤; 2) 原料储槽:容积50升,材质ABS工程塑料; 3) Y预过滤器:材质工程塑料,进口; 4) 增压泵:型号 FLUID-O-TECH 1533,进口; 5) 压力控制器:型号 Fannio FNC-K20; 6) 反渗透膜组件: 2521型低压反渗透膜,纯水通量40-45L/H,脱盐率≥98% 7) 膜壳:2521型不锈钢膜壳; 8) 电导仪:型号 RM-220,在线检测纯水电阻仪; 9) 流量计:规格 10-100L/H和1-7L/M,面板式有机玻璃转子流量计; 10) 紫外杀菌器:在线流过式杀菌器; 11) 核级混合树脂床,约3公斤; 12) 管道及阀门:UPVC管阀; 13) 不锈钢电控柜及不锈钢支架。 五、 实验操作步骤
1. 关闭系统排空阀,打开净水出口阀⑥、超纯水出口阀⑦; 2. 接通自来水与预过滤系统,过滤水进入储槽; 3. 接通电源,打开总电源开关; 4. 打开泵回路阀①、浓水旁路阀②,将浓水流量阀③调至最大; 5. 储槽中有一定水位高度后开启输液泵,取储槽中水样,测定其电导率 6. 水正常循环后(注意排气),逐步关闭泵回路阀①和浓水旁路阀②,调节压力阀③,使系统压力(膜进口压力)控制在1.0-1.5Mpa内某一值; 7. 若制备超纯水,切换阀④到混合树脂床,纯水可单独收集,打开浓水出口阀⑤,.- 浓水直接排放,调节一定的自来水进水流速,保持储槽内水位基本不变; 8. 稳定20~30分钟后出口水质基本稳定,记录出口纯水电阻值,同时记录浓缩液、透过液流量,计算回收率; 9. 适当打开泵回路阀①,改变总进料速度,重复第6~8操作步骤,比较3个不同流量下超纯水的水质变化; 10. 停车时,先打开压力调节阀③、旁路阀②及泵回路阀①,使系统压力小于0.2 Mpa,再关闭输液泵及总电源,随后关闭自来水进水。 六、 实验数据处理 a) 数据记录
温度: 25℃ ;膜面积: 1 m² ;操作压力 ; 自来水 1 2 3 平均 电导率(ms/cm) 372 375 373 373.3
温度:25℃;操作压力 0.25MPa ;浓缩液流量:4.9L/min;透过液流量:78L/h; 实验组数 1 2 3 平均 净水电导率(ms/cm) 28.1 28.2 28.2 28.17
纯水电导率(ms/cm) 8.10 7.93 8.05 8.03
温度:25℃;操作压力 0.30MPa ;浓缩液流量:4.8L/min;透过液流量:83L/h; .- 实验组数 1 2 3 平均 净水电导率(ms/cm) 29.1 29.3 29.2 29.2
纯水电导率(ms/cm) 9.33 9.49 9.34 9.39
温度:25℃;操作压力 0.375MPa ;浓缩液流量:4.3L/min;透过液流量:94L/h; 实验组数 1 2 3 平均 净水电导率(ms/cm) 30.6 30.6 31.0 30.73
纯水电导率(ms/cm) 10.97 11.05 10.98 11
b) 数据处理 根据大量实测数据经统计分析整理得出不同水型总含盐量(C)(mg/L)与电导率(σ)(μs/cm)和水温(t)(℃)之间存在下列关系式:
Ⅰ--Ⅰ价型水: Ⅱ--Ⅱ价型水: 错误!未找到引用源。 重碳酸盐型水: 错误!未找到引用源。
不均齐价型天然水: 对于不清楚水的离子组成,暂不能确定其水型时,可作如下考虑,当常温下电导率小于1200ms/cm时,可按重碳酸盐型水处理,电导率大于1500ms/cm时,可按Ⅰ--Ⅰ价型.- 水处理,其余则按不均齐价型水处理。 实验举例: RO系统进水压力为0.6MPa时,浓水压力0.5MPa,浓水流量13.5L/min,纯水3.2 L/min,水温29.2℃。 1) 进水电导548ms/cm; 2) 纯水电导10.3ms/cm; NF系统操作压力为0.6MPa时,浓水压力0.47MPa,浓水流量11L/min,产水6 L/min,水温29.2℃。 1) 进水电导536ms/cm; 2) 产水电导124ms/cm; 根据以上原则,不确定水中离子具体组成,且电导率小于1200ms/cm,可按重碳
酸盐型水处理:错误!未找到引用源。
实验组数 1 2 3 .- 透过液流量QP(L/h) 78 83 94 浓缩液流量QM(L/min) 4.9 4.8 4.3 纯水回收率Y 0.2097 0.2237 0.2670
操作压力(MPa) 0.25 0.30 0.375 进水电导率(ms/cm) 373.3 373.3 373.3
进水盐浓度(mg/L) 254.4882 254.4882 254.4882
净水 电导率(ms/cm) 28.17 29.2 30.73 盐浓度(mg/L) 15.5813 16.1980 17.1174 脱盐率 0.9388 0.9364 0.9327
纯水 电导率(ms/cm) 8.03 9.39 11 盐浓度(mg/L) 4.0127 4.7521 5.6386 脱盐率 0.9842 0.9813 0.9778
七、 结果及讨论 根据实验数据分析,在不同的操作压力下,反渗透效果不同;随着操作压力的增大,纯水回收率增大,纯水和净水的盐浓度也随之增大,脱盐率下降,反渗透效果随之降低。 实验误差分析:由于实验装置存在较为严重的系统误差,认为读取流量计读数不准,造成误差。
1) 分析超纯水水质随回收率变化的原因?