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反渗透膜长期停用的保养及技术实施摘要：反渗透水处理作为一种科技含量较高的水处理脱盐技术，在现代工业中得到了越来越多的应用。
笔者针对某热电厂的水处理装置，在不同的工况下，对反渗透膜的长期停用的保养技术进行了研究。
利用化学药剂(甲醛溶液)对反渗透膜片进行了长期维护，既可以节省能源，又可以降低生产成本，还可以确保反渗透系统的稳定可靠。
关键词：反渗透膜；长期停用；保养；技术措施前言某核电厂，使用化学药剂对反渗透系统进行长期维护，反渗透系统投入运行以来，反渗透膜的稳定性得到了很好的保障。
为热电厂反渗透装置的长期维护提供一种切实可行的方案。
因此，开发出一种适合反渗透膜的长效维护方法，对于反渗透膜的安全运行、二次投运和节能降耗都有很大的好处。
一、反渗透膜长期停用保养的技术依据（一）六期反渗透系统简介六期反渗透系统的出水量为4×56吨/小时，膜材为卷筒复合膜(TFC)，膜面为一层两层，9-5层。
4列逆渗机采用单机系统操作。
其中， TFC膜的操作特性是:不容易水解，可在 pH值2-12范围内操作‚抗微生物腐蚀能力强，可在低压下操作，脱盐速率保持稳定。
然而， TFC膜对残留氯等氧化剂比较敏感，容易受到腐蚀，另外，阳离子表面活性剂还会造成膜元件不可逆的流动损失。
（二）保养方案技术依据按照反渗透操作指南，对于TFC膜的短期维护，通常可以使用纯净水或渗透水进行低压清洗维护。
第六阶段反渗透的维护水源，可以使用第五阶段供应第六阶段的除盐剂。
在启动高压泵运转之后，再转入低压冲洗维护。
这样会耗费大量的人力和物力。
因此，我们要根据 TFC膜的操作特点，来选择药剂，并制定相应的方案。
1、药品选择依据根据TFC膜的特性，选择的药剂溶液不能有强的氧化作用，不能对复合膜造成损害;由于离子表面活性剂有时会造成膜组件不可逆的流动损失;化学药剂能与水相混溶，不能形成晶体;药剂溶液的 pH值应该在 TFC膜的 pH值范围2-11范围内;维护完毕后，药水容易冲走;药物价格合理，具有较好的经济效益。
反渗透膜水处理技术存在问题及改进措施1.反渗透设备在应用中存在的问题反渗透除盐较其他除盐装置，如：蒸发器、电渗析、复床等，有着独到的特点和优势，反渗透国产化的工作也日益得到重视。
随着反渗透技术应用的增多，出现的问题也日益严重。
笔者近年来对反渗透水处理装置的应用进行了广泛调研，共收集了全国各地各行业的RO水处理装置99套资料，其中全套国外引进的76套，部分国产、部分引进的设备共同组成的有13套，全套设备均为国产的有10套。
经整理研究发现，全套进口的正常使用率为30%；部分国产、部分引进的设备正常使用率为60%；全套国产的正常使用率为10%.上述问题的出现主要有以下几方面原因：①全套进口设备由于原水水质的不同，缺乏技术论证及工艺修改，照搬照抄，不适合我国实情。
所以反渗透进水一定要根据原水水质的不同进行预处理，以满足设备对进水水质的要求。
②有些技术能力较差的企业，不懂得反渗透装置膜元件及其数量的合理选择，膜元件的合理排列等，造成部分膜元件在非正常情况下运行。
③国产膜质量不过关。
膜的质量的好坏直接影响到盐及其它杂质的去除率，美国陶氏化学公司生产的Filmtec复合膜，其截留率可稳定在90%以上。
④运行管理不严。
系统运行时，压力要处于膜的可承受的工作压力范围，防止超强度，超负荷运行，使膜产生机械性损伤，导致泄漏发生。
当反渗透系统运行一段时间后，出现制水量锐减，制水水质恶化或者压差增高时，说明膜已需要清洗，此时应将机器转换成清洗状态，使系统自行清洗，即可恢复膜的功能。
2.技术改进2.1机械过滤器的设计进口设备正常使用率低的主要原因是预处理设备没有结合我国原水水质差的特点，机械过滤器反冲洗不彻底，上层滤砂结块，SDI(污染指标)升高，造成了膜的污堵，影响系统运行。
RO装置一般要求SDI<4(各膜元件生产商对SDI有不同的要求)，要达到上述要求，笔者通过调研及实践提出以下建议：2.1.1机械过滤器的选择结合我国原水水质及设备材质、填料的情况，建议使用双层过滤料过滤器。
反渗透浓水再利用方案引言随着全球水资源紧缺问题的日益突出，水资源的合理利用和再生利用变得尤为重要。
反渗透技术在解决淡水资源短缺问题方面起到了重要作用。
然而，反渗透过程产生的浓水（也称为浓缩剂或废水）却成为一种极具挑战性的问题。
本文将探讨反渗透浓水再利用方案，以促进水资源的可持续利用。
1. 反渗透浓水产生的问题反渗透是一种通过膜分离过程将水中的溶质和杂质去除的技术。
虽然反渗透技术在淡化海水和处理污水等领域有着广泛应用，但其产生的浓水却成为一个独立的问题。
主要问题包括：- 浓水排放：传统的处理方式是将浓水直接排放到排水管道或自然水体中。
但由于浓水中含有高浓度的溶质和杂质，若直接排放会对周围的环境产生严重影响。
- 能源浪费：反渗透过程需要大量的能量来推动水的穿透膜，而浓水则被废弃，导致能量的浪费。
2. 反渗透浓水再利用方案为解决反渗透浓水带来的问题，需要采取相应的再利用方案。
以下是几种常见的反渗透浓水再利用方案：2.1 浓水再处理浓水再处理是指将反渗透浓水进行再次处理，以提高其水质，使其适合用于特定用途。
这种方案通常包括以下步骤：- 混合处理：将反渗透浓水与其他水源混合，以稀释浓度并降低浓水中的溶质浓度。
- 生物处理：利用生物处理技术去除浓水中的有机物和氮磷等营养物质。
- 高级氧化处理：采用高级氧化技术（如臭氧氧化和紫外光）来降解浓水中的有机物。
2.2 浓水回用浓水回用是指将反渗透浓水作为原水进行再次利用。
这种方案可以通过以下方式实现：- 工业用途：将浓水用于工业生产中的冷却和清洗等工艺。
- 农业灌溉：将浓水用作农业灌溉水源，可满足农作物的水需求。
- 环境补给：将浓水排放到地下水或水库中，以补充水体的水量和维持生态平衡。
2.3 能源回收反渗透过程中消耗的能量可以通过回收和利用的方式进行节能：- 浓水压力能回收：将反渗透过程中产生的浓水中的压力能转化为电能，以供反渗透系统运行。
- 热能回收：利用反渗透过程中产生的废热，如热水或蒸汽，用于加热和暖房等应用领域。
反渗透膜在海水净化中的应用综述赵楠(天津工业大学材料科学与工程学院，天津市300160)应用科技嘲l要】本文介绍了海水的特点，海水淡化的原理和当前海水淡化的几种主流技术。
对反渗透法海水淡化进行了主要务析．叙述，包括反渗透技术的发展，反渗透法在海水净化中的应用，反渗透技术的最新创新进展。
叙述总结了我国海水淡化的研究和技术应用情况。
泼罐词】反渗透；膜；脱盐；海水淡化缺水是—个世-界性的普遍现象。
握统计，全世界有100多个国家存在着不同程度的缺水，世界上有28个国家，被列为缺水国或严重缺水国。
再过30年缺水国将达40～52个，缺水人口将增加8倍多，达28亿至33亿。
淡水严重缺少的国家和地区，甚至影响到人们的基本生存。
在世界现有总水量中，海水约占97％，用海水淡化技术向大海要淡水，是自古以来^们所梦寐以求的，现在已变为现实，其中反渗透法海水淡化发展最为迅速，不仅技术上完全可行，而且在许多情况下是最经济的选择。
1海水的水质特点海水水质的主要特点是：1)含盐量高，一般在359，L左右；2)腐蚀性大：3)海水中动、植物多；4)海水中各种离子组成比例比较稳定；5)pH变化小，海水表层pH在&1～83范围内，而在深层PH则为7B左右。
2海水淡化技术的种类海水淡化技术也称海水脱盐技术，是分离海水中盐和水的过程。
按分离原理和方法，海水淡化技术可分为相变法和非相变法两大类。
相变法主要包括：蒸馏法、冷冻法：非相变法主要包括：膜法、其他方法。
现应用最为广泛的、形成产业化规模的是多级闪蒸(M S F)、低温多效(M ED)、反渗透(SW R0)等。
按现有的统计结果现R O法在海水淡化技术中占有的比例有嗵耷：增加的趋事‰2．1多级闪蒸M ul t i St age F l a sh(M sF)多级闪蒸法是利用蒸馏的原理，即液体在沸点时将产生蒸汽的原理，将溶液中的水份转变成蒸汽，而与溶解于溶液中的盐份分离。
22循温多效M ul t i—E f f ect D i st i l l at i on(M E D)低温多效是用高温蒸汽与海水之间温度差进行热交换后，将受热沸腾而蒸发的海水(不含盐的水蒸汽)冷凝并收集而成。
渗透shèntòu①低浓度溶液中的水或其他溶液通过半透性膜进入较高浓度溶液中的现象。
如植物细胞的原生质膜、液泡膜都是半透性膜。
植物的根主要靠渗透作用从土壤中吸收水分和矿物质等。
②军队利用敌部署的间隙或有利地形秘密渗入敌纵深或后方的作战行动。
战术渗透通常由小分队实施，战役渗透通常由大部队实施。
③比喻一种势力逐渐进入到其他方面。
渗透(osmosis)是指水分子以及溶剂通过半透性膜的扩散。
水的扩散同样是从自由能高的地方向自由能低的地方移动，如果考虑到溶质的话，水是从溶质浓度低的地方向溶质浓度高的地方流动。
更准确一点说，是从蒸汽压高的地方扩散到蒸汽压低的地方。
被半透膜所隔开的2种液体,当处于相同的压强时纯溶剂通过半透膜而进入溶液的现象，称参透。
参透作用不仅发生于纯溶剂和溶液之间，而且还可以在同种不同浓度溶液之间发生，低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度的溶液中。
砂糖，食盐等结晶体之水溶液，易通过半透膜，而糊状，胶状等非结晶体则不能通过渗透作用是具有液泡的成熟的植物细胞吸收水分的方式，原理是：原生质层具有选择透过性，原生质层内外的溶液存在着浓度差，水分子就可以从溶液浓度低的一侧通过原生质层扩散到溶液浓度高的一侧。
溶液渗透压的高低与溶液中溶质分子的物质的量的多少有关，溶液中溶质分子物质的量越多，渗透压越高，反之则越低。
在比较两种溶液渗透压高低时以两种溶液中的溶质分子的物质的量为标准进行比较。
如果溶质分子相同，也可以质量分数比较。
能够通过渗透作用吸水的细胞一定是一个活细胞。
一个成熟的植物细胞是一个渗透系统。
验证通过渗透作用吸水或失水的最佳实例是质壁分离和质壁分离复原的实验。
一次施肥过多引起“烧苗”，是由于土壤溶液的浓度突然增高，导致植物的根细胞吸水发生困难或不能吸水所至。
盐碱地里大多数农作物不能正常生长的原因之一也是土壤溶液浓度过高造成的。
淹制的鱼、肉等不易变质，是由于高浓度的盐溶液使细胞等微生物失水死亡之故。
DTRO膜（碟管式反渗透膜技术）在海水淡化上应用前言海水淡化技术是20世纪70年代进入海水淡化市场的，发展十分迅速。
经过40多年的发展，碟管式反渗透膜技术已经取得了令人瞩目的进展，为我们创造了一条淡水资源。
大家都知道，在全球总储水量中，淡水仅占0.5%，而海水占97%，世界各地目前面临严重的淡水资源问题，海水淡化为解决淡水资源提供了一条非常理想的路径，利用海水淡化，我们既可以饮用，又可以投入到工厂生产中。
反渗透膜法淡化海水因为无相变、能耗低等特点已经成为海水淡化的主流技术，是目前海水淡化和苦咸水脱盐最经济的技术之一。
目前DTRO膜与组件的生产已经相当成熟，膜的对COD的去除率可达99％以上，对BOD的去除率可达99%以上，对氨氮的去除率可达98％以上，对SS的去除率可达99%以上，水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力也不断提高。
反渗透膜的市场情况反渗透膜的种类有很多，例如无机膜、有机膜、碟管式反渗透膜（DTRO膜）等，我们来通过他们的特性来了解一下这些膜的作用，具体的介绍如下：无机反渗透膜无机膜作为一种近期新型的膜材料，已广泛应用于气体分离及渗透气化过程中，无机膜特有的孔道结构及统一的孔径大小，具备提高反渗透膜通量及截留性能的潜力。
与传统的聚合物膜相比，具有耐高温、化学稳定性好、力学强度高、抗污染能力强、不易老化等优点。
(无机碳管膜)无机杂化反渗透复合膜随着无机纳米材料制备技术的成熟，对无机颗粒填充界面聚合反渗透的研究也成为近期改进反渗透膜性能的研究热点之一。
无机杂化反渗透聚酰胺膜，一方面无机纳米材料提供的埃米级孔道为水分子提供了快速通道，同时屏蔽体积更大的离子，从而实现海水淡化，例如沸石、碳纳米管、石墨烯等纳米材料能够形成直径1nm以下的水分子通道；另一方面通过无机纳米粒子的添加，调控膜结构进而提升膜的性能，例如添加纳米Tio2、氧化石墨烯、银粒子等。
（反渗透复合膜）有机复合反渗透膜目前新型有机膜的制备还处在初级阶段，层层自组装法制备的聚电解质有机膜所用材料耐溶剂性能好，膜的厚度可控制在几百纳米，在膜分离领域具有一定的发展前景，但是水通量有待提高。
关于反渗透方法处理水的研究与应用进展作者：梁惠枫来源：《城市建设理论研究》2013年第32期摘要本文论述了目前国内外关于膜分离技术之一的反渗透方法在水处理上的研究，应用的进展，例举作者实验的数据论述了反渗透法处理水的技术经济可行性，阐述了应用该种方法进行浓缩与净化的较适宜的诸种情况，在此基础上提出目前反渗透面临的研究课题。
中图分类号：P747+.6 文章编码：一、导言尽管世界上目前还没有开展全球范围内的大规模的膜分离技术研究，然而1987年在日本冬季举行的膜会议上，仍将“21世纪的多数膜工业过程中所扮演的战略角色”列为专题，进行深入讨论，并把“膜分离技术”认为是到21世纪末最有发展前途的高技术之一。
上世纪末，出现了制造滤膜的企业，而反渗透技术问世最早的则是1953年美国的雷德（Reid）的研究。
其后，在1960年又经罗埃伯（Loeb）与索利垃金（Souri rajan）的共同改进和提高，终于在同年制成了世界上第一张具有高脱盐率、高透水量的非对称性醋酸纤维素半透膜，并首次用于海水和苦咸水的淡化工作。
膜分离技术的大力发展与工业应用史大致为：30年代微孔过滤，40年代透析，50年代电渗析，60年代反渗透，70年代超滤和液膜，80年代气体分离，90年代渗透气化（或渗透蒸发）。
本文论述的反渗透方法是膜分离技术在水处理上应用较广泛的一种。
我国的反渗透研究始于1965年，70年代开始超滤研究，80年代是我国反渗透、超滤和微滤举世瞩目技术大发展的10年。
本世纪，反渗透、超滤和微滤在我国已初步完成了从实验室到工业化的过渡。
反渗透装置用一种半透膜将淡水和盐水隔开，该膜只让水分透过，而不让溶质通过，由于淡水中分子的化学位高，所以淡水中水分子自发地透过膜而渗流入盐中。
盐水高度上升，有渗透压，如在盐水侧施加压力，当压力大于渗透压时，盐水中的水分子向淡水中渗去，并合盐水增浓，达到水与盐分离的效果。
目前反渗透装置多为板状结构、卷状结构、管状结构、空心纤维结构。
RO反渗透膜介绍RO反渗透膜（Reverse Osmosis Membrane）是一种高效率的膜分离技术，广泛应用于水处理、海水淡化和工业过滤等领域。
它利用半透膜将溶质从溶剂中分离出来，从而实现了水和溶质的有效分离和纯化。
RO反渗透膜能够去除水中的溶解固体、大部分有机物、重金属离子、微生物和细菌等，可以获得高质量的水。
RO反渗透膜的结构由多层复合膜片组成，一般由细胞触媒层、透水层、支撑层和防护层等组成。
这种复杂的结构使得RO反渗透膜具有极高的分离效率和稳定性。
其中，透水层是RO膜的最重要的组成部分，它具有特殊的孔径和厚度，可以允许溶剂中的水分子通过，而将其他溶质分子和粒子截留在膜表面，从而实现了分离效果。
RO反渗透膜的分离原理基于逆渗透现象。
正渗透是指溶剂从低浓度溶液中经过半透膜透过到高浓度溶液中去，而逆渗透则是相反的过程。
RO反渗透膜利用半透膜的特殊结构和孔径过滤原理，通过施加高压将水从低浓度溶液中逆向渗透入高浓度溶液中，从而实现了溶剂和溶质的分离。
在此过程中，RO反渗透膜的孔径能够选择性地将有害物质和离子截留在膜表面，只有水分子能够通过透水层，从而获得纯净的水。
RO反渗透膜有许多优点，使得它在水处理领域得到广泛应用。
首先，它具有高效的过滤能力，可以去除水中的细菌、病毒、重金属离子、有机物等，获得高纯度的水。
其次，RO反渗透膜的操作成本相对较低，使用寿命长，维护简单，能够持续稳定地运行。
此外，RO反渗透膜技术能够灵活地适应不同水源和水质的处理要求，具有较大的适用范围。
RO反渗透膜在许多领域具有广泛的应用。
首先，它在海水淡化和水处理领域中起到了重要的作用。
海水淡化是指将海水中的盐和杂质去除，从而获得淡水的过程。
RO反渗透膜可以用于海水淡化，去除盐分和其他溶解物质，获得高纯度的淡水。
其次，RO反渗透膜可以应用于城市自来水的净化和纯化，去除有机、无机物和微生物等污染物质。
此外，RO反渗透膜还可以用于电子、制药、食品和化工等工业领域的水质净化和回用。
研究与开发CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2023， 40（6）： 1聚乙烯电池隔膜为支撑层的反渗透膜的制备宋肄业，张 晔，杨宏军（常州大学 材料科学与工程学院，江苏 常州 213164）摘 要： 以聚乙烯电池隔膜替代传统聚酯支撑层，利用相转换法在其上涂覆聚芳醚砜，然后利用界面聚合在表面制备聚酰胺分离层，最终成功得到以聚乙烯电池隔膜为支撑层的反渗透膜，并对膜的表面化学性能和物理结构进行了表征，利用错流过滤测试系统测试其分离性能，探究不同条件下所得反渗透膜的水通量和截留率。
结果表明：聚芳醚砜、间苯二胺、1,3,5-苯三甲酰氯质量分数分别为12.00%，2.00%和0.10%时，所制反透渗膜具有均匀的脊谷结构，其对NaCl的截留率为96.87%，水通量为16.02 L/（m 2·h ），且使用10 h仍保持良好的稳定性。
关键词： 反渗透膜 聚乙烯电池隔膜 聚酰胺 界面聚合中图分类号： TQ 325.1+2 文献标志码： B 文章编号： 1002-1396（2023）06-0001-06Preparation of reverse osmosis membranes with PE battery diaphragm as supportSong Yiye ，Zhang Ye ，Yang Hongjun（School of Materials Science and Engineering ，Changzhou University ，Changzhou 213164，China ）Abstract ： Polyethylene battery diaphragm was used to replace traditional polyester support and directly coated with polysulfone via phase transfer and then loaded polyamide through interfacial polymerization to obtain a reverse osmosis membrane with PE as support. The surface chemical properties and physical structure of the membrane were studied，whose separation performance was tested with cross filtration system. The water flux and NaCl rejection capacity of RO membrane obtained by different conditions were investigated. The results show thatwhen the mass fraction of poly （aryl ether sulfone ），m -phenylenediamine，and 1,3,5-phenyltrimethyl chloride are 12.00%，2.00%，and 0.10%，respectively，the reverse osmosis membrane prepared has a uniform ridge-valley structure，whose retention rate for NaCl is 96.87% and water flux is 16.02 L/（m 2·h ）. The membrane maintainsstability after 10 h.Keywords ： reverse osmosis membrane； polyethylene battery diaphragm； polyamide； interfacial polymerizationDOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.06.01收稿日期： 2023-05-27；修回日期： 2023-08-26。
我国反渗透膜发展历程及时空分布详解2021年，全球反渗透（RO）膜片产量超过2亿平方米，国产品牌的RO膜产量占据全球膜产量的1/3，仅沃顿科技、澳维科技、唯赛勃与碧水源四家膜企业的产量就达到全球RO膜产量的19.5%。
图1 全球主要反渗透膜企业的市场份额（2021年）一、我国反渗透膜发展历程1、起步阶段（1966-1985）我国反渗透膜的研发始于上世纪六十年代中期，中国政府意识到海水淡化的重要意义，推动发展海水资源的脱盐技术。
1966年，国家科委决定在全国搞海水淡化会战，从海水中获取淡水。
同年，山东海洋学院化学系、国家海洋局一所、中科院青岛海洋所和中科院化学所在我国首先开发非对称醋酸纤维素反渗透膜；随后，1973年中科院大连化学物理研究所开展了芳香聚酰胺膜材料和中空纤维反渗透膜技术的开发。
约在1977年左右，中科院兰州冰川冻土沙漠研究所、大连化物所、国家海洋局二所以及化工部晨光化工研究院几乎同时开展了复合反渗透膜的研究。
1975年-1982年，当时在国家海洋局海水淡化研究室从事研究工作的高从堦先生主持了“三醋酸纤维素中空纤维反渗透膜及组器的研究”，成功研发出国产化CTA中空纤维反渗透膜。
1984年，我国已经研制出一批具有一定水平和实用价值的非对称反渗透膜；从事反渗透膜研究单位已经超过20个，遍及北京、上海、天津、浙江、辽宁、甘肃、山东、广东等十多个省市。
上世纪八十年代中后期，反渗透（RO）膜登上中国膜法水处理规模化工业应用的舞台。
RO膜初期多用于半导体、电子行业的超纯水制备，随后迅速扩展应用于火力发电厂锅炉补给水的初级脱盐，应用规模突破单套反渗透装置产水量200吨/小时。
上世纪九十年代初，上海石洞口电厂，上海杨树浦电厂，天津军粮城电厂等已采用RO膜生产发电厂锅炉补给水。
中国早期的RO膜市场中，中空纤维反渗透膜在工业应用占据重要地位。
2、国产化制造与应用阶段（1986-1995）1985-1988年，辽宁兴城8271厂从美国引进了醋酸纤维素反渗透膜和元件生产线。
反渗透技术根底篇本文引自美国海德能公司反渗透技术资料,供治理人员和操作人员参考.一、反渗透膜及其开展：以高分子别离膜为代表的膜别离技术作为一种新型的流体别离单元操作技术,三十年来取得了令人瞩目的巨大开展.据有关文献估计,今天的别离膜世界市场规模已到达每年20亿美元以上.表1和图1分别给出了按别离原理和按被别离物质的大小区分的别离膜种类, 从中可以看出,除了透析膜主要用于医疗用途以外,几乎所有的别离膜技术均可应用到石油、天然气及石油化工行业中去.反渗透膜作为主要的水及其它液体别离膜之一,在别离膜领域内占有重要地位.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年美国加利福尼业大学的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开展到用外表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,乂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,乂开发出回转平膜、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水平已到达每天数白万吨.目前世界最大的反渗透苦咸水淡化装置为位于美国业利桑拿州的日产水量为28万吨的运河水处理厂,最大的反渗透海水淡化装置,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.表1 按别离原理分类的别离膜微滤多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶剂、溶解物悬浮物、细菌类、微粒子超滤脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子反渗透和纳滤脱除溶液中的盐类及低分子物压力差水、溶剂无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD等透析脱除溶液中的盐类及低分子物浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机、有机离子渗透气化溶液中的低分子及溶剂间的别离压力差、浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液气体别离气体、气体与烝汽别离浓度差易透过气体不易透过气体图1 按别离物质大小分类的别离膜tC^DDi 孔径I 1A 2 10I10A 20tO-W别离时象分高法别离膜的种类tt体r sW,3) "0}CO (3. 1)H/)(3-I)1000A 2000 5000 2舸#毒#大扇菌孰at1NF),怖分*,曜悻分寓反童aKRD} I适苗■ E01/怖方普诚!［尽普吾si白—1I禺声交换膜正M ］•返渗透膜原理•膜透过操作方式I横流过滤原液 , 液缩液oooooooooooooooooooo OOOOOOCOOOOQ o o o o o o o ooooooooooooooooooooo o o o o o o o 0OOOOOOO透过液全fit 过滤半透胰初始状态半透膜醪透及渗透平衡状态半透膜反渗透状态原液膜oooooooooooooooooooo OOOQOOOQOOOOOOOO0OOQoooooooooooooooooooo0 O Q □ O O O0..OOOOCOOO O O O O O Ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo ooooooooooooooooooooI透过液-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,生产本钱高,还没有形成规模化生产.相比面言, 我国的超滤、微滤膜研制虽晚于反渗透,始于70年代,但目前已开展到数白个生产厂.虽然有品种少、质量、性能不够完善等问题,但因价格低廉,不仅有效地阻挡了国外同类产品的大量流入,而且也扩大了应用范围.国内反渗透应用始于70年代后期,最早多限于电子、半导体纯水,80年代以后逐渐扩大到电力及其它工业,90年代起在饮用水处理方面获得普及,现在反渗透已进入到家庭饮用纯水.最近三年是反渗透应用大开展阶段.根据保守的估计,各种反渗透膜元件1997年的国内销售额在1〜1.5亿人民币左右.随着国内几条引进生产线的陆续开工生产, 预计今后国产反渗透膜的市场份额会有上升.纵观国内反渗透应用市场,有以下几个特点：1.大型反渗透装置集中于锅炉补给水用途据不完全统计,我国已建成和在建的100吨/小时以上的反渗透装置已超过50套,但除少数电子等行业以外,大多数都集中于锅炉补给水用途.最早是火力发电厂,后来扩展到炼油、石化、化肥、化工等行业.其中最大规模为600吨/小时,估计本世纪内会出现超过1000 吨/小时的超大型反渗透水处理装置.国内在此领域已积累了丰富的设计、施工和运行经验, 现国内承建过100吨/小时以上规模反渗透装置的水处理工程公司已超过10家.2.饮用水处理应用限于中、小规模在国外,1000〜10000吨/小时规模的超大型反渗透或纳滤装置多用于城市供水系统, 而国内在饮用水用途的反渗透装置还都是数十吨/小时以下的中、小规模.随着经济开展和膜技术的普及,这一领域的应用前景很大.3.油田用水及废水处理应用还有待开发由于这一领域的应用技术难度较高和经济本钱原因,目前国内还处于研究、开发阶段, 伴随石油工业开展和水再利用、环境保护呼声日益高涨,膜技术大量进入这一领域已为时不会太远,对膜厂家和工程公司也是一个商业时机.-国外反渗透及其应用:美国是反渗透膜技术的创造国和最大生产国,但日本作为后起之秀,现在的研制、开发水平已开始赶上和超过美国.例如1996年日东电工推出的ES20系列超低压膜代表了今天反渗透膜的最高水准,它已实现0.75MPa压力下脱盐率99.7%,产水量0.8吨/平方米/日. 该公司97年生产出的耐污染型低压反渗透膜LF10系列显示了反渗透膜开发的新方向. 该膜在传统的芳香族聚酰胺膜外表复合上一层聚乙烯醇,既消除了膜外表的负电性乂提升了膜的亲水性和耐氯性,从而大大提升了反渗透膜的抗污染性能.目前国外反渗透膜的主要生产厂商均为美国和日本公司,其中美国杜邦(Dupont)公司和日本东洋纺(oyobo)公司垄断了中空纤维反渗透膜的世界市场. 卷式反渗透膜的主要生产厂商为七家,他们是：1.美国Hydranautics公司,该公司于1987年成为日本日东电工公司的全资子公司2.日本日东电工(Nitto Denko)公司3.美国Film tec公司,该公司于1985年成为美国Dow chemcal(陶氏化学)公司的全资子公司4.美国Fluid system 公司,该公司现为美国KOCH公司的子公司5.日本东丽(Toray)公司6.美国Desel公司,该公司现为美国Osmonics公司的子公司7.美国Trisep 公司据有关专家估计,1996年卷式反渗透膜的世界市场规模为 2.3亿美元,其中Hydranautics/Nitto Denko 的市场份额为35% , Dow/Film tec为26%,两家合计占据世界市场的61% o美国、欧洲反渗透用途主要为各种工业用水及饮用水,中东、西班牙的海水淡化应用较多,日本主要用于半导体、电子,韩国、台湾除半导体、电子外,小型饮用纯水需求量很大.下面介绍美国饮用水用途膜别离应用情况.美国除大量使用中、小型及家用反渗透系统外,还建有许多大型公共供水系统.1996年9月美国国立研究所曾以问卷调查方式统计了美国大型饮用水脱盐装置的状况.该调查发表了美国50个州中的21个州的以饮用水为目的的179家脱盐水厂的数据.结果说明这些装置总的产水水平为140万吨/日,各种脱盐方法在总装置产水水平中所占比重分别为：陆地水〔苦咸水〕反渗透47%,纳滤膜软化31%,可倒极电渗析13%,海水淡化8%.值得注意的是,纳滤膜软化的增长速度最快,从 1992到1996 的4年中,纳滤膜软化装置增加500% ,大大高丁其它方法.这是由于纳滤膜不仅可在低压 下对水源软化和适度脱盐,而且可脱除三卤甲烷生成能〔THMFP 〕、色度、细菌、病蠹和溶解性有机物,因而日益受到宵睐.该调查还对各种脱盐方法的经济本钱进行了统计比拟.其 结果如表1所示.无论是一次设备投资还是运行、维修费用均以纳滤膜软化为最低.表美国大型水厂各种脱盐方法的经济比拟纳滤膜 软化陆地水 反渗透可倒极 电渗析反渗透 海水淡化多级闪蒸 海水淡化设备费〔相对值〕 1 1.5 2.4 4.1 6 运行维修费〔相对值〕111.27.29二、反渗透系统设计导那么在使用海德能公司反渗透膜元件设计反渗透系统时,一般应遵循以下所建议的通用导那么,如需在超出本导那么的情况下使用,请与海德能公司协商以便提供特殊的建议. -平■均水通量及允许每年水通量衰减白分数水 源SDI水通量水通量最减百分数/年SDI 258 14GFD7.3 9.9井水 反渗透产品水SDI V 2 SDI V 114 18GFD 4.4 20 30GFD2.3 7.3 4.4•允许每年盐透过率增加白分数膜 型缩 写盐透过率增加百分数 /年醋酸膜 超低压复合膜CAB1、CAB1、CAB3、CAB4 ESPA1、ESPA2、ESPA317 33 3 17聚酰胺复合膜CPA2、CPA3、CPA4 3 17海水淡化膜SWC1、SWC2、SWC3 3 17 聚乙烯醇纳滤膜PVD1 3 17聚酰胺纳滤膜ESNA1、ESNA2 3 17•每根压力容器中的最大给水流量及最小浓水流量膜直径〔英寸〕最大〔加仑/分钟〕最大〔m3/hr〕最小〔加仑/分钟〕最小〔m3/hr〕4 16 3.6 6 30 8.8 8 75 17.0 8.5 85 19.33 0.7 7 1.6 12 2.7 14 3.2盐份饱和值%CaSO 4 SrSO 44 BaSO 4SiO2230800 6000 100•饱和指数极限值条件LSI值不加阻垢剂时的LSI及SDSI 用六偏磷酸纳做阻垢剂时的LSI及SDSI用有机阻垢剂时的LSI及SDSI <-0.2<0.5<1.8* : Langelier Stiff & Davis-ESPA系列反渗透复合膜ESPA膜是美国海德能公司在世界上率先推出的节能型超低压复合膜, ESPA 〔即Energy Saving Poly Amide的英文缩写〕,它具有超低的运行压力〔较常规低压复合膜的运行压力降低了25%〜40%〕;更高的水通量〔在大通量时有着与其它复合膜相同的高脱盐率〕;更宽的水质适用范围和压力适应范围等优点.由丁ESPA膜具有如上所述的优点,为水泵、压力容器、管道、阀门等配套设备的选择提供了更为广泛的空间,而且使用功率更小的电机即可满足工作的需要. 同时,ESPA膜的高水通量、高脱盐率的特性,使我们在设计中仅用少量膜元件即可得到期望产水量,这些都使设备制造本钱和系统设备投资费用大为降低,并且可大量地节省能源,降低了系统的运行费用, 使反渗透系统更加容易推广和被接受.在实际工程设计中,ESPA膜的产水通量是由进水质量所决定.下面是海德能公司针对不同水质所建议的设计产水通量,供用户设计时参考：地表水：〔SDI=2〜5〕12〜14GFD 〔加仑/平方英寸•天〕井水：〔SDI< 1〕16〜18GFD反渗透水：23〜28GFDESPAR列〔超低压节能型〕反渗透膜元件规格与性能型号〔超低压节能型〕ESPA1ESPA2ESPA3ESPA-UITRAPURE规格外径/长度〔mm〕$ 201.9/1016.0$ 201.9/1016.0$ 201.9/1016.0$ 201.9/1016.0湿润态重量〔kg〕16.416.416.416.4有效膜面积〔ft2〕400400400400性最低脱盐率〔%〕99.0%99.6%98%99.0%透过水量GPD 〔L/H〕12000 (1900)9000 (1400)15000 (2400)12000 (1900)能膜材质芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺测测试溶液1500ppm NaCl溶液〔运行30分钟后测试的数据〕试操作压力psi〔Mpa〕150 (1.05)测试液温度〔C〕25条单只膜元件水回收率〔%〕15件测试液PH 6.5 〜7.0最高进水温度〔C〕45进水PH范围 3.0 〜10.0使最高操作压力psi〔Mpa〕600 (4.16)最高进水流量GPM 〔M3/H〕75 (17.0)用进水最高SDI 〔15分钟〕V 5条进水最高浊度 1.0NTU件最高进水自由氯浓度< 0.1ppm单只膜元件最高压力损失10psi (0.7kgf/cm2)单只膜元件上浓缩水与5:1透过水量的最大比例注意:产水量误差为土15% ,出厂时每一支膜元件均配有一只浓水密封环, 一只膜元件连接管和相应O型环.膜元件均真空封装于1 0%的亚硫酸氢纳和10%的丙二醇所构成的保存液中.海德能公司确信本资料中提供的信息和数据都是准确和有用的,但由于我们无法限制用户的使用方法和使用条件,因而这里提供的信息和数据仅是出于友好目的,不作为保证值.海德能公司不承当由于使用这些信息和数据而产生的后果或损害,用户应自己确认海德能公司产品对于其特定用途的适应性.-CPA系列低压反渗透膜CAP膜是美国海德能公司丁1989年上市的芳香族聚酰胺复合膜,继而乂推出了CPA2膜, 该膜将透水性与脱盐性实现了最正确的结合,因此CPA2膜在世界上得到了广泛的应用,CPA3 和CPA4膜使脱盐率到达了更新的高度, 可有效地去除水中的SiO2和TOC,因此更适丁制造电子工业超纯水和发电厂锅炉补给水.CPAg列膜元件的主要性能及规格-LFC系列低污染反渗透膜-LFC系列低污染反渗透膜LFC膜是美国海德能公司丁1998年在世界上率先推出的低污染型低压复合膜, LFC 〔即Low Fouling Composite的英文缩写〕膜既具有普通复合膜的低压、高通量、高脱盐率的优点, 同时乂具有耐污染性的特殊优点,与传统复合膜外表带负电这一特点有所不同的是：LFC膜分LFC1及LFC2两种,LFC1膜外表不带电荷,LFC2膜外表带正电荷.LFC系列膜元件的主要性能及规格-LFC系列低污染反渗透膜-SWC系列海水淡化反渗透膜SWC系列海水淡化反渗透复合膜是美国海德能公司对世界的乂一大奉献,海德能公司的海水淡化膜材质为芳香族聚酰胺,它可将不同含盐量的海水处理成为可直接饮用的淡水,这为解决世界各国淡水资源紧缺问题提供了一条新途径.SWC!列海水淡化膜的性能及规格•海德能公司ESPA 、CPA 反渗透卷式膜元件工艺尺寸4040元件A=40.00〞(1016.0mm) B=3.94"(100.1mm) C=0.75"(19.1mm)D=1.05"(26.7mm) 净重8磅(3.6kg )8040元件A=40.00"(1016.0mm) B=7.95"(201.9mm)C=1.50"(38.1mm) 净重 36 磅(16.4kg )-海德能公司反渗透膜元件质量保证书海德能公司〔以下简称卖方〕对本公司生产的卷式反渗式反渗透膜元件提供以下的质量 保证：-工艺及材料保证在买方依据本公司膜元件技术样本及技术文件的规定,正确使用和维护膜元件的条件下, 如出现因膜元件制造工艺及材料方面引起的质量问题时,自产品到达买方指定口岸之日起 12个月内,卖方负责保修. -性能保证A. 依据产品样本规定的测试条件,膜产品具有该产品样本中所规定的初始 性能.B. 在三年内卖方对膜性能提供如下保证：a. 对于醋酸纤维膜,在产品样本规定的测试条件下,其平均盐透过率不超过初始盐透过率的二倍；b. 对于聚酰胺及聚乙烯衍生物复合膜,在产品样本规定的测试条件下, 其平均盐透过率不超过初始盐透过率的1.5倍；c. 在产品样本规定的测试条件下,其平均产水量不低于初始产水量的 80%C. 自系统启动或膜元件装运发往目的地之日算起六个月后卖方开始提供三年担保.D. 担保条件:进水浓水浓水在保修期内,买方负有以下义务：a.保证给水浊度＜1NTU或SDK 5,给水温度＜45 C,给水中不含有无机或有机的可能对膜造成物理及化学损伤的有害物质；b.不应将复合膜元件暴露于含有诸如氯气或次氯酸根离子等氧化性物质的给水中；c.安装使用前,膜元件应存放在原包装箱中,保存温度为0〜45 C；d.膜元件的最高使用压力为：(1)对于ESPA、ESNA、CPA、CAB 系列600psi(4.16MPa)(3)对于SWC 系列1000psi(6.9MPa)e.任何情况下,膜元件均不允许出现反压,即透过水的压力、大于给水/浓水侧的压力；f.在标准条件下系统性能下降10%,或当显然发生了结垢或污堵时,应及时进行清洗；g.反渗透系统的设计及选用符合相关的标准；h.操作人员应了解RO系统性能,操作前须经必要培训,并具有一般保养及事故诊断知识；I.买方应保存RO系统操作记录,保证数据真实、完整和连续,便于分析查找故障原因.如违反以上保修条件,即使在质保期内,海德能公司也不再承当保修责任.•保修责任在保修期内,卖方保修责任可以以下几种方式进行：A.免费修理所有出现问题的膜元件,使其恢复正常；B.买方退回有问题的元件,经卖方检验,确届卖方责任时,免费更换新元件并退还买方运费.C.根据实际使用天数,按比例赔偿.主：本保证书是我公司正式保证书(英文)的中译本,当解释发生争议时,以英文原文为准.三、反渗透膜的污染及清洗方法【适用于ESPA ESNA CP您SWC〔列复合膜】本文介绍了影响复合膜性能的常见污染物及其活洗方法,本文适用于4英寸、6英寸、8英寸及8.5英寸直径的反渗透膜元件.注1 :在任何情况下不要让带有游离氯的水与复合膜元件接触,如果发生这种接触,将会造成膜元件性能下降,而且再也无法恢复其性能,在管路或设备杀菌之后,应保证送往反渗透膜元件的给水中无游离氯存在.在无法确定是否有游离氯时,应通过化验来确证.应使用亚硫酸氢钠溶液来中和剩余氯,并保证足够的接触时间以保证反响完全.注2:在清洗溶液中应预防使用阳离子外表活性剂,由于如果使用可能会造成膜元件的不可逆转的污染.-反渗透膜元件的污染物在正常运行一段时间后,反渗透膜元件会受到在给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质的污染,这些污染物中最常见的为碳酸钙垢、硫酸钙垢、金届氧化物垢、硅沉积物及有机或生物沉积物.污染物的性质及污染速度与给水条件有关, 污染是慢慢开展的,如果不在早期采取举措, 污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能.定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个好方法,不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害.表1列出了常见污染物对膜性能的影响.•污染物的去除污染物的去除可通过化学活洗和物理冲洗来实现,有时亦可通过改变运行条件来实现, 作为一般的原那么,当以下情形之一发生时应进行活洗.1.在正常压力下如产品水流量降至正常值的10〜15%2.为了维持正常的产品水流量,经温度校正后的给水压力增加了10〜15%3.产品水质降低10〜15%盐透过率增加10〜15%4.使用压力增加10〜15%5.RC各段间的压差增加明显〔也许没有仪表来监测这一迹象〕.•常见污染物及其去除方法：碳酸钙垢在阻垢剂添加系统出现故障时或加酸系统出现故障而导致给水PH值升高,那么碳酸钙就有可能沉积出来,应尽早发现碳酸钙垢沉淀的发生,以预防生长的晶体对膜外表产生损伤, 如早期发现碳酸钙垢,可以用降低给水PH至3.0〜5.0之间运行1〜2小时的方法去除.对沉淀时间更长的碳酸钙垢,那么应采用柠檬酸活洗液进行循环活洗或通宵浸泡.注：应保证任何清洗液的PH不要低于2.0,否那么可能会对RO膜元件造成损害,特别是在温度较高时更应注意,最高的PH不应高于11.0.可使用氨水来提升PH,使用硫酸或盐酸来降低PH值.硫酸钙垢活洗液2 〔参见表2〕是将硫酸钙垢从反渗透膜外表去除掉的最正确方法. 金届氧化物垢可以使用上面所述的去除碳酸钙垢的方法,很容易地去除沉积下来的氢氧化物〔例如氢氧化铁〕.硅垢对于不是与金届氧化物或有机物共生的硅垢,一般只有通过专门的活洗方法才能将他们去除,有关的详细方法请与海德能公司联系.有机沉积物有机沉积物〔例如微生物粘泥或霉斑〕可以使用活洗液3去除,为了预防再繁殖,可使用经海德能公司认可的杀菌溶液在系统中循环、浸泡,一般需较长时间浸泡才能有效,如反渗透装置停用超过三天时,最好采用消蠹处理,请与海德能公司会商以确定适宜的杀菌剂.•清洗液活洗反渗透膜元件时建议采用表2所列的活洗液.确定活洗液前对污染物进行化学分析是十分重要的,对分析结果的详细分析比拟,可保证选择最正确的活洗剂及活洗方法,应记录每次活洗时活洗方法及获得的活洗效果,为在特定给水条件下,找出最正确的活洗方法提供依据.对于无机污染物建议使用活洗液1.对于硫酸钙及有机物建议使用活洗液2.对于严重有机物污染建议使用活洗液3.所有活洗液可以在最高温度为华氏104度〔摄氏40 C〕下活洗60分钟,所需用品量以每100加仑〔379升〕中参加量计,配制活洗液时按比例参加药品及活洗用水,应采用不含游离氯的反渗透产品来配制溶液并混合均匀.如果需要其他有关信息,请与海德能公司技术效劳部门联系.-反渗透膜元件的化学清洗与水冲洗活洗时将活洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环,此时膜元件仍装在压力容器内而且需要用专门的活洗装置来完成该工作.活洗反渗透膜元件的一般步骤：1.用泵将十净、无游离氯的反渗透产品水从活洗箱〔或相应水源〕打入压力容器中并排放几分钟.2.用十净的产品水在活洗箱中配制活洗液.3.将活洗液在压力容器中循环1小时或预先设定的时间,对于8英寸或8.5英寸压力容器时,流速为35到40加仑/分钟〔133到151升7分钟〕,对于6英寸压力容器流速为15到20加仑/分钟〔57到76升/分钟〕,对于4英寸压力容器流速为9到10加仑/分钟〔34到38 升/分钟〕.4.活洗完成以后,排净活洗箱并进行冲洗,然后向活洗箱中充满十净的产品水以备下一步冲洗.5.用泵将十净、无游离氯的产品水从活洗箱〔或相应水源〕打入压力容器中并排放几分钟.6.在冲洗反渗透系统后,在产品水排放阀翻开状态下运行反渗透系统, 直到产品水活洁、无泡沫或无活洗剂〔通常需15到30分钟〕.表1.反渗透膜污染特征及处理方法说明：必须确认污染原因,并消除污染源,如需帮助请与海德能公司联系表2.建议使用的常见清洗液五、复合膜元件的一般保存方法【适用于ESPA ESNA CPA SW〔X PVD1系列膜元件】本文介绍的方法适用于以下情况：1.安装在压力容器中的反渗透膜元件的短期保存；2.安装在压力容器中的反渗透膜元件的长期保存；3.作为备件的反渗透膜的干保存及反渗透系统启动前的膜保存. 注意：芳香族聚酰胺反渗透复合膜元件在任何情况下都不应与含有剩余氯的水接触, 否那么将给膜元件造成无法修复的损伤.在对RO设备及管路进行杀菌、化学清洗或封入保护液时应绝对保证用来配制药液的水中不含任何剩余氯.如果无法确定是否有剩余氯存在,那么应进行化学测试加以确认.在有剩余氯存在时,应使用亚硫酸氢钠中和剩余氯.此时要保持足够的接触时间以保证中和完全.短期保存短期保存方法适用于那些停止运行5天以上30天以下的反渗透系统.此时反渗透膜元件仍安装在RO 系统的压力容器内.保存操作的具体步骤如下：1.用给水冲洗反渗透系统,同时注意将气体从系统中完全排除；2.将压力容器及相关管路充满水后,关闭相关阀门,预防气体进入系统；3.每隔5天按上述方法冲洗一次. 长期停用保护长期停用保护方法适用于停止使用30天以上,膜元件仍安装在压力容器中的反渗透系统.保护操作的具体步骤如下：1.清洗系统中的膜元件；2.用反渗透产出水配制杀菌液,并用杀菌液冲洗反渗透系统.杀菌剂的选用及杀菌液的配制方法可参见海德能公司相应技术文件或与海德能公司北京办事处联系以获取有关技术建议.3.用杀菌液充满反渗透系统后,关闭相关阀门使杀菌液保存于系统中,此时应确认系统完全充满.4.如果系统温度低于27 C,应每隔30天用新的杀菌液进行第二、第三步的操作；如果系统温度高于27 C,那么应每隔15天更换一次保护液〔杀菌液〕.5.在反渗透系统重新投入使用前,用低压给水冲洗系统一小时,然后再用高压给水冲洗系统5〜10分钟,无论低压冲洗还是高压冲洗时,系统的产水排放阀均应全部翻开.在恢复系统至正常操作前,应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂.系统安装前的膜元件保存海德能公司的膜元件出厂时, 均真空封装在塑料袋中, 封装袋中含有保护液. 膜元件在安装使用前的储存及运往。
第二章反渗透及纳滤膜应用技术介绍图-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-2 ESPA系列及CPA3工作压力和产水含盐量比较表-2所示的6种膜中，低压反渗透膜元件CPA3的产水水质最好，但所需压力也是最高的。
ESPA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。
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击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。
什么是反渗透技术原理反渗透技术是什么呢？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，水通过反渗透膜的净流量等于零，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。
1、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）。
2、反渗透工艺RO反渗透技术是当今最先进和最节能有效的分离技术。
其原理是在高于溶液渗透压的压力作用下，借助于只允许水透过而不允许其他物质透过的半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分离。
利用反渗透膜的分离特性，可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌、微生物等杂质。
具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点。
1反渗透膜的应用现状在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种，估计自1995年以来，反渗透膜的使用量每年平均递增20%，根据保守的统计，1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜一万六千支，4英寸膜二万六千支。
第３３卷第４期２０１３年８月膜科学与技术
＾便＾位ＲＡＮＥＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＩ。０ＧＹ
ＶｏＬ３３Ｎｏ．４
Ａｕｇ．２０１３
反渗透复合膜最新研究进展张所波，张奇峰，李胜海（中国科学院长春应用化学研究所，生态环境高分子材料重点实验室，长春１３００２２）
摘要：反渗透膜在海水淡化、超纯水制备、污水处理、制药及生物技术等领域得到了广泛应用．目前，最成功的反渗透膜是通过界面聚合方法制备的以交联聚酰胺为分离皮层的复合膜．交联聚酰胺皮层的结构和性质对最终反渗透膜的分离性能起关键作用．本文简要介绍了界面聚合复合膜的形成过程和结构、新型界面聚合功能单体、界面聚合反应添加剂、纳米杂化反渗透复合膜、高耐氯氧化性反渗透膜，以及反渗透复合膜表征方法创新等方面的研究进展和发展趋势．关键词：反渗透膜；复合膜；界面聚合；纳米杂化；耐氯氧化性中图分类号：ＴＱ０２８．８文献标志码：Ａ文章编号：１００７—８９２４（２０１３）０４—０００１—０６
１９６０年Ｌｏｅｂ和Ｓｏｕｒｉｒａｊａｎ制得了世界上第一张高脱盐率、高通量的不对称乙酸纤维素（ＣＡ）反渗透膜，标志着现代反渗透技术的诞生．２０世纪８０年代初，Ｆｉｌｍｔｅｃｈ公司推出了具有里程碑意义的高脱盐率、高通量的全芳香族聚酰胺反渗透复合膜ＦＴ一３０，标志着反渗透技术进人了一个新的阶段．此后，反渗透技术得到了全面的应用［１］．反渗透膜是反渗透技术的核心部件．按膜的结构形态，反渗透膜可分为非对称膜和复合膜．复合膜的优势在于其分离皮层和支撑层可以被单独优化［ｚ］．反渗透复合膜的制备方法有多种，包括表面涂覆法［３１、单体催化聚合法‘４｜、表面接枝聚合法‘ｓ｜、界面聚合法［６’７］、层层自组装［８’９］等．其中，以界面聚合方法最为成功．对于界面聚合反应，聚合单体的结构和性质、界面聚合反应过程控制、添加剂、支撑层的性质等都对最终复合膜的结构和性能产生影响．本文主要就反渗透复合膜领域的一些热点研究方向的研究进展作综述．１界面聚合复合膜形成过程和结构界面聚合成膜过程中的界面反应决定了复合膜的结构特征，进而制约着膜的分离性能．加深对成膜机理的认识，对制备高性能的复合膜具有重要意义．关于界面聚合反应发生的区域，文献中曾有过争论．以Ｍｏｒｇａｎ［］０３为代表的学者们提出模型，认为界面聚合反应总是发生在靠近界面的有机相侧．而以ＭａｃＲｉｔｃｈｉｅ［１１］为代表的学者们则认为反应发生在由界面吸附的单体分子之间形成的混合单分子层中．目前，大多数的研究者赞同Ｍｏｒｇａｎ提出的模型，原因是酰氯单体在水中的溶解度非常低，而水相单体（如间苯二胺）则在有机溶剂（如环己烷）中具有一定的溶解度；另一个原因是酰氯基团遇水极易分解［１２１．
关于界面聚合膜形成机理，学者们的观点也不
一致．一些学者认为，界面聚合反应初始时刻发生在油一水界面处，随着反应的进行，反应逐渐转移到生
收稿日期：２０１２—１１—２３基金项目；国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２００９ＣＢ６２３４０１，２０１２ＣＢ９３２８０２）；国家高技术研究发展计划（８６３计划）重大项目（２０１２ＡＡ０３Ａ６０１）；青年科学基金项目（５１２０３１５１）第一作者简介：张所波（１９６３一），男，吉林省白山人，研究员，博士生导师，主要从事高分子分离膜材料合成研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｂｚｈａｎｇ＠ｃｉａｃ．ｊ１．ｃａ
万方数据膜科学与技术第３３卷成的聚合物膜与有机相界面处Ｄ３］。而另一些学者则认为有机相中存在一反应区，反应区位于界面附近，聚合反应仅限在反应区内进行［１４Ｉ．天津大学的王志教授等Ｅ１５，１６］利用视频光学接触角测试装置（ＯＣＡ）和粒子成像测速仪（ＰＩＶ）对Ｎ一甲基二乙醇胺（ＭＥ－ＤＡ）与均苯三甲酰氯（ＴＭＣ）界面聚合反应成膜过程进行了可视化监测研究．结果表明：（１）界面聚合膜是朝向有机相侧生长；（２）界面聚合膜表面通常会出现凸起结构，这些凸起结构是由于界面聚合过程中界面处存在的水相单体（ＭＥＩ）Ａ）浓度梯度所引起的界面不稳定造成的；（３）膜上出现的这些凸起结构与膜面的粗糙度有关．关于界面聚合膜的结构，通常认为复合膜皮层的物理结构和化学组分是非均匀分布的．在平面结构方向，Ｗａｍｓｅｒ等ｎ７］在滴定实验的基础上提出，复合膜表面是由羧酸和氨基占主导地位的．在垂直结构方向，Ｆｒｅｇｅｒ和ＳｒｅｂｎｉｋＥｌ８］在数学模型的基础上提出复合膜是由胺基富集层、羧酸富集层，以及两层中间的致密层组成的．正是这层中间层起主要的分离作用．这种多层次结构被更为直观的复合膜截面透射电子显微镜照片所证实［１９｜．ＭａｒｉｎａｓＥ２０］通过
对比聚酰胺反渗透膜分离皮层的卢瑟福背散射光谱（ＲＢＳ）和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）结果也发现，一些复合膜在垂直方向存在化学组成不均一性．
２新型界面聚合功能单体在反渗透膜的制备中，材料本身的性质对复合膜的性能起决定性作用．目前，主流的芳香聚酰胺反渗透复合膜主要是通过间苯二胺（ＭＰＤ）与均苯三甲酰氯（ＴＭＣ）间的界面聚合反应而制备的，但国外生产商对该类反渗透复合膜实施了严格的专利保护［２１｜．近年来国内外的课题组在新的反渗透膜和纳滤膜材料的开发上做了大量的工作．高从增院士及其研究团队［２２＿２４］合成了一系列新的功能单体：５一氧甲酰氯一异肽酰氯（ＣＦＩＣ）、５一异氰酸酯异肽酰氯（ＩＣＩＣ）、１，４一环己二胺（ＨＡＤ）和１，３，５一环己烷三甲酰氯（ＨＴ），利用这些单体制备了高性能的反渗透复合膜．单体结构式如图１所示．
ＯＣＯＣＩＮＣＯＨ＾ＮＣＯＣＩｃ，∞众ｃ。ｃ。∞ｃ众眦。勾ＮＨ，似众∞。
ＣＦＩＣＩＣＩＣＨＡＤＨＴ图１ＣＦＩＣ、ＩＣＩＣ、ＨＡＤ、ＨＴ的结构式Ｆｉｇ。１ＴｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｏｎｏｍｅｒＣＦＩＣ，ＩＣＩＣ，ＨＡＤａｎｄＨＴ
中国科学院长春应用化学研究所的张所波及其研究团队Ｅ２５＿２７］从增加交联度及芳香聚酰胺分子的自由体积角度考虑，合成了一系列含联苯结构的多元酰氯（结构式如图２所示），利用这些新的酰氯单体制备了反渗透和纳滤复合膜．结果表明，所得复合膜相比由均苯三酰氯制备的复合膜具有更高的水通∞ｐ口ＣｏＣｌＢ１ＲＣｒｎｍ－ＢＴＥＣ量．这主要是由于含联苯结构的多元酰氯分子自由体积更大，制备得到的聚酰胺高分子的链间距也更大．另外，与均苯三酰甲氯相比较，含联苯结构多元酰氯具有更多的酰氯基团．在界面聚合完成后，未反应的酰氯基团水解产生的羧酸基团对提高复合膜的亲水性（水通量和耐污染性）具有重要的意义．
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ｏｐ－ＢＴＥＣ图２３，４７，５一联苯三酰氯（ＢＴＲＣ），３，３’，５，５７一联苯四酰氯（ｍｍ－ＢＴＥＣ），２，２７，４，４’一联苯四酰氯（ｏｍ—ＢＴＥＣ），２，２’，５，５１－联苯四酰氯（ｏｐ－ＢＴＥＣ）的结构示意图Ｆｉｇ．２ＴｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｏｎｏｍｅｒＢＴＲＣ，ｍｍ－ＢＴＥＣ，ｏｍ－ＢＴＥＣａｎｄｏｐ－ＢＴＥＣ
万方数据第４期张所波等：反渗透复合膜最新研究进展３界面聚合反应添加剂界面聚合反应添加剂是指在参与界面聚合反应的水相或有机相中添加一定量的有机小分子或聚合物，实现对界面聚合反应过程调节，进而达到调控所得复合膜的结构和性能的目的．这方面的典型例子是向水相中添加一定量的二甲基亚砜（ＤＭＳＯ），所得复合膜的水通量可以很大程度提高（最大可提高５０ｏ，４），同时脱盐率下降不大．其原因主要是ＤＭＳＯ的引人提高了水相和有机相的界面相容性，在复合膜中形成了更多的酰胺键，提高了复合膜的表面粗糙度和比表面积［２８Ｊ．王志等［２９］发现，在水相中添加六甲基磷酰胺（ＨＭＰＡ）也可以起到与ＤＭＳＯ相当的作用．Ｔｓｕｒｕ等［３０］通过向有机相中加入共溶剂丙酮的方法，提出了共溶剂辅助的界面聚合（ＣＡＩＰ）的概念，所得膜表现了较高的水通量，同时截留率没有太大下降．作者认为，添加的丙酮越多，所得膜的孔越大．所以，可以通过调节共溶剂的添加量，实现对复合膜的孔径和性能的调控．
４纳米杂化反渗透复合膜纳米杂化反渗透复合膜主要是指在界面聚合的水相或有机相中分散具有纳米孔道结构的材料（如分子筛、碳纳米管），或具有抗污染功能的纳米微粒（如纳米氧化银、纳米二氧化钛微粒等），进而提高复合膜的水通量或抗污染性能．２００７年，Ｈｏｅｋ和ＹａｎＥ３１］在界面聚合的有机相中分散一定量的纳米分子筛，结果表明所得纳米分子筛填充的聚酸胺复合反渗透膜的水通量提升最高可达一倍，而脱盐率基本保持不变．Ｋｏｎｇ等［３２］采用一种无机纳米颗粒预播种的方法，将分子筛固定在疏松的聚酰胺底层中，在此底层之上进一步界面聚合，这种方法获得分散性很好的分子筛填充膜．所得膜表现了传统复合膜两倍的水通量．此外，在复合反渗透膜中引入碳纳米管也是科学家们关注的焦点之一．陈欢林等［３３］在复合膜中引入碳纳米管，与没有添加碳纳米管的膜相比，所得膜具有更大的表面积和亲水性，水通量也大幅提高．Ｅｌｉｍｅｌｅｃｈ等［３４］通过共价键连接将碳纳米管引入聚酰胺反渗透膜中，赋予了反渗透膜抗菌性能．实验结果表明，Ｅｃｏｌｉ细菌接触含有碳纳米管的复合膜ｌｈ后，约６０％的细菌被杀死．也有报道将碳纳米管引入复合膜中来提高膜的耐氯氧化性和使用耐久性［３５｜．在聚酰胺复合膜中引入纳米银粒子等，进而提高复合膜的抗菌性质也有报道［３引．５高耐氯氧化反渗透复合膜交联芳香聚酰胺复合反渗透膜极易受活性氯攻击而导致膜性能持续下降，缩短了膜的使用寿命，极大地限制了反渗透膜的应用领域．Ｐａｒｋ和Ｆｒｅｅｍａｎ等［３７］发现，采用磺化聚芳醚砜做分离皮层材料，可以得到具有极好的耐氯性的复合膜．实验结果表明，在活性氯浓度为５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ一９．５的测试液中浸泡２０ｈ后，交联芳香聚酰胺膜的盐截留率下降了约２０％，而磺化聚芳醚砜膜的盐截留率则没有明显变化．因此，磺化聚芳醚砜被认为有望成为新一代的耐氯氧化脱盐膜材料．目前，这类材料实现应用主要面临两个问题，（１）突破脱盐率与水通量的相互制约关系；通常，这类材料的磺化度越高，其水溶胀率越高，水通量越高，脱盐率则越低；反之，则水通量低，脱盐率高．因此，如何得到同时具备高通量、高脱盐率的膜仍面临挑战．（２）解决加工性的问题；需要找到高效、稳定、环境友好的加工方法，连续制备复合膜．在这些方面，研究者们进行了一些尝试．Ｌｅｅ等［３８］采用端基交联的方法，将磺化聚芳醚砜材料的脱盐率提升到约９６％．Ｃｏｌｑｕｈｏｕｎ等［３９］等在磺化聚芳醚砜复合膜上再次涂覆聚乙烯醇层，制备得到了兼具高耐氯氧化性、高脱盐率和高水通量的反渗透复合膜．６反渗透复合膜表征方法创新准确地了解反渗透复合膜中超薄聚酰胺分离皮层的物理结构和化学组成对于更好地了解膜的分离机理和膜内物质的传递具有重要意义．在物理结构表征方面，Ｐａｃｈｅｃｏ等Ｄｇ］利用新型的透射电子显微镜技术可以更精确的测量复合膜的物理结构，包括膜的厚度，形貌，致密程度．在复合膜组分测定方面，传统采用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）方法测定复合膜近表面（１０ｎｍ以内）的化学组分．近几年的研究表明利用卢瑟福背散射光谱（ＲＢＳ）可以在更大的深度里测得复合层的化学组成［２０｜．此外，也用报道利用正电子湮灭光谱（ＰＡＬＳ）技术来表征复合膜的微结构［４０’４１１．总之，物理手段的发展，为精确了解反渗透复合膜中超薄皮层的化学组成和精细物理结构提供了更多的可能性．
