反渗透膜技术.pptx

反渗透净水器讲座饮用水水质以及反渗透膜净水器同济大学环境科学与工程学院董秉直2015年9月胶体粘土悬浮物水中的各种杂质尺寸与膜的关系0.0001μm0.001μm0.01μm0.1μm1μm10μm100μm大小1?1nm0.1mm颗粒和溶质隐孢子虫金属离子病毒杀虫剂有机物藻类, 泥 细菌三卤甲烷MFUF膜元件 NFRORO 预处理软化细菌 / 颗粒 去除废水回用应用高脱盐膜截留各种杂质的效果MF / UFRO高分子物质颗粒/胶体颗粒/胶体一价离子一价离子二价离子二价离子高分子物质RO 膜元件脱除一价离子脱除率 : 99% 二价离子脱除率 : 99.8%完全脱除高分子物质、颗粒、胶体等MF / UF 膜元件脱除 颗粒 / 胶体MF / UF 膜元件不能脱除溶解性离子渗透压Van’t Voff 方程 n = 摩尔数 R = 气体常数 T = 温度 V = 体积nRT=? v典型含盐溶液渗透压溶解物质形成渗透压 浓度 渗透压 (mg/L) (bar)NaCl 2,000 1.6NaHCO3 2,000 1.2MgSO4 2,000 0.7葡萄糖 10,000 1.3海水 35,000 26.2离子越小，则渗透压越大。反渗透渗透均衡反渗透实用压力P ?? Osmosis渗透压 ?????2?? ?2Po = ?? = (?2 -?1)P ??半透膜水: 能透过 盐: 不能透过浓溶液稀溶液渗透是自发现象，水可透过半透膜向浓溶液，使右边的液面上升，它们的液面差即为渗透压。截留分子量－表征膜孔径用一种已知分子量的物质（通常是蛋白质类的高分子物质，如聚乙二醇）来测定超滤膜的孔径，当90%的测定物质被膜所截留，则该物质的分子量为膜的截留分子量。截留分子量的单位是道尔顿（Daltons, 1Da=1.65×10-24g）。膜截留分子量(Da)膜孔径(nm)YM330003YM10010000014按照截留分子量分类反渗透：截留分子量在100-200Da；操作压力在1-10MPa；纳滤（Nanofiltration,NF）：截留分子量在200-2000Da，操作压力在0.3-1MPa；超滤（Ultrafiltration, UF）：孔径大小在0.01-0.1μm，操作压力在0.02-0.2MPa；微滤（Microfiltration, MF）：孔径大小在0. 1-10μm，操作压力在0.02-0.2MPa。M-0M-1M-3M-5表征膜表面的亲疏水性－接触角接触角是表征膜的亲水或疏水的重要参数。接触角越小，膜越表现出亲水，而接触角越大，膜表面越疏水。水滴θ 120°膜表面亲水性水滴θ 120°膜表面疏水性主要有机膜材质材质英文缩写亲疏水性醋酸纤维素CA亲水三醋酸纤维素CTA亲水聚丙烯腈PAN疏水聚砜PS疏水聚偏氟乙烯PVDF疏水聚醚砜PES疏水聚芳醚酮PEK疏水恒流过滤和恒压过滤恒压过滤：过滤过程保持压力不变，由于膜阻力的增加，导致通量的持续下降。该过滤模式仅用于试验研究。恒流过滤：过滤过程保持通量不变，由于膜阻力的增加，驱动压力需相应增加，以克服阻力，保持通量的稳定，导致膜压差的持续增加。膜水厂采用恒流过滤运行模式，家用净水器采用恒压过滤运行模式。Cross Flow Filtration错流过滤Dead End Filtration终端过滤Permeate/渗透Permeate/渗透Cakethickness/饼厚度Flux/通量Cakethickness/饼厚度Flux/通量终端过滤和错流过滤反渗透和纳滤家用净水器采用错流过滤运行模式，而活性炭＋微滤或超滤家用净水器采用终端过滤运行模式。反渗透运行模式采用错流运行模式，将累积在膜表面的离子等带走，降低渗透压。Permeate/渗透驱动压力Permeate/渗透反渗透将小分子物质以及离子截留，它们聚集在膜表面，产生渗透压。如果采用终端过滤运行模式，越来越多的离子产生很高的渗透压，使运行无法运行。膜组件板框式中空纤维出水管式进水膜组件过滤面积（m2/m3）卷式700-2000中空纤维1000-2000板框式200-500管式100-300浓水进水浓水出水出水卷式进水超薄膜层（脱盐层）Ultra-Crosslinked0.2um0.3um疏松支撑层Supporting Layer材料：聚砜Polysulfone45um45um基层材料：聚酯无纺布 100umBase FabricBase Fabric0.5umNonNon--woven Polyesterwoven PolyesterFE-SEM Photograph 膜面形态的图像（SEM图像） of RO Membrane产水(UHR-FE-SEM) x 50,000膜结构脱盐层非