新闻资讯

News

新闻分类

首页

反渗透（纳滤）的基本原理

发布时间：

2022-04-11 09:59

反渗透（纳滤）原理

渗透与反渗透原理
纯水由低浓度盐水侧穿过薄膜流入较高浓度盐水侧的现象称为渗透作用。渗透现象说明，将半渗透膜置于两隔窒间，半渗透膜将允许某些物质透过，而拒绝其他物质透过。假设此渗透膜能透过水但不能透过盐，当盐溶液被放置在一区，纯水被放置在另一区时，水可透过薄膜到另一边，但盐却不能通过。此系统会倾向达到平衡，即两边回归于同一浓度，达到平衡的可能方法是水由纯水区透过薄膜流到含盐区。同时显示出渗透作用可导致盐溶液的水位会提高，直到盐溶液区水柱的压力高到能抵挡住水流为止。达平衡时，水柱高度所代表的水压即称为渗透压，若施压力于此水柱，可改变水流的方向，此即为反渗透的原理。

由于盐不能透过薄膜，因此逆流的结果是由含盐溶液产生纯水。即在进水(浓溶液)侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转,进水(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化水。

纳滤原理
纳滤与反渗透没有明显的界限。因其可排除任何大于1nm(1纳米)物质而得名。纳滤膜对溶解性盐或溶质不是完美的阻挡层，这些溶质透过纳滤膜的透过率取决于盐的成份及纳滤膜的种类，透过率越低,纳滤膜两侧的渗透压就越高，也就越接近反渗透过程，相反，如果透过率越高，纳滤膜两侧的渗透压就越低,渗透压对纳滤过程的影响就越小。纳滤的性能介于超滤和反渗透之间。相对分子质量大于200 ~ 1000的有机物可被排除。除此而外，溶解盐的脱盐率为20% ~ 90%。透膜压一般为3.5 ~ 16bar(50 ~ 225psi)。

反渗透(纳滤)过程
反渗透(纳滤)的过程即通过在进水侧(浓盐溶液侧)不断施加一定压力，克服溶液的渗透压，使产水侧(低盐溶液侧)不断产出渗透液(产品水)的过程。

以高压泵连续加压于原水输送至装置内，装置包含压力容器和薄膜元件，进水在此被分为含微量盐分的渗透液和含高盐分的浓缩液。原水产生的浓缩液和渗透液的百分比由浓缩液来控制。卷式膜组除压力容器外并有几组卷式膜元件，一个压力容器内一般有1- 6组膜元件，最多可有7组膜元件。供水在经过下一个元件时，
盐分浓度会逐渐增加，最后由最末一组流出，进入浓缩液控制阀，并在此减压。由每一支膜元件产生的渗透液由该组膜元件中央的共同渗透液管收集，流入位于压力容器外的渗透液收集管中。

有关名词

反渗透膜:允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的-种功能性的半透膜称为反渗透膜;

纳滤膜: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称为纳滤膜;

膜元件:将反渗透或纳滤膜膜片与进水流道网格、产水流道材料、产水中心管和抗应力器等用胶粘剂等组装在一起，能实现进水与产水分开的反渗透或纳滤过程的最小单元称为膜元件;

膜组件:膜元件安装在受压力的压力容器外壳内构成膜组件;

膜装置:由膜组件、仪表、管道、阀门、高压泵、保安滤器、就地控制盘柜和机架组成的可独立运行的成套单元膜设备称为膜装置，反渗透和纳滤过程通过该膜装置来实现;

膜系统:针对特定水源条件和产水要求设计的，由预处理、加药装置、增压泵、水箱、膜装置和电气仪表连锁控制的完整膜法水处理工艺过程称为膜系统。

流量:流量是指入膜元件的进水流率，常以m³/h或gpm。

浓水流量:是指离开膜元件系统的未透过膜的那部分的"进水"流量。这部分浓水含有从原水水源带入的可溶性的组份，常以m³/h或gpm。

通量:以单位膜面积透过液的流率，通常以l/m2h或gfd。

稀溶液:净化后的水溶液，为反渗透或纳滤系统的产水。

浓溶液:未透过膜的那部分溶液，如反渗透或纳滤系统的浓缩水。

含盐量和总固体:含盐量是指在水中能离解为离子状态的固体，其阴阳离子的总和称为含盐量。水的电导率和电阻与含盐量有关，一般情况下，含盐量越高电导率越高而电阻越低。

酸度:酸度是指水中能与强碱(如NaOH、KOH)反应的酸性物质的含量。

碱度:碱度是指水中能与强酸(一般用0.1mol/L的HCI标准溶液)反应的碱性物质的含量，碱度指标常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性。

硬度:水的硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类，二者之和称为总硬度。

碳酸盐硬度:指水中钙、镁等离子与重碳酸根所组成的盐。由于水受热后，重碳酸盐分解为碳酸盐,溶解度降低后生成沉淀而析出。因此又称为暂时硬度。

非碳酸盐硬度:主要是指钙和镁的硫酸盐、硝酸盐和氯化物等所形成的硬度。因水在常压下加热至沸腾,它们不会生成沉淀，故又称永久硬度。

电导率:电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。纯水电导率很小，当水中含无机酸、碱或盐时，溶液的电导率升高。电导率常用于间接推测水中离子的总浓度。水溶液的电导率取决于离子的性质和浓度、溶液的温度和粘度。温度每升高10°C，电导率增加约2% ~ 2.5%,通常规定25°C为测定电导率的标准温度。

电导率的标准单位是S/m(即西门子1米)。一般实际使用单位为μS/cm。

浊度: ISO国际标准将浊度定义为由于不溶性物质的存在而引起液体透明度的降低。根据测试所使用的浊度标准液的不同,所得的浊度数值及单位不同。

SDI值: SDI ( Silt Density Index )也称为淤泥密度指数(fouling index)，是表征反渗透系统进水水质的重要指标。与浊度相比，它是从不同的角度来表示水质，但是SDI值比浊度准确和可靠。浊度的测定是用分光光度法或者目视比浊法来确定水中微粒杂质的含量,但是不能准确测量水中不感光的一些胶体微粒。

氧化还原电位ORP:氧化还原电位ORP是表征水体中氧化性物质和还原性物质多少的一种参数。氧化还原电位一般以毫伏(mV)为单位,当氧化还原电位星正值时表示水体中含氧化性物质，当氧化还原电位呈负值时表示水体中含还原性物质。

有机物:有机物种类繁多，在天然水中的组成成分千变万化，目前尚无准确的直接测定方法，而且和有机物有关的几项指标,如耗氧量、总固体残道的灼烧减重、总有机碳等，都不能准确地表示有机物的含量及其组成。

常用单位及其换算：

1in(1英寸)≈25.4mm
1in2(1平方英寸)≈6.45cm²
1ft2(1平方英尺)≈0.0929m²
1gallom(加仑)≈3.785L(美制) 1GPM( 加仑每分钟)≈0.227m³/h
1GPD(加仑每天)≈3.785L/D
14.5PSI≈0.1Mpa≈1 bar(kg/cm²)

衡量反渗透膜性能的主要指标

脱盐率和透盐率

盐透过率=产水浓度1进水浓度x100%

脱盐率= (1-产水含盐量/进水含盐量) x 100%

透盐率=100% -脱盐率

膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定，脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也超过了98%;对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%，但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

产水量

产水量一指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过膜水量,通常用吨1小时或加仑1天来表示。

渗透流率一也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率，通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快，加剧膜污染。

回收率

回收率一指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据预处理的进水水质及用水要求而定的。膜系统的回收率在原始设计时就已经确定，反渗透(纳滤)膜组件的回收率、盐透过率、脱盐率计算公式如下;

回收率=产水量/进水量x 100%

盐透过率=产水浓度1进水浓度x 100%

脱盐率= (1-盐通过率) x 100%

反渗透（纳滤）的基本原理

反渗透（纳滤）原理

衡量反渗透膜性能的主要指标

最新资讯