反渗透技术课件.ppt

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1、第8章 反渗透膜分离技术ReverseOsmosis8.1 8.1 反渗透分离技术的基本原理反渗透分离技术的基本原理8.2 8.2 反渗透膜及其性能反渗透膜及其性能8.3 8.3 反渗透装置及其性能反渗透装置及其性能8.4 8.4 反渗透工艺流程反渗透工艺流程8.5 8.5 反渗透工艺流程反渗透工艺流程1ppt课件.8.1 8.1 反渗透分离技术的基本原理反渗透分离技术的基本原理1.1.理想半渗透膜理想半渗透膜 只能允许溶剂分子通过，而不允许溶质的分子通过的膜，只能允许溶剂分子通过，而不允许溶质的分子通过的膜，称为理想半透膜称为理想半透膜2.2.渗透与渗透平衡渗透与渗透平衡2ppt课件.2 2

2、.反渗透的原理反渗透的原理渗透和反渗透原理示意图渗透和反渗透原理示意图半透膜半透膜开始时两边液开始时两边液面相面相同同由于浓度差存在，半透膜由于浓度差存在，半透膜又不允许溶质通过，所以又不允许溶质通过，所以水透过膜，使浓水一边液水透过膜，使浓水一边液面升高，产生渗透压面升高，产生渗透压在浓水边加压，当压在浓水边加压，当压力超过渗透压时，则力超过渗透压时，则水透过半透膜，即反水透过半透膜，即反渗透，实现净化过程。渗透，实现净化过程。3ppt课件.一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为半透膜半透膜。当。当把溶剂和溶液把溶剂和溶液(或把两种不同浓度的溶液或把两种

3、不同浓度的溶液)分别置于此膜的分别置于此膜的两侧时，纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液两侧时，纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液(或从或从低浓度溶液向高浓度溶液低浓度溶液向高浓度溶液)一侧流动，这种现象叫做一侧流动，这种现象叫做渗透渗透。此此H称为该溶液的称为该溶液的渗透压渗透压。=iRTc 若在溶液的液面上再施加一个大于若在溶液的液面上再施加一个大于 的压力的压力P时，溶剂将与时，溶剂将与原来的渗透方向相反，开始从溶液向溶剂一侧流动，这就是所原来的渗透方向相反，开始从溶液向溶剂一侧流动，这就是所谓的谓的反反渗透。渗透。凡基于此原理所进行的浓缩或纯化溶液的分离方法，一般凡基于此原理所进行的

4、浓缩或纯化溶液的分离方法，一般称之为称之为反渗透工艺反渗透工艺。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，它主要是在反渗透是渗透的一种反向迁移运动，它主要是在压力推动压力推动下，借助下，借助半透膜的截留作用半透膜的截留作用，迫使溶液中的济剂与溶质分开。，迫使溶液中的济剂与溶质分开。4ppt课件.任何溶液都有渗透压，其值为任何溶液都有渗透压，其值为:范特霍夫系数；对电解质溶液，范特霍夫系数；对电解质溶液，等于离等于离解的阴阳离子总数；对非电解质溶液，解的阴阳离子总数；对非电解质溶液，=1n 溶液的渗透压力，溶液的渗透压力，PaPa；n R R理想气体常数，理想气体常数，8.314J8.314J(mol(m

5、olK)K)；n c ci i溶质溶质 i 的浓度，的浓度，molmolm m3 3；n T T绝对温度，绝对温度，K K；渗透压是选择操作压渗透压是选择操作压力和设计反渗透的力和设计反渗透的重要依据重要依据5ppt课件.例如：例如：25252525时，时，时，时，3.5%NaCI3.5%NaCI3.5%NaCI3.5%NaCI溶液的溶液的溶液的溶液的海水海水海水海水的渗透压力为的渗透压力为的渗透压力为的渗透压力为2.8MPa2.8MPa2.8MPa2.8MPa 25252525时，时，时，时，0.1%NaCI0.1%NaCI0.1%NaCI0.1%NaCI苦咸水苦咸水苦咸水苦咸水的渗透压力为

6、的渗透压力为的渗透压力为的渗透压力为0.08MPa0.08MPa0.08MPa0.08MPa 苦咸水和海水淡化，苦咸水和海水淡化，苦咸水和海水淡化，苦咸水和海水淡化，反渗透系统采用的压力为平衡反渗透系统采用的压力为平衡反渗透系统采用的压力为平衡反渗透系统采用的压力为平衡渗透压的渗透压的渗透压的渗透压的420420420420倍，对海水的操作压力可达成倍，对海水的操作压力可达成倍，对海水的操作压力可达成倍，对海水的操作压力可达成10MPa,10MPa,10MPa,10MPa,对苦咸水和废水的操作压力可达对苦咸水和废水的操作压力可达对苦咸水和废水的操作压力可达对苦咸水和废水的操作压力可达4MPa4

7、MPa4MPa4MPa。反渗透用于海反渗透用于海水淡化需要水淡化需要较高的操作较高的操作压力压力6ppt课件.a.a.在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离，适在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，与有相变化的分离方法相用于对热敏感物质的分离、浓缩，与有相变化的分离方法相比，能耗较低。比，能耗较低。b.b.杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以去除各类有机物杂质。去除各类有机物杂质。c.c.分离装置简单，容易操作、自控和维修。分离装置简单，容易操作、自控和维修。d.d

8、.反渗透装置要在高压下运转，须配置高压泵和耐高压的管路。反渗透装置要在高压下运转，须配置高压泵和耐高压的管路。e.e.反渗透装置要求进水要达到一定的指标才能正常运行，原水在反渗透装置要求进水要达到一定的指标才能正常运行，原水在进反渗透膜器之前要采用一定的预处理措施。为了延长膜的进反渗透膜器之前要采用一定的预处理措施。为了延长膜的使用寿命，还要定期对膜进行清洗，以清除污垢。使用寿命，还要定期对膜进行清洗，以清除污垢。4.4.反渗透膜分离技术的特点反渗透膜分离技术的特点7ppt课件.（4 4）膜的水解作用和生物分解作用）膜的水解作用和生物分解作用CACA膜是一种酯，易于水解，水解速率与膜是一种酯，

9、易于水解，水解速率与pHpH值和水的温度有值和水的温度有关。一般在碱性介质中的水解速率比在酸性介质中大，在关。一般在碱性介质中的水解速率比在酸性介质中大，在pH4.5pH4.55.25.2时最低。时最低。3.3.芳香族聚酰胺类薄膜复合膜芳香族聚酰胺类薄膜复合膜(TFC)(TFC)膜膜薄膜复合膜是将完全不同的材料浇铸在一多孔聚砜支撑层上薄膜复合膜是将完全不同的材料浇铸在一多孔聚砜支撑层上制成。制成。特点：不易被压密；化学稳定性好、耐生物降解、操作压力特点：不易被压密；化学稳定性好、耐生物降解、操作压力低、高脱盐率、高通量等优点；低、高脱盐率、高通量等优点；不耐氯及其他氧化剂、抗不耐氯及其他氧化剂

10、、抗污染和抗结垢的性能差。污染和抗结垢的性能差。8ppt课件.1.1.对反渗透膜的性能要求对反渗透膜的性能要求选择性好，单位膜面积上透水量大，脱盐率高；选择性好，单位膜面积上透水量大，脱盐率高；机械强度好，能抗压、抗拉、耐磨；机械强度好，能抗压、抗拉、耐磨；热和化学的稳定性好，能耐酸、碱腐蚀和微生热和化学的稳定性好，能耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀，耐水解、辐射和氧化；物侵蚀，耐水解、辐射和氧化；结构均匀一致，尽可能地薄，寿命长，成本低。结构均匀一致，尽可能地薄，寿命长，成本低。8.2 8.2 反渗透膜的种类及性能反渗透膜的种类及性能9ppt课件.2.2.反渗透膜的分类反渗透膜的分类按成膜材料按成膜

11、材料可分为可分为有机膜有机膜和和无机高聚物膜无机高聚物膜；按膜的形状按膜的形状可分为可分为平板状平板状、管状管状、中空纤维状中空纤维状膜；膜；按膜结构按膜结构可分为多孔性和致密性膜，或可分为多孔性和致密性膜，或对称性对称性(均匀性均匀性)和和不对称性不对称性(各向异性各向异性)结构膜；结构膜；按应用对象按应用对象可分为海水淡化用的可分为海水淡化用的海水膜海水膜、咸水、咸水淡化用的淡化用的咸水膜咸水膜及用于及用于废水处理废水处理、分离提纯分离提纯等等的膜的膜。10ppt课件.3.3.醋酸纤维素膜的结构及性能醋酸纤维素膜的结构及性能(1)(1)膜的结构膜的结构醋酸纤维素是没有强烈氢键的无定形链状高

12、分子化醋酸纤维素是没有强烈氢键的无定形链状高分子化合物。合物。制膜过程是将其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加制膜过程是将其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加剂，经混合调制、过滤、铸塑成型，然后再经蒸发、剂，经混合调制、过滤、铸塑成型，然后再经蒸发、冷水浸渍、热处理，即可得到醋酸纤维素冷水浸渍、热处理，即可得到醋酸纤维素 (cellulose acetate,CA)cellulose acetate,CA)膜。膜。外观为乳白色、半透明，有一定的韧性，膜厚外观为乳白色、半透明，有一定的韧性，膜厚l00l00250250 m m。11ppt课件.这种膜有不对称结构，表面结构致密，孔隙很这种膜有不对称结构，

13、表面结构致密，孔隙很小，通称为表皮层或致密层、活化层；下层结小，通称为表皮层或致密层、活化层；下层结构较疏松，孔隙较大，通称为多孔层或支撑层。构较疏松，孔隙较大，通称为多孔层或支撑层。示意示意CACA膜是被水充分溶胀了的凝胶体。由于铸膜液膜是被水充分溶胀了的凝胶体。由于铸膜液中的所有添加剂及溶剂在制膜过程中先后被除中的所有添加剂及溶剂在制膜过程中先后被除去，膜中仅含水分。去，膜中仅含水分。链接链接12ppt课件.醋酸纤维素膜的结构示意图99表皮层，孔径表皮层，孔径（810）1010m过渡层，孔径过渡层，孔径2001010m多孔层，孔径多孔层，孔径（10004000）1010m1%13ppt课件

14、.显显微微镜镜下下膜膜的的照照片片14ppt课件.在相对湿度为在相对湿度为100100时，膜的含水量高达时，膜的含水量高达6060，其中表，其中表皮层只含皮层只含10102020，且主要是以氢键形式结合的所谓，且主要是以氢键形式结合的所谓一级结合水和少量的二级结合水。一级结合水和少量的二级结合水。多孔层中除上述两种结合水外，较大的孔隙中还充满着多孔层中除上述两种结合水外，较大的孔隙中还充满着毛细管水，此层中含水率较高。毛细管水，此层中含水率较高。正由于膜中存在这几种不同性质的水，决定了正由于膜中存在这几种不同性质的水，决定了CACA膜具有膜具有良好的脱盐性能和适宜的透水性能。良好的脱盐性能和适

15、宜的透水性能。膜必须保存在水中膜必须保存在水中。15ppt课件.(2)CA(2)CA膜的性质膜的性质膜的方向性：膜的方向性：由于由于CACA膜是一种不对称膜，因此，在进行反渗透时，膜是一种不对称膜，因此，在进行反渗透时，必须保持表层与待处理的溶液或废水接触，而决不能必须保持表层与待处理的溶液或废水接触，而决不能倒置，否则达不到处理的目的。倒置，否则达不到处理的目的。选择透过性：选择透过性：CACA膜对无机电解质和有机物具有选择透过性膜对无机电解质和有机物具有选择透过性。16ppt课件.对电解质，离子价越高，或同价离子水合半径越大，脱对电解质，离子价越高，或同价离子水合半径越大，脱除效果越好。除

16、效果越好。阳离子的脱除顺序为：阳离子的脱除顺序为：SrSr2+2+BaBa2+2+Li Li+Na Na+K K+阴离子的脱除顺序为：阴离子的脱除顺序为：柠檬酸根柠檬酸根酒石酸根酒石酸根SOSO4 42-2-CHCH3 3COOCOO-ClCl-BrBr-NONO3 3-I I-SCNSCN-对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除效果较差。效果较差。效果较差。效果较差。而解离性大的、分子量大于而解离性大的、分子量大于而

17、解离性大的、分子量大于而解离性大的、分子量大于200200200200的有机物，脱除效果较好。的有机物，脱除效果较好。的有机物，脱除效果较好。的有机物，脱除效果较好。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加。对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效果变得更好。对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效果变得更好。对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效果变得更好。对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效果变得更好。17ppt课件.对有机物，一般是水溶性好的

18、、非解离性的、分对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分对有机物，一般是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除效果较差。子量小的脱除效果较差。子量小的脱除效果较差。子量小的脱除效果较差。而解离性大的、分子量大于而解离性大的、分子量大于而解离性大的、分子量大于而解离性大的、分子量大于200200200200的有机物，脱除的有机物，脱除的有机物，脱除的有机物，脱除效果较好。效果较好。效果较好。效果较好。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率增加。对同一类有机物，随分子

19、量增大，脱除效率增加。对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效对同分子量有机物，随分子支链的增加，脱除效果变得更好。果变得更好。果变得更好。果变得更好。18ppt课件.压密效应：压密效应：CACA膜在压力作用下，外观厚度一般减少膜在压力作用下，外观厚度一般减少25255050，同时，透水性及对溶质的脱除率也相应降低，这种现同时，透水性及对溶质的脱除率也相应降低，这种现象称为膜的压密效应。象称为膜的压密效应。这种塑性变形是不可逆的，因此膜的性能在压力消失这种塑性变形是不可逆的，因此膜的性能在压力消失后不会恢复。

20、后不会恢复。膜的水解作用和生物分解作用：膜的水解作用和生物分解作用：CACA膜是一种酯，易于水解，水解速率与膜是一种酯，易于水解，水解速率与pHpH值和水的温值和水的温度有关。度有关。一般在碱性介质中的水解速率比在酸性介质中大，在一般在碱性介质中的水解速率比在酸性介质中大，在 pH 4.5pH 4.55.25.2时最低。时最低。19ppt课件.（3 3）反渗透膜的透过机理）反渗透膜的透过机理1 1）氢键理论）氢键理论该理论认为，水透过膜是由于水分子和膜的活化点该理论认为，水透过膜是由于水分子和膜的活化点形成氢键及断开氢键的过程。形成氢键及断开氢键的过程。即在高压作用下，溶液中水分子和膜表皮层活

21、化点即在高压作用下，溶液中水分子和膜表皮层活化点缔合，原活化点上的结合水解离出来，解离出来的缔合，原活化点上的结合水解离出来，解离出来的水分子继续和下一个活化点缔合，又解离出下一个水分子继续和下一个活化点缔合，又解离出下一个结合水。结合水。水分子通过一连串的缔合解离过程，依次从一个水分子通过一连串的缔合解离过程，依次从一个活化点转移到下一个活化点，直至离开表皮层，进活化点转移到下一个活化点，直至离开表皮层，进入多孔层。入多孔层。20ppt课件.2)2)优先吸附毛细管流理论优先吸附毛细管流理论该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质，该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质，它有选择性吸附水分子

22、而排斥溶质分子的化学它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性。特性。当水溶液同膜接触时，膜表面优先吸附水分子，当水溶液同膜接触时，膜表面优先吸附水分子，在界面上形成一层不含溶质的纯水分子层，其在界面上形成一层不含溶质的纯水分子层，其厚度视界面性质而异，或为单分子层或为多分厚度视界面性质而异，或为单分子层或为多分子层。子层。在外压作用下，界面水层在膜孔内产生毛细管在外压作用下，界面水层在膜孔内产生毛细管流连续地透过膜。流连续地透过膜。21ppt课件.3)3)溶解溶解-扩散机理扩散机理由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差的由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差的推动力下，从膜的一侧向

23、另一侧进行扩散，直至透推动力下，从膜的一侧向另一侧进行扩散，直至透过膜。过膜。溶剂（水）主要受压力差影响透过膜，溶剂（水）主要受压力差影响透过膜，溶质（盐）溶质（盐）主要受浓度差影响透过膜，主要受浓度差影响透过膜，反渗透推动力是压力，随压力升高，透水量增大，反渗透推动力是压力，随压力升高，透水量增大，随进水侧盐浓度升高，透盐率上升，纯水侧盐浓度随进水侧盐浓度升高，透盐率上升，纯水侧盐浓度上升。上升。22ppt课件.4.4.反渗透膜的基本性能反渗透膜的基本性能 透水率（或水通量，透水率（或水通量，透水率（或水通量，透水率（或水通量，fluxflowfluxflow）单位时间、单位时间、单位时间、

24、单位时间、单位膜面积上纯水的透过量，用单位膜面积上纯水的透过量，用单位膜面积上纯水的透过量，用单位膜面积上纯水的透过量，用JJww表示表示表示表示:2525时：时：时：时：AAAA膜的水渗透系数，膜的水渗透系数，膜的水渗透系数，膜的水渗透系数，cmcmcmcm3 3 3 3/(cm/(cm/(cm/(cm2 2 2 2sMPa);sMPa);sMPa);sMPa);P P膜两测压力差，膜两测压力差，膜两测压力差，膜两测压力差，MPa;MPa;膜两测液体渗透压差，当用纯水进行试膜两测液体渗透压差，当用纯水进行试膜两测液体渗透压差，当用纯水进行试膜两测液体渗透压差，当用纯水进行试验时，验时，验时，

25、验时，=0=0=0=0，MPaMPa；V V试验装置透过液体积，试验装置透过液体积，试验装置透过液体积，试验装置透过液体积，cmcm3 3;S S膜面积，膜面积，膜面积，膜面积，cmcm2 2；t t试验所用时间，试验所用时间，试验所用时间，试验所用时间，s;s;23ppt课件.透盐率（或盐通量，透盐率（或盐通量，透盐率（或盐通量，透盐率（或盐通量，saltpassagesaltpassage）和脱盐率）和脱盐率）和脱盐率）和脱盐率（saltrejectionratiosaltrejectionratio）盐通过反渗透膜的速度，盐通过反渗透膜的速度，盐通过反渗透膜的速度，盐通过反渗透膜的速度，

26、用用用用JJs s表示表示表示表示:BBBB膜的盐透过系数，膜的盐透过系数，膜的盐透过系数，膜的盐透过系数，C C1 1膜高压侧膜面处水中盐的浓度膜高压侧膜面处水中盐的浓度膜高压侧膜面处水中盐的浓度膜高压侧膜面处水中盐的浓度g/Lg/L，;C C2 2膜低压侧水中盐的浓度膜低压侧水中盐的浓度膜低压侧水中盐的浓度膜低压侧水中盐的浓度g/Lg/L，;而脱盐率为：而脱盐率为：而脱盐率为：而脱盐率为：24ppt课件.8.3 反渗透膜组件及性能将膜和支撑材料以某种形式组成的一个基本单元设备，将膜和支撑材料以某种形式组成的一个基本单元设备，称为膜元件（称为膜元件（membrane element)memb

27、rane element)。一个或数个膜元件按一定的技术要求连接，装在单支一个或数个膜元件按一定的技术要求连接，装在单支承压膜壳（压力容器，承压膜壳（压力容器，pressure vessel),pressure vessel),可以在外可以在外界压力下实现对水中各组分分离的器件称为膜组件界压力下实现对水中各组分分离的器件称为膜组件（membrane modulesmembrane modules）。反渗透膜组件有板框式（反渗透膜组件有板框式（plate and frame)plate and frame)、管式管式(tubular modules)tubular modules)、螺旋卷式螺旋

28、卷式(spirals wound)spirals wound)和中和中空纤维式空纤维式(hollow fiber)hollow fiber)等四种。等四种。1 1反渗透膜组件的分类反渗透膜组件的分类25ppt课件.2 2反渗透膜组件的性能反渗透膜组件的性能1)1)对膜能提供适当的机械支撑，以便承受一定的给水的压力；对膜能提供适当的机械支撑，以便承受一定的给水的压力；2)2)能使给水、浓水和产品水各行其道，不混合；能使给水、浓水和产品水各行其道，不混合；3)3)使有一定压力的给水在通过膜面上时能均匀分布和有良好的使有一定压力的给水在通过膜面上时能均匀分布和有良好的流动状态，使浓差极化降至最低；流

29、动状态，使浓差极化降至最低；4)4)膜本身具有的脱盐率和透水量能在构型中得到充分的利用；膜本身具有的脱盐率和透水量能在构型中得到充分的利用；5)5)膜面积能得到最大限度的利用；膜面积能得到最大限度的利用；6)6)便于贮存、运输、装卸和更换；便于贮存、运输、装卸和更换；7)7)制造、维护方便、牢固且安全可靠；制造、维护方便、牢固且安全可靠；8)8)价格有竞争力，价格有竞争力，26ppt课件.3 3反渗透系统的常用术语反渗透系统的常用术语淡水淡水 又称渗透水、产水，是反渗透系统的净化水。又称渗透水、产水，是反渗透系统的净化水。供水供水 又称给水、是进入反渗透膜系统的供给水源。又称给水、是进入反渗透

30、膜系统的供给水源。浓水浓水 又称盐水，是反渗透膜系统的浓缩废液。又称盐水，是反渗透膜系统的浓缩废液。半透膜半透膜 允许溶液中溶剂透过而溶质却不能透过的膜。允许溶液中溶剂透过而溶质却不能透过的膜。产水量产水量 膜元件、膜组件系列或系统每小时生产淡水的能力。膜元件、膜组件系列或系统每小时生产淡水的能力。段段 膜组件的浓水流经下一组膜组件处理，流经几组膜组件即膜组件的浓水流经下一组膜组件处理，流经几组膜组件即为几段。为几段。27ppt课件.级级 膜组件的产水流经下一组膜组件处理，产品水流经膜组件的产水流经下一组膜组件处理，产品水流经几组膜组件处理，即为几级。几组膜组件处理，即为几级。水通量水通量 单

31、位时间内透过膜元件（组件）单位膜面积的单位时间内透过膜元件（组件）单位膜面积的水量。水量。回收率回收率 淡水与供水之比淡水与供水之比脱盐率脱盐率 表示反渗透装置或膜元件对盐分（或者特定组表示反渗透装置或膜元件对盐分（或者特定组分）的脱盐能力，其计算公式为：分）的脱盐能力，其计算公式为：28ppt课件.污泥密度指数污泥密度指数 又称淤塞指数（又称淤塞指数（SDISDI）、污染指数（）、污染指数（FIFI）指在一定压力和标准间隔时间内，一定体积的水样通过微指在一定压力和标准间隔时间内，一定体积的水样通过微孔滤膜的阻塞率。孔滤膜的阻塞率。TDS TDS 水中总溶解固体，单位（水中总溶解固体，单位（m

32、g/L)mg/L)。浓差极化浓差极化反渗透装置在运行过程中，淡水透过膜后膜界反渗透装置在运行过程中，淡水透过膜后膜界面层浓水中含盐量增大，和进水之间往往会产生浓度差，严面层浓水中含盐量增大，和进水之间往往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度的现象，成为浓差极化。重时会形成很高的浓度梯度的现象，成为浓差极化。29ppt课件.（1 1）板框式反渗透膜组件）板框式反渗透膜组件装配图装配图3 3反渗透膜组件反渗透膜组件30ppt课件.进水进水透过水透过水浓缩水浓缩水耐压容器耐压容器透水板透水板半透膜半透膜板框式膜组件工板框式膜组件工作过程示意图作过程示意图特点：特点：结构简单，体积结构简单，体积比

33、管式的小。比管式的小。缺点：缺点：装卸复装卸复杂，单杂，单位体积位体积膜表面膜表面积小。积小。31ppt课件.（2）管式反渗透膜组件）管式反渗透膜组件管式膜组件又分为内压式和外压式32ppt课件.内压式管式膜组件的内部结构示意图内压式管式膜组件的内部结构示意图特点特点:v 水力条件好，安水力条件好，安装、清洗、维修比装、清洗、维修比较方便。较方便。v 能耐高压，可以能耐高压，可以处理高粘度的原水。处理高粘度的原水。v 缺点是膜的有效缺点是膜的有效面积小，装置体积面积小，装置体积大，而且两端要较大，而且两端要较多的联结装置多的联结装置。淡水淡水膜表皮层膜表皮层玻璃纤维管玻璃纤维管进进水水33pp

34、t课件.（3 3）螺旋卷式反渗透膜组件）螺旋卷式反渗透膜组件34ppt课件.密封密封密封密封密封密封螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图多孔透水材料多孔透水材料膜，上下两层膜，上下两层35ppt课件.膜叶膜叶透水网状材料透过水透过水浓浓水水进进水水螺旋卷式膜组件组合示意图螺旋卷式膜组件组合示意图36ppt课件.膜组件的组装示意图膜组件的组装示意图进进水水口口耐压耐压容器容器连连接接器器膜膜组组件件密密封封圈圈端端盖盖透透过过液液浓浓缩缩液液37ppt课件.螺旋卷式反溶透装置的特点：螺旋卷式反溶透装置的特点：结构紧凑，单位容积的膜面积大。结构紧凑，单位容积的膜面积大。

35、处理能力高，占地面积小，操作方便。处理能力高，占地面积小，操作方便。缺点是不能处理含有悬浮物的液体，原水流程短，压力损失缺点是不能处理含有悬浮物的液体，原水流程短，压力损失大，浓水难于循环以及密封长度大，清洗、维修不方便，易大，浓水难于循环以及密封长度大，清洗、维修不方便，易堵塞。堵塞。38ppt课件.（4 4）中空纤维式反渗透膜组件）中空纤维式反渗透膜组件）中空纤维式反渗透膜组件）中空纤维式反渗透膜组件中空纤维膜组件是由中空纤维膜制成的。中空纤维膜组件是由中空纤维膜制成的。中空纤维外径中空纤维外径5050200200 m m，内径内径25254242 m m。将数万至数十万根中空纤维制成膜束

36、，膜束外侧覆以保护将数万至数十万根中空纤维制成膜束，膜束外侧覆以保护性格网，内部中间放置供分配原水用的多孔管，膜束两端性格网，内部中间放置供分配原水用的多孔管，膜束两端用环氧树脂加固。用环氧树脂加固。将其一端切断，使纤维膜呈开口状，并在这一侧放置多孔将其一端切断，使纤维膜呈开口状，并在这一侧放置多孔支撑板。将整个膜束装在耐压筒内。支撑板。将整个膜束装在耐压筒内。39ppt课件.（4 4）中空纤维式反渗透膜组件）中空纤维式反渗透膜组件）中空纤维式反渗透膜组件）中空纤维式反渗透膜组件40ppt课件.中空纤维反渗透组件简图中空纤维反渗透组件简图 进水浓水浓水透过水透过水多孔进水管多孔进水管浓水出口浓

37、水出口淡水出口淡水出口密封密封中空纤维膜中空纤维膜外径外径50200内径内径2542密封密封耐压容器耐压容器41ppt课件.中空纤维为U形的膜组件42ppt课件.中空纤维式膜组件的特点：中空纤维式膜组件的特点：单位体积膜表面积大。单位体积膜表面积大。制造和安装简单，不需要支撑物。制造和安装简单，不需要支撑物。缺点是不能用于处理含有悬浮物的废水，预处缺点是不能用于处理含有悬浮物的废水，预处理必须经过滤处理。理必须经过滤处理。难以发现损坏的膜。难以发现损坏的膜。43ppt课件.44ppt课件.4.4.四种反渗透装置的性能及操作特点四种反渗透装置的性能及操作特点比较项目比较项目板板框框式式管管式式螺

38、旋卷式螺旋卷式中空纤维式中空纤维式填充密度填充密度（m2/m3）201502501800易污染程度易污染程度难难中等中等易易易易膜清洗难度膜清洗难度内压式易，内压式易，外压式难外压式难易易难难难难膜更换难度膜更换难度内压式难，内压式难，外压式易外压式易一般一般易易易易原水预处理原水预处理成本成本低低中等中等高高高高相对价格相对价格高高高高低低低低45ppt课件.工工业业应应用用的的反反渗渗透透装装置置46ppt课件.工业工业应用应用的反的反渗透渗透装置装置的膜的膜组件组件之间之间的连的连接接47ppt课件.前处理装置前处理装置保安过滤器保安过滤器高压泵高压泵反渗透本体反渗透本体后处理装置后处理

39、装置给水给水去浊度、阻垢、去浊度、阻垢、去浊度、阻垢、去浊度、阻垢、灭菌等、灭菌等、灭菌等、灭菌等、ppH H、温度调、温度调、温度调、温度调整整整整脱碳器、脱碳器、脱碳器、脱碳器、pHpH调整、深调整、深调整、深调整、深度除盐度除盐度除盐度除盐除盐水除盐水一一级级流程流程指有效膜面积保持不变时，原水一指有效膜面积保持不变时，原水一次通过反次通过反渗透器便能达到要求的流程。渗透器便能达到要求的流程。一级多段一级多段流程流程反渗透处理水时，如果一次处反渗透处理水时，如果一次处理水回收理水回收率达不到要求，可将浓水作为第二段给水，依此类推。率达不到要求，可将浓水作为第二段给水，依此类推。二级流程二

40、级流程当一级流程出水水质达不到要求时，可采用当一级流程出水水质达不到要求时，可采用二级流程的方式。把一级流程得到的产水，作为二级的进二级流程的方式。把一级流程得到的产水，作为二级的进水水进行再次淡化。进行再次淡化。8.4 8.4 反渗透装置及其基本流程反渗透装置及其基本流程48ppt课件.一级一一级一段段的不同方式的不同方式一级一段连续式一级一段连续式一级一段循环式一级一段循环式可保证出水水质，但可保证出水水质，但水回收率低水回收率低可以提高水的回收率，可以提高水的回收率，但出水水质有可能下但出水水质有可能下降降49ppt课件.一级多段连续式一级多段连续式水回收率高，浓缩液量少，浓度高，有利于

41、回收水回收率高，浓缩液量少，浓度高，有利于回收其中的有用物质。但出水水质差。其中的有用物质。但出水水质差。50ppt课件.一级一级多段循环式多段循环式浓缩液浓度高，出水水质较好。浓缩液浓度高，出水水质较好。51ppt课件.二级五段连续式二级五段连续式第二级第二级第一级第一级52ppt课件.膜组件排列组合的原则：膜组件排列组合的原则：必须限制膜元件的最高进水流量（速）必须限制膜元件的最高进水流量（速）防止膜元件防止膜元件的压降过大，损坏膜元件。的压降过大，损坏膜元件。必须限制膜元件的最大透水流量（速）必须限制膜元件的最大透水流量（速）防止膜表防止膜表面污染速度加快。面污染速度加快。必须使浓水流量

42、大于最低浓水流量（速）必须使浓水流量大于最低浓水流量（速）减少浓减少浓差极化。差极化。最低浓水流量和浓水的最大防结垢浓度最低浓水流量和浓水的最大防结垢浓度系统的回系统的回收率。收率。为提高系统回收率，同时维持每个膜组件的进水流为提高系统回收率，同时维持每个膜组件的进水流量，每段压力容器的数量随水流方向递减，即系统量，每段压力容器的数量随水流方向递减，即系统呈多段锥形排列。呈多段锥形排列。53ppt课件.反渗透装置的配套件反渗透装置的配套件 高压泵：多级离心泵和柱塞泵（压水管路上设置止回高压泵：多级离心泵和柱塞泵（压水管路上设置止回阀和慢开阀阀和慢开阀)压力容器的选用：压力容器的选用：多用玻璃钢

43、，进水为端部和测部；设计压力：多用玻璃钢，进水为端部和测部；设计压力：1501800psi(1psi=6894.7Pa)54ppt课件.55ppt课件.管路：管路：高压管路采用不锈钢材料，海水高压管路采用不锈钢材料，海水：SS3161SS3161不锈钢或双相不锈钢或双相不锈钢不锈钢 ，苦咸水或自来水，苦咸水或自来水SS304SS304，低压管路产水管路，低压管路产水管路ABSABS、PVC-UPVC-U和和PVDFPVDF（超纯水）材料，大管径采用钢衬胶管和不锈（超纯水）材料，大管径采用钢衬胶管和不锈钢管。钢管。阀门：阀门：取样阀取样阀 在组件的进水、浓水和产水端在组件的进水、浓水和产水端流量

44、控制法流量控制法 在高压泵出口和浓水排放处在高压泵出口和浓水排放处止回阀止回阀 在高压泵出口，产水处设置止回阀在高压泵出口，产水处设置止回阀产水侧设置产水排放阀，柱塞泵需设安全阀产水侧设置产水排放阀，柱塞泵需设安全阀56ppt课件.仪表：仪表：测量仪表测量仪表 流量表、压力表、水质仪表、电导率、流量表、压力表、水质仪表、电导率、pHpH计、计、进水游离氯、进水温度等进水游离氯、进水温度等 控制仪表控制仪表 低压开关、高压开关、液位开关、报警开关低压开关、高压开关、液位开关、报警开关（高或低的（高或低的pHpH值报警、高温报警、残余氯高报警、计量箱液值报警、高温报警、残余氯高报警、计量箱液位报警

45、、流量报警和产水电导率报警）。位报警、流量报警和产水电导率报警）。57ppt课件.反渗透装置的辅助设备反渗透装置的辅助设备 停机冲洗系统：停机冲洗系统：对海水和高盐度苦咸水，设产水冲洗管路。原因是：对海水和高盐度苦咸水，设产水冲洗管路。原因是：静态的海水对不锈钢部件腐蚀，在停机时渗透回流，若无足静态的海水对不锈钢部件腐蚀，在停机时渗透回流，若无足够的产水补充将导致空气吸入而损坏，需设高位产水回路。够的产水补充将导致空气吸入而损坏，需设高位产水回路。对低度盐水，停机时用于处理水低压冲洗。对低度盐水，停机时用于处理水低压冲洗。清洗装置清洗装置 清洗箱、清洗泵和清洗箱、清洗泵和510um 510um

46、 过滤器。过滤器。能量回收装置：能量回收装置：涡轮机、各种旋转泵、正位移式压力交换装置和水利涡涡轮机、各种旋转泵、正位移式压力交换装置和水利涡轮增力器等轮增力器等58ppt课件.59ppt课件.60ppt课件.61ppt课件.62ppt课件.63ppt课件.一级一段反渗透装置一级一段反渗透装置64ppt课件.产水产水产水产水浓水浓水浓水浓水一级二段反渗透装置一级二段反渗透装置65ppt课件.二级三段反渗透装置二级三段反渗透装置66ppt课件.-第第第第 段膜两侧的渗透压差，段膜两侧的渗透压差，段膜两侧的渗透压差，段膜两侧的渗透压差，MPaMPaMPaMPa；-第第第第 段膜两侧的压力差，段膜两

47、侧的压力差，段膜两侧的压力差，段膜两侧的压力差，MPaMPaMPaMPa；-第第第第 段膜面积，段膜面积，段膜面积，段膜面积，m m m m2 2 2 2；-第第第第 段膜组件的产水水量，段膜组件的产水水量，段膜组件的产水水量，段膜组件的产水水量，m m m m3 3 3 3/h/h/h/h；6.6.反渗透装置的主要性能参数反渗透装置的主要性能参数(1)(1)(1)(1)产水量产水量产水量产水量(Qp)(Qp)(Qp)(Qp)式中式中式中式中:-膜的水渗透系数，膜的水渗透系数，膜的水渗透系数，膜的水渗透系数，m m m m3 3 3 3/（m m m m2 2 2 2hMPa)hMPa)hMP

48、a)hMPa)；67ppt课件.(2)(2)(2)(2)水的回收率水的回收率水的回收率水的回收率(recovery,Y)(recovery,Y)(recovery,Y)(recovery,Y)-给水流量，给水流量，给水流量，给水流量，m m m m3 3 3 3/h/h/h/h；-浓水流量，浓水流量，浓水流量，浓水流量，m m m m3 3 3 3/h/h/h/h；(3)(3)(3)(3)浓缩倍率浓缩倍率浓缩倍率浓缩倍率(cycles of concentration,CF)(cycles of concentration,CF)(cycles of concentration,CF)(cyc

49、les of concentration,CF)68ppt课件.(4)(4)(4)(4)脱盐率脱盐率脱盐率脱盐率(salt rejection,R)(salt rejection,R)(salt rejection,R)(salt rejection,R)或盐分透过率或盐分透过率或盐分透过率或盐分透过率SpSpSpSp中空纤维式中空纤维式中空纤维式中空纤维式卷式卷式卷式卷式-进水含盐量，进水含盐量，进水含盐量，进水含盐量，mg/Lmg/Lmg/Lmg/L；-浓水含盐量，浓水含盐量，浓水含盐量，浓水含盐量，mg/Lmg/Lmg/Lmg/L 。-产水含盐量，产水含盐量，产水含盐量，产水含盐量，mg

50、/Lmg/Lmg/Lmg/L；69ppt课件.8.5 8.5 反渗透给水水质指标反渗透给水水质指标(1)(1)淤塞指数（淤塞指数（silt density index,SDI)silt density index,SDI)或污染指数或污染指数FIFI：测定方法测定方法：将被测进料液压力升至将被测进料液压力升至0.21MPa0.21MPa，让水通过有效直，让水通过有效直径径42.7mm,42.7mm,孔径孔径0.45m0.45m的膜过滤器的膜过滤器,记录最初记录最初500mL500mL的进料的进料液的过滤时间液的过滤时间(t(t0 0),),继续过滤继续过滤15min15min后后,再记录再记录