反渗透制高纯水实验1.doc

一、实验目的1、熟悉反渗透制备纯水的工艺流程；2、掌握反渗透膜分离的操作技能；3、了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数。二、实验原理工业化应用的膜分离包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、渗透汽化（PV）和气体分离（GS）等。根据不同的分离对象和要求，选用不同的膜过程。 图1 膜的截留示意图反渗透（RO）技术是20世纪60年代发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术，它借助外加压力的作用使溶液中的溶剂透过半透膜而阻留某些溶剂，是一种分离、浓缩和提纯的有效手段。由于反渗透技术具有无项变、组件化、流程简单、操作方便、耗费低等特点，在诸多水处理中，反渗透被认为是最先进的方法之一，发展十分迅速，已广泛应用于海水、苦咸水淡化、工业污水处理、纯水和超纯水制备领域。反渗透膜通常认为是表面致密的无膜孔，可截留1-10A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通过性，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2，C反渗透a.渗透b.平衡纯水膜咸水纯水膜咸水咸水纯水膜如图（a）所示，半透膜将纯水与咸水分开，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，即渗透过程。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，此为制定温度下溶液的渗透压N。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，可迫使渗透反响，实现反渗透过程。在高于渗透压的压力作用下，咸水中的化学位升高，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。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。三、实验设备及工艺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，制备高纯水供实验特殊分析使用，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。（1）纯水制备流程离子交换超纯水反渗透脱盐20微米精滤自来水净水浓缩水系统允许压力范围为01.2Mpa，超过1.2MPa时，为保护膜组件及设备，压力保护器会切断输液泵电流。（2）反渗透制纯水实验装置流程图净水原水Pcp纯水P四、实验内容及操作步骤1、 实验内容： 记录不同操作压力下的浓缩液流速、透过液流速、出口纯水电阻值，比较不同操作压力与膜通量的关系。2、.注意事项： 增压泵启动时，请注意泵前管道充满液体，以防损坏。如发生上述现象，请立即切断电源。3、操作步骤：1、 开启房间自来水总阀。2、 接通自来水。3、 开泵。4、 系统约稳定20分钟，出口水质基本稳定（出水电阻率电导值不低于5 Mcm），记录纯水电阻值，同时记录浓缩液、透过液流量，计算回收率；5、 在0.51Mpa内改变膜出口阀门开度，调节系统操作压力。6、 待系统稳定后，记录不同压力下纯水电阻值，浓缩液、透过液流量。7、 开启离子交换树脂，制备超纯水，出水电导值不低于8 M，最好达到12 M。8、 停车时，先关闭输液泵及总电源，随后关闭自来水进水。五、实验数据处理给水流速 Qf=Qb+Qt纯水回收率Qf、Qb、Qt分别表示平均给水流量、浓缩液流量速、透过液流速；N表示纯水回收率膜通量 通常用单位时间内通过单位膜面积的透过物Jw表示， J 透过速率，m3/(h)或 kg/(h)； V透过组分的体积或质量，m3或kg；S1，2521型反渗透膜的有效面积为1.1；t 操作时间，h。 实验中测定的是两支膜的膜通量。操作压力： 0.4MPa 原料水电导率： 106.9 us/cm 室温： 22.3C 一定压力下去离子水的回收率序号浓缩液流量Qbml/s透过液流量Qtml/s回收率N/%出口纯水电导率us/cm179.410.611.89.70281.410.811.79.26高纯水在不同压力P下的膜通量Jw序号操作压力/MPa透过液流量ml/s膜通量Jw ml/(s)出口纯水电阻Mcm10.513.05.914.1220.717.77.79.4830.922.610.38.23由曲线图可以看出，随着操作压力的增大，膜通量增大，透过液流量增大。原料水中的杂质无法透过渗透膜，所以透过液的电阻相对浓缩液来说很小。六、误差分析在相同操作压力下，浓缩液的流量增大，相对的透过液的流量减少，出口纯水的电阻接近于0Mcm。在读取电导率时，由于仪器本身自带的测量仪器显示的量程比较大，所以超纯水的电导率几乎为0，但用外部的电导率仪测时是有较小的电导率的，