膜法处理废水 ppt课件

1、 膜分别法膜分别法 (Membrane Separation Processes) 用一张特殊制造的、具有选择透过性用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜分别膜，在外力推进下对双组能的薄膜分别膜，在外力推进下对双组分或多组分溶质和溶剂进展分别、提纯、浓分或多组分溶质和溶剂进展分别、提纯、浓缩的方法，统称为膜分别法。膜分别可用于缩的方法，统称为膜分别法。膜分别可用于液相和气相，对液相分别，可以用于水溶液液相和气相，对液相分别，可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系等。其他微粒的水溶液体系等。膜分别过程的推进力有两类：膜分别

2、过程的推进力有两类：借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动；借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动；以化学电位差为推进力，物质发生由高位向低位的流以化学电位差为推进力，物质发生由高位向低位的流动。动。推推 动动 力力膜膜 过过 程程压力差压力差反渗透，超滤，微滤，气体反渗透，超滤，微滤，气体分离分离电位差电位差电渗析电渗析浓度差浓度差扩散渗析、控制释放扩散渗析、控制释放浓度差（分压差）浓度差（分压差）渗透气化渗透气化浓度差加化学反应浓度差加化学反应液膜，膜传感器液膜，膜传感器a a膜分别过程不发生相变，因此能量转化的效率高。膜分别过程不发生相变，因此能量转化的效率高。例如在如今的各种海水淡

3、化方法中反浸透法能耗最例如在如今的各种海水淡化方法中反浸透法能耗最低；低；b b膜分别过程在常温下进展，因此特别适于对热敏膜分别过程在常温下进展，因此特别适于对热敏性物料，假设汁、酶、药物等的分别、分级和浓缩；性物料，假设汁、酶、药物等的分别、分级和浓缩；c c安装简单，操作简单，控制、维修容易，且分别安装简单，操作简单，控制、维修容易，且分别效率高。与其它水处置方法相比，具有占地面积小、效率高。与其它水处置方法相比，具有占地面积小、适用范围广、处置效率高等特点；适用范围广、处置效率高等特点；d d由于目前膜的本钱较高，所以膜分别法投资较高，由于目前膜的本钱较高，所以膜分别法投资较高，有些膜对

4、酸或碱的耐受才干较差。所以目前膜分别有些膜对酸或碱的耐受才干较差。所以目前膜分别法在水处置中普通用于回收废水中的有用成分或水法在水处置中普通用于回收废水中的有用成分或水的回用途置。的回用途置。 3 3膜分别法的分类膜分别法的分类 膜分别法的种类很多，现已运用的膜过程有反膜分别法的种类很多，现已运用的膜过程有反浸透、纳滤、超滤、微滤、分散渗析、电渗析、浸透、纳滤、超滤、微滤、分散渗析、电渗析、气体分别、浸透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏气体分别、浸透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏等。目前，在废水处置中常用的有分散渗析、电等。目前，在废水处置中常用的有分散渗析、电渗析、反浸透、超滤等四种膜分别技术。渗

5、析、反浸透、超滤等四种膜分别技术。 废水处置中几种常用膜分别法的特点如下表所示。废水处置中几种常用膜分别法的特点如下表所示。 膜过程膜过程推动力推动力传质机理传质机理透过物及其透过物及其尺寸尺寸截留物截留物膜类型膜类型电渗析电渗析电位差电位差离子选择性离子选择性透过透过溶解性无机溶解性无机物物非电解质非电解质大分子大分子离子交离子交换膜换膜反渗透反渗透压力差压力差2-10MPa溶剂的扩散溶剂的扩散水或溶剂水或溶剂溶质、盐、溶质、盐、SS非对称非对称膜膜超过滤压力差0.1-10.MPa筛滤及表面作用水、盐及低分子有机物胶体大分子、不容有机物非对称膜渗析渗析浓度差浓度差溶质的扩散溶质的扩散低分子物

6、质、低分子物质、离子离子溶剂溶剂非对称非对称膜膜液膜液膜化学反应化学反应和浓度差和浓度差反应促进和反应促进和扩散扩散电解质离子电解质离子溶剂（非溶剂（非电解质电解质液膜液膜1化学化学/染料工业染料工业活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收催化剂与贵金属的回收利用催化剂与贵金属的回收利用脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反响中液体的分别、纯化脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反响中液体的分别、纯化甘油甘油/己内酰胺己内酰胺/苯苯/染料活性剂等有机化工原料的回收染料活性剂等有机化工原料的回收汽车汽

7、车/仪表及其它工业涂漆的浓缩回收仪表及其它工业涂漆的浓缩回收2食品食品/饮料工业饮料工业啤酒啤酒/果酒果酒/黄酒黄酒/葡萄酒的澄去除菌过滤葡萄酒的澄去除菌过滤苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的澄去除菌过滤苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的澄去除菌过滤苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的脱水浓缩苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的脱水浓缩葡萄酒葡萄酒/果酒果酒/茶茶/咖啡芬香气味的浓缩保管咖啡芬香气味的浓缩保管豆蛋白豆蛋白/乳清蛋白乳清蛋白/白蛋白白蛋白/单糖单糖/多糖溶液的廓清与浓缩多糖溶液的廓清与浓缩乳清、奶酶及其他乳品

8、的廓清、脱盐与浓缩乳清、奶酶及其他乳品的廓清、脱盐与浓缩蔬菜抽提汁蔬菜抽提汁/西红柿汁的脱水浓缩西红柿汁的脱水浓缩3制药制药/生物工程生物工程抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶等发酵液的澄去除菌过抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶等发酵液的澄去除菌过滤滤抗生素、维生素、有机酸、氨基酸等发酵液的蛋白剔除抗生素、维生素、有机酸、氨基酸等发酵液的蛋白剔除酶、蛋白质、多糖制备过程中细胞碎片的剔除酶、蛋白质、多糖制备过程中细胞碎片的剔除抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、酶、多糖、蛋白质的纯化抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、酶、多糖、蛋白质的纯化与浓缩与浓缩6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗

9、生素的脱盐浓缩及其他半合成抗生素的脱盐浓缩中成药、保健品口服液的澄去除菌过滤中成药、保健品口服液的澄去除菌过滤动物血浆、血清的浓缩精制动物血浆、血清的浓缩精制其他相关的脱盐浓缩、澄去除菌、蛋白剔除、细胞搜集等分别其他相关的脱盐浓缩、澄去除菌、蛋白剔除、细胞搜集等分别过程过程4空气过滤空气过滤喷雾枯燥过程中染料、抗生素、奶粉等的回收喷雾枯燥过程中染料、抗生素、奶粉等的回收电池厂金属镉、氧化铅粉尘的搜集电池厂金属镉、氧化铅粉尘的搜集粉碎过程中磷酸盐、氧化镁、二氧化钛、碳粉、水泥、碳酸粉碎过程中磷酸盐、氧化镁、二氧化钛、碳粉、水泥、碳酸钙的回收钙的回收包装过程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收包装过程

10、中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收枯燥过程中枯燥过程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收合成氨尾气中氢气的回收利用合成氨尾气中氢气的回收利用其他一切有关的粉尘搜集及空气除尘过程其他一切有关的粉尘搜集及空气除尘过程5水处置水处置饮用纯水太空水的制备饮用纯水太空水的制备医药工业中注射用水医药工业中注射用水/洗瓶水及其他无菌水的制备洗瓶水及其他无菌水的制备电子工业中超纯水的制备电子工业中超纯水的制备火力发电厂锅炉补给水的制备火力发电厂锅炉补给水的制备饮料与化装品工业中产品配方用水的制备饮料与化装品工业中产品配方用水的制备制造业中终端洗涤水的制备制造业中终端洗涤水的制

11、备饮用水纯化饮用水纯化/苦碱水脱盐苦碱水脱盐/海水淡化海水淡化废水循环与再生利用零排放废水循环与再生利用零排放BOD/COD的最小化的最小化渣滓填埋场渗出水的浓缩处置渣滓填埋场渗出水的浓缩处置染料、颜料、油漆、含油废水的处置染料、颜料、油漆、含油废水的处置纸浆与造纸废水的处置及木素磺酸盐的回收纸浆与造纸废水的处置及木素磺酸盐的回收金属、食品、皮革、农药和除草剂废水的处置金属、食品、皮革、农药和除草剂废水的处置纺织印染废水的处置及丝光废水的回收利用纺织印染废水的处置及丝光废水的回收利用三、分散渗析三、分散渗析diffusion dialysisdiffusion dialysis1、渗析：把水溶

12、液中溶质透过半透膜而溶质、渗析：把水溶液中溶质透过半透膜而溶质被截留的景象称为渗析。被截留的景象称为渗析。半透膜：起渗析作用的薄膜，对溶质具有选择性。半透膜：起渗析作用的薄膜，对溶质具有选择性。半透膜的开展：半透膜的开展：动物的膀胱膜、肠膜、羊皮纸；动物的膀胱膜、肠膜、羊皮纸；离子交换膜：阳离子交换膜、阴离子交换膜离子交换膜：阳离子交换膜、阴离子交换膜2、分散渗析的原理、分散渗析的原理利用离子交换膜的选择透过性，以浓度差利用离子交换膜的选择透过性，以浓度差为推进力来实现酸与盐或者碱与酸的分别。为推进力来实现酸与盐或者碱与酸的分别。分散渗析回收酸原理表示图分散渗析回收酸原理表示图(1) (1)

13、原液室；原液室；(2) (2) 回收液室；回收液室；A A 阴离子阴离子交换膜交换膜残液残液 / 渗析液渗析液H2O回收液回收液 / 分散液分散液废酸液废酸液A21H+ H+SO42-H+H+SO42-Fe2+SO42-v 分散渗析法回收酸的原理分散渗析法回收酸的原理为原液室，为回收室，为原液室，为回收室，向室自下而上引入料液向室自下而上引入料液(H2SO4(H2SO4和和FeSO4FeSO4的混合液的混合液) )，另向室自上而下引入水流。另向室自上而下引入水流。由于室中的酸及盐的浓度由于室中的酸及盐的浓度较大，其中的较大，其中的Fe2Fe2、H H、SO42-SO42-均有向室分散的趋均有向

14、室分散的趋势，因阴离子交换膜对离子势，因阴离子交换膜对离子具有选择透过性，只允许阴具有选择透过性，只允许阴离子离子SO42-SO42-经过而不让阳离经过而不让阳离子透过，所以子透过，所以Fe2Fe2遭到阴遭到阴膜的阻挠而不能进入室，膜的阻挠而不能进入室，而而H H那么因性质特殊，其那么因性质特殊，其水合离子半径小，迁移速度水合离子半径小，迁移速度快，也能跟随快，也能跟随SO42-SO42-一同进一同进入室，以坚持溶液的电中入室，以坚持溶液的电中性。这样，室中的性。这样，室中的H2SO4H2SO4就不断分散进入就不断分散进入(2)(2)室，而室，而FeSO4FeSO4被阻挠在室中，从被阻挠在室中

15、，从而实现了酸与盐的分别。而实现了酸与盐的分别。 3、优缺陷：、优缺陷：优点：能耗小，设备构造简单，操作方便，优点：能耗小，设备构造简单，操作方便，不需求对膜进展酸碱再生，分别过程中不需求对膜进展酸碱再生，分别过程中不需求参与其它化学药剂。不需求参与其它化学药剂。缺陷渗析速度慢，分别效率低。缺陷渗析速度慢，分别效率低。4、运用：、运用：在生物医学上的运用最为广泛，主要的用在生物医学上的运用最为广泛，主要的用途是血液渗析法又称为人工肾，此途是血液渗析法又称为人工肾，此外还有人工肺。外还有人工肺。在工业方面的运用在工业方面的运用从钢铁工业酸洗废液中回收硫酸及在其它从钢铁工业酸洗废液中回收硫酸及在其

16、它废酸液中回收硝酸等；废酸液中回收硝酸等；从化工厂人造丝浆压液中回收从化工厂人造丝浆压液中回收NaOH四、电渗析四、电渗析electrodialysiselectrodialysis，简称，简称ED ED 1 1电渗析的根本原理电渗析的根本原理 电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推进电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推进力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性选择透过性( (即阳膜只允许阳离子经过，阴膜只允即阳膜只允许阳离子经过，阴膜只允许阴离子经过，而使溶液中的溶质与水分别的一许阴离子经过，而使溶液中的溶质与水分别的一种物理化

17、学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精种物理化学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。制和提纯的一种膜过程。+阳极阳极阴极阴极Cl-Na阳膜阳极室阳极室Cl-Cl-Cl-NaNaCl-NaNaCl-Cl-NaNa浓缩室淡化室淡化室浓缩室阴极室阴极室阴膜阳膜阴膜v 电渗析过程原理图电渗析过程原理图222CleClHOHOH22OHOeOH22244HClOHClOHCl22OHHeOH22222NaOHOHNa2 2离子交换膜离子交换膜离子交换膜具有与离子交换树脂一样的离子交换膜具有与离子交换树脂一样的组成，含有活性基团和能使离子透过的组成，含有活性基团和能使离子透过的细孔。常用

18、的离子交换膜按其选择透过细孔。常用的离子交换膜按其选择透过性可分为阳膜、阴膜、复合膜等数种。性可分为阳膜、阴膜、复合膜等数种。阳膜阳膜(cationexchangemembrane)含含有阳离子交换基团，在水中交换基团发有阳离子交换基团，在水中交换基团发生离解，使膜上带有负电，能排斥水中生离解，使膜上带有负电，能排斥水中的阴离子，吸引水中的阳离子并使其经的阴离子，吸引水中的阳离子并使其经过。过。阴膜阴膜(anionexchangemembrane)含有阴离子交换基含有阴离子交换基团，在水中离解出阴离子，使团，在水中离解出阴离子，使膜上带正电，吸引阴离子并使膜上带正电，吸引阴离子并使其经过。其经

19、过。复合膜复合膜由一面阳膜和一复合膜复合膜由一面阳膜和一面阴膜其间夹一层极薄的网布面阴膜其间夹一层极薄的网布做成，具有方向性的电阻。当做成，具有方向性的电阻。当阳膜面朝向阴极，阴膜面朝向阳膜面朝向阴极，阴膜面朝向阳极时，正、负离子都不能透阳极时，正、负离子都不能透过膜，显示出很高的电阻。当过膜，显示出很高的电阻。当膜的朝向与上述相反时，膜电膜的朝向与上述相反时，膜电阻降低，膜两侧相应的离子进阻降低，膜两侧相应的离子进入膜中。入膜中。 离子交换膜是一种由高分子资料制成的具有离子交换基团离子交换膜是一种由高分子资料制成的具有离子交换基团的薄膜，其所以具有选择透过性主要是由于膜上孔隙和膜上的薄膜，其

20、所以具有选择透过性主要是由于膜上孔隙和膜上离子基团的作用。离子基团的作用。 膜上孔隙的作用是，在膜的高分子键之间有一足够大的孔膜上孔隙的作用是，在膜的高分子键之间有一足够大的孔隙，以包容离子的进出和经过。是离子经过膜的大门和通道。隙，以包容离子的进出和经过。是离子经过膜的大门和通道。 膜上离子基团的作用是，在膜的高分子链上，衔接着一些膜上离子基团的作用是，在膜的高分子链上，衔接着一些可以发生解离作用的活性基团。在水溶液中，膜上的活性基可以发生解离作用的活性基团。在水溶液中，膜上的活性基因会发生解离作用，解离所产生的离子因会发生解离作用，解离所产生的离子(或称反离子进入溶或称反离子进入溶液。于是

21、，在膜上就留下了带有一定电荷的固定基团。存在液。于是，在膜上就留下了带有一定电荷的固定基团。存在于膜微孔中的带一定电荷的固定基团，好比在一条狭长的通于膜微孔中的带一定电荷的固定基团，好比在一条狭长的通道中设立的一个个关卡或道中设立的一个个关卡或“警卫，以鉴别和选择经过的离子。警卫，以鉴别和选择经过的离子。留意：离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是起留意：离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是起离子选择透过性作用。离子选择透过性作用。离子交换膜功能表示图离子交换膜功能表示图 3 3、电渗析器、电渗析器 电渗析器由膜堆、极区电渗析器由膜堆、极区和夹紧安装三部分组成。膜堆和夹紧安装三部

22、分组成。膜堆位于电渗析器的中部，由阳膜、位于电渗析器的中部，由阳膜、浓或淡水室隔板、阴膜、浓或淡水室隔板、阴膜、淡浓水室隔板交替陈列成淡浓水室隔板交替陈列成浓水室和淡水室。极区位于膜浓水室和淡水室。极区位于膜堆两侧，包括电极、极水框和堆两侧，包括电极、极水框和维护室，其作用是供应电渗析维护室，其作用是供应电渗析器直流电，将原水导入膜堆的器直流电，将原水导入膜堆的配水孔，将淡水和浓水排出电配水孔，将淡水和浓水排出电渗析器，并通入和排出极水。渗析器，并通入和排出极水。压紧安装由盖板和螺杆组成，压紧安装由盖板和螺杆组成，其作用是将极区和膜堆组成不其作用是将极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体，可采用漏

23、水的电渗析器整体，可采用压板和螺栓拉紧，也可采用液压板和螺栓拉紧，也可采用液压压紧。压压紧。 电渗析器的组装依其运电渗析器的组装依其运用不同而有所不同。其用不同而有所不同。其组装的情况是用级和段组装的情况是用级和段来表示的。来表示的。级：一对正、负电极之级：一对正、负电极之间的膜堆称为一级。间的膜堆称为一级。段：具有同一水流方向段：具有同一水流方向的并联膜堆称为一段。的并联膜堆称为一段。电渗析器的组装表示图电渗析器的组装表示图2 2电渗析器的级与段电渗析器的级与段一级一段一级一段一级两段一级两段两级一段两级一段两级两段两级两段一对正、负电极之间的膜堆称为一级一对正、负电极之间的膜堆称为一级具有

24、同一水流方向的并联膜堆称为一段具有同一水流方向的并联膜堆称为一段3实践运实践运用的电渗析器用的电渗析器 4 4、电渗析在废水处置中的运用、电渗析在废水处置中的运用 目前，电渗析在废水处置实际中运用最普遍的有：目前，电渗析在废水处置实际中运用最普遍的有： 造纸工业废水处置，利用电渗析法处置造纸工业的造纸工业废水处置，利用电渗析法处置造纸工业的亚硫酸纸浆废液和洗浆废水及碱法造纸黑液，从中亚硫酸纸浆废液和洗浆废水及碱法造纸黑液，从中回收化学药品，已得到工业运用。回收化学药品，已得到工业运用。 从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠。从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠。 从酸洗废液中制取硫酸和沉淀重金属离子。从酸

25、洗废液中制取硫酸和沉淀重金属离子。 电镀废水和废液处置，含电镀废水和废液处置，含Cd2+Cd2+、Cu2+Cu2+、Ni2+Ni2+、Zn2+Zn2+、Cr6+Cr6+等重金属离子和氰化物的电镀废水都适宜用电等重金属离子和氰化物的电镀废水都适宜用电渗析法处置，其中运用最成熟的是含镍废水处置。渗析法处置，其中运用最成熟的是含镍废水处置。 从放射性废水中分别放射性元素，然后将其浓缩液从放射性废水中分别放射性元素，然后将其浓缩液掩埋。掩埋。 五、反浸透五、反浸透RORO Reverse Osmosis Reverse Osmosis1 1、概述、概述2 2、反浸透根本原理、反浸透根本原理3 3、反浸

26、透膜及其透过机理、反浸透膜及其透过机理4 4、反浸透安装、反浸透安装5 5、反浸透工艺流程、反浸透工艺流程1 1、概述、概述 反浸透是一项高新膜分别技术，其孔径很小，大都反浸透是一项高新膜分别技术，其孔径很小，大都101010 1010 1010A10A，它能去除滤液中的离子范围和分，它能去除滤液中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。它已广泛子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。它已广泛用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、饮用蒸馏用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、饮用蒸馏水、太空水的消费，还运用于生物、医学工程。水、太空水的消费，还运用于生物、医学工程。 特点特点

27、常温条件下，可以对溶质和水进展分别或浓缩，因此能常温条件下，可以对溶质和水进展分别或浓缩，因此能耗低；耗低； 杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质；杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质； 较高的水回用率；较高的水回用率； 分别安装简单，容易操作和维修。分别安装简单，容易操作和维修。处置。处置。 浸透和反浸透原理表示图浸透和反浸透原理表示图半透膜半透膜开场时两边液开场时两边液面一样面一样由于浓度差存在，半透膜由于浓度差存在，半透膜又不允许溶质经过，所以又不允许溶质经过，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，产生浸透压面升高，产生浸透压在浓水边加压，当压在浓水边加

28、压，当压力超越浸透压时，那力超越浸透压时，那么水透过半透膜，即么水透过半透膜，即反浸透，实现净化过反浸透，实现净化过程。程。 一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为半透膜。当一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为半透膜。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，这种景象叫做浸透。一侧流动，这种景象叫做浸透。此此H H称为该溶液的浸透压称为该溶液的浸透压 。=iRTc

29、假设在溶液的液面上再施加一个大于假设在溶液的液面上再施加一个大于 的压力的压力P时，溶剂将时，溶剂将与原来的浸透方向相反，开场从溶液向溶剂一侧流动，这就是与原来的浸透方向相反，开场从溶液向溶剂一侧流动，这就是所谓的反浸透。所谓的反浸透。 凡基于此原理所进展的浓缩或纯化溶液的分别方法，普通凡基于此原理所进展的浓缩或纯化溶液的分别方法，普通称之为反浸透工艺。称之为反浸透工艺。 反浸透是浸透的一种反向迁移运动，它主要是在压力推进反浸透是浸透的一种反向迁移运动，它主要是在压力推进下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的济剂与溶质分开。下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的济剂与溶质分开。3 3反浸透膜及

30、其透过机理反浸透膜及其透过机理1 1对反浸透膜的性能要求对反浸透膜的性能要求选择性好，单位膜面积上透水量大，脱盐选择性好，单位膜面积上透水量大，脱盐率高；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；微生物侵蚀，耐水解、辐射和氧化；构造均匀一致，尽能够地薄，寿命长，本构造均匀一致，尽能够地薄，寿命长，本钱低。钱低。2 2反浸透膜的分类反浸透膜的分类按成膜资料可分为有机膜和无机高聚物膜；按成膜资料可分为有机膜和无机高聚物膜；按膜的外形可分为平板状、管状、中空纤按膜的外形

31、可分为平板状、管状、中空纤维状膜；维状膜；按膜构造可分为多孔性和致密性膜，或对按膜构造可分为多孔性和致密性膜，或对称牲称牲( (均匀性均匀性) )和不对称性和不对称性( (各向异性各向异性) )构造构造膜；膜；按运用对象可分为海水淡化用的海水膜、按运用对象可分为海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于废水处置、分咸水淡化用的咸水膜及用于废水处置、分别提纯等的膜。别提纯等的膜。 膜的构造膜的构造醋酸纤维素是没有剧烈氢键的无定形链状高分醋酸纤维素是没有剧烈氢键的无定形链状高分子化合物。子化合物。制膜过程是将其溶解在丙酮中并参与甲酰胺作制膜过程是将其溶解在丙酮中并参与甲酰胺作添加剂，经混合调制、

32、过滤、铸塑成型，然添加剂，经混合调制、过滤、铸塑成型，然后再经蒸发、冷水浸渍、热处置，即可得到后再经蒸发、冷水浸渍、热处置，即可得到醋酸纤维素醋酸纤维素 (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l00l00250250mm。这种膜有不对称构造，外表构造致密，这种膜有不对称构造，外表构造致密，孔隙很小，通称为表皮层或致密层、活孔隙很小，通称为表皮层或致密层、活化层；下层构造较疏松，孔隙较大，通化层；下层构造较疏松，孔隙较大，通称为多孔层或支撑层。表示称为多孔层

33、或支撑层。表示CACA膜是被水充分溶胀了的凝胶体。由于膜是被水充分溶胀了的凝胶体。由于铸膜液中的一切添加剂及溶剂在制膜过铸膜液中的一切添加剂及溶剂在制膜过程中先后被除去，膜中仅含水分。链接程中先后被除去，膜中仅含水分。链接醋酸纤维素膜的构造表示图99表皮层，孔径表皮层，孔径8101010m过渡层，孔径过渡层，孔径2001010m多孔层，孔径多孔层，孔径100040001010m1%显显微微镜镜下下膜膜的的照照片片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，其中表皮层只含，其中表皮层只含10102020，且主，且主要是以氢键方式结合的所谓一级结合水和要是以氢

34、键方式结合的所谓一级结合水和少量的二级结合水。少量的二级结合水。多孔层中除上述两种结合水外，较大的孔多孔层中除上述两种结合水外，较大的孔隙中还充溢着毛细管水，此层中含水率较隙中还充溢着毛细管水，此层中含水率较高。高。正由于膜中存在这几种不同性质的水，决正由于膜中存在这几种不同性质的水，决议了议了CACA膜具有良好的脱盐性能和适宜的透膜具有良好的脱盐性能和适宜的透水性能。水性能。膜必需保管在水中。膜必需保管在水中。 CA CA膜的性质膜的性质a a膜的方向性：膜的方向性：由于由于CACA膜是一种不对称膜，因膜是一种不对称膜，因此，在进展反浸透时，必需此，在进展反浸透时，必需坚持表层与待处置的溶液

35、或坚持表层与待处置的溶液或废水接触，而决不能倒置，废水接触，而决不能倒置，否那么达不四处置的目的。否那么达不四处置的目的。b b选择透过性：选择透过性：CACA膜对无机电解质和有机物具膜对无机电解质和有机物具有选择透过性。有选择透过性。对电解质，离子价越高，或同价离子水合对电解质，离子价越高，或同价离子水合半径越大，那么脱除效果越好。半径越大，那么脱除效果越好。阳离子的脱除顺序为：阳离子的脱除顺序为：Sr2+Ba2+Li+Na+ K+Sr2+Ba2+Li+Na+ K+。阴离子的脱除。阴离子的脱除顺序为：柠檬酸根顺序为：柠檬酸根 酒石酸根酒石酸根SO42-SO42-CH3COO-Cl-Br-NO

36、3-I-SCN-CH3COO-Cl-Br-NO3-I-SCN-。对有机物，普通是水溶性好的、非解离性对有机物，普通是水溶性好的、非解离性的、分子量小的脱除效果较差。而解离性的、分子量小的脱除效果较差。而解离性大的、分子量大于大的、分子量大于200200的有机物，那么脱的有机物，那么脱除效果较好。对同一类有机物，随分子量除效果较好。对同一类有机物，随分子量增大，脱除效率添加。对同分子量有机物，增大，脱除效率添加。对同分子量有机物，随分子支链的添加，脱除效果变得更好。随分子支链的添加，脱除效果变得更好。c c压密效应：压密效应：CACA膜在压力作用下，外观厚度普通减膜在压力作用下，外观厚度普通减少

37、少25255050，同时，透水性及对，同时，透水性及对溶质的脱除率也相应降低，这种景溶质的脱除率也相应降低，这种景象称为膜的压密效应。这种塑性变象称为膜的压密效应。这种塑性变形是不可逆的，因此膜的性能在压形是不可逆的，因此膜的性能在压力消逝后不会恢复。力消逝后不会恢复。d d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，水解速率膜是一种酯，易于水解，水解速率与与pHpH值和水的温度有关。普通在碱值和水的温度有关。普通在碱性介质中的水解速率比在酸性介质性介质中的水解速率比在酸性介质中大，在中大，在pH4.5pH4.55.25.2时最低。时最低。3 3反浸透

38、膜的透过机理反浸透膜的透过机理1 1氢键实际氢键实际该实际以为，水透过膜是由于水分子和膜的活该实际以为，水透过膜是由于水分子和膜的活化点构成氢键及断开氢键的过程。化点构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，化点缔合，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，解离出来的水分子继续和下一个活化点缔合，又解离出下一个结合水。又解离出下一个结合水。水分子经过一连串的缔合解离过程，依次从水分子经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，直至分开一个活化点转移

39、到下一个活化点，直至分开表皮层，进入多孔层。表皮层，进入多孔层。2)2)优先吸附毛细管流实际优先吸附毛细管流实际该实际把反浸透膜看作一种微细多孔构造该实际把反浸透膜看作一种微细多孔构造物质，它有选择性吸附水分子而排斥溶物质，它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性。质分子的化学特性。当水溶液同膜接触时，膜外表优先吸附水当水溶液同膜接触时，膜外表优先吸附水分子，在界面上构成一层不含溶质的纯分子，在界面上构成一层不含溶质的纯水分子层，其厚度视界面性质而异，或水分子层，其厚度视界面性质而异，或为单分子层或为多分子层。为单分子层或为多分子层。在外压作用下，界面水层在膜孔内产生毛在外压作用下，界面水

40、层在膜孔内产生毛细管流延续地透过膜。细管流延续地透过膜。3 3溶解溶解- -分散机理分散机理 溶剂与溶质透膜的机理是溶剂与溶质透膜的机理是由于溶剂与溶质在膜中的溶解，由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差的推进力下，然后在化学位差的推进力下，从膜的一侧向另一侧进展分散，从膜的一侧向另一侧进展分散，直至透过膜。直至透过膜。 工业消费中运用的膜分别设备是由工业消费中运用的膜分别设备是由多个构造一样的单个安装组合而成多个构造一样的单个安装组合而成的，普通把构成设备的一样的安装的，普通把构成设备的一样的安装称为膜组件称为膜组件membrane modulemembrane module。反浸透膜组

41、件有板框式反浸透膜组件有板框式plate and plate and frame)frame)、管式、管式(tubular modules)(tubular modules)、螺旋卷式螺旋卷式(spirals wound)(spirals wound)和中空纤和中空纤维式维式(hollow fiber)(hollow fiber)等四种。等四种。四种反浸透安装的性能及操作特点四种反浸透安装的性能及操作特点 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

42、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1 1板框式反浸透膜组件板框式反浸透膜组件装配图装配图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任板框式膜组件任务过程表示图务过程表示图特点：构造简单，体积特点：构造简单，体积比管式的小。比管式的小。缺陷：缺陷：装卸复装卸复杂，单杂，单位体积位体积膜外表膜外表积小。积小。2 2管式反浸透膜组件管式反浸透膜组件管式膜组件又分为内压式和外压式内压式管式膜组件

43、的内部构造表示图内压式管式膜组件的内部构造表示图特点特点: 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。 能耐高压，可以能耐高压，可以处置高粘度的原水。处置高粘度的原水。 缺陷是膜的有效缺陷是膜的有效面积小，安装体积面积小，安装体积大，而且两端要较大，而且两端要较多的结合安装。多的结合安装。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束式外压式膜组件束式外压式膜组件 1 1档圈；档圈；2 2集水密封环；集水密封环；3 3聚氯乙烯烧结板；聚氯乙烯烧结板；4 4锥形多孔橡胶塞；锥形多孔橡胶塞；5 5密封管接头；密封管接头；6 6进水进水口；口；7 7壳体；壳

44、体；8 8橡胶胆；橡胶胆；9 9出水口；出水口；1010膜膜元件；元件；1111网套；网套；1212O O形密封圈；形密封圈；1313档圈槽；档圈槽；1414淡水出口淡水出口3 3螺旋卷式反浸透膜组件螺旋卷式反浸透膜组件密封密封密封密封密封密封螺旋卷式膜组件一个膜叶构造表示图螺旋卷式膜组件一个膜叶构造表示图多孔透水资料多孔透水资料膜，上下两层膜，上下两层膜叶膜叶透水网状资料透过水透过水浓浓水水进进水水螺旋卷式膜组件组合表示图螺旋卷式膜组件组合表示图膜组件的组装表示图膜组件的组装表示图进进水水口口耐压耐压容器容器衔衔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工工业业运运用用

45、的的反反浸浸透透安安装装工业工业运用运用的反的反浸透浸透安装安装的膜的膜组件组件之间之间的衔的衔接接螺旋卷式反溶透安装的特点：螺旋卷式反溶透安装的特点：构造紧凑，单位容积的膜面积大。构造紧凑，单位容积的膜面积大。处置才干高，占地面积小，操作方处置才干高，占地面积小，操作方便。便。缺陷是不能处置含有悬浮物的液体，缺陷是不能处置含有悬浮物的液体，原水流程短，压力损失大，浓水难原水流程短，压力损失大，浓水难于循环以及密封长度大，清洗、维于循环以及密封长度大，清洗、维修不方便，易堵塞。修不方便，易堵塞。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50

46、20050200m m，内径，内径25254242m m。将数万至数十万根中空纤维制成膜束，膜将数万至数十万根中空纤维制成膜束，膜束外侧覆以维护性格网，内部中间放置供束外侧覆以维护性格网，内部中间放置供分配原水用的多孔管，膜束两端用环氧树分配原水用的多孔管，膜束两端用环氧树脂加固。脂加固。将其一端切断，使纤维膜呈开口状，并在将其一端切断，使纤维膜呈开口状，并在这一侧放置多孔支撑板。将整个膜束装在这一侧放置多孔支撑板。将整个膜束装在耐压筒内。耐压筒内。中空纤维反浸透组件简图中空纤维反浸透组件简图 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水出口淡水出口淡水出口密封密封中空纤维膜中空纤

47、维膜外径外径50200内径内径2542密封密封耐压容器耐压容器4 4中空纤维式反浸透膜组件中空纤维式反浸透膜组件中空纤维为U形的膜组件中空纤维式膜组件的特点：中空纤维式膜组件的特点：单位体积膜外表积大。单位体积膜外表积大。制造和安装简单，不需求支撑物。制造和安装简单，不需求支撑物。缺陷是不能用于处置含有悬浮物的缺陷是不能用于处置含有悬浮物的废水，预处置必需经过滤处置。废水，预处置必需经过滤处置。难以发现损坏的膜。难以发现损坏的膜。反浸透工艺普通包括预处置和膜分反浸透工艺普通包括预处置和膜分别两部分。别两部分。预处置可以用物理化学法，也可以预处置可以用物理化学法，也可以用化学法。用化学法。所采取

48、的预处置方法与原水的物理、所采取的预处置方法与原水的物理、化学性质及生物学特性有关，还与化学性质及生物学特性有关，还与膜安装的构造有关。膜安装的构造有关。制定工艺流程应思索的要素：制定工艺流程应思索的要素：对溶液的分别有不同的质量要求。对溶液的分别有不同的质量要求。膜元件的运用寿命。膜元件的运用寿命。反浸透工艺中的级与段：反浸透工艺中的级与段：段段concentratestaging)：指膜组件：指膜组件的浓缩液的浓缩液(浓水浓水)流到下一组膜组件处置。流到下一组膜组件处置。流经流经n组膜组件，即称为组膜组件，即称为n段。段。级级(permeatestaging)：指膜组件的产：指膜组件的产品水再经下一组膜组件处置。透过液品水再经下一组膜组件处置。透过液产品水经产品水经n次膜组件处置，称为次膜组件处置，称为n级。级。一级一段的不同方式一级一段延续式一级一段延续式一级一段循环式一级一段循环式可保证出水水质，可保证出水水质，但水回收率低但水回收率低可以提高水的回收可以提高水的回收率，但出水水质有率，但出水水质有能够下降能够下降一级多段延续式一级多段延续式水回收率高，浓缩液量少，浓度高，有利水回收率高，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