第10章膜分離

1、2021-11-121水污染控制工程第第2 2篇篇物理、化學及物理化學處物理、化學及物理化學處理工藝原理理工藝原理2021-11-122第10章 膜分離o主要內容主要內容n 10.1 概述概述n 10.2 滲析與電滲析滲析與電滲析n 10.3 反滲透與納濾反滲透與納濾n 10.4 微濾與超濾微濾與超濾n 10.5 膜分離工藝的運行控制膜分離工藝的運行控制水污染控制工程水污染控制工程2021-11-123推薦幾本參考書推薦幾本參考書o崔玉川等，城市污水回用深度處理設施設計計算，北京：化學崔玉川等，城市污水回用深度處理設施設計計算，北京：化學工業(yè)出版社，工業(yè)出版社，2003o許振良編著，膜法水處理

2、技術，北京：化學工業(yè)出版社，許振良編著，膜法水處理技術，北京：化學工業(yè)出版社，2001o許保玖，給水處理理論，北京：中國建筑工業(yè)出版社，許保玖，給水處理理論，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000o劉茉娥等，膜分離技術，北京：化學工業(yè)出版社，劉茉娥等，膜分離技術，北京：化學工業(yè)出版社，1998o許保玖等，當代給水與廢水處理原理，北京：高等教學出版社，許保玖等，當代給水與廢水處理原理，北京：高等教學出版社，2000o張自杰主編，排水工程（下冊），第四版，北京：中國建筑工張自杰主編，排水工程（下冊），第四版，北京：中國建筑工業(yè)出版社，業(yè)出版社，2000o沈耀良編著，廢水生物處理新技術沈耀良編著，廢水生

3、物處理新技術理論與應用（第二版），理論與應用（第二版），北京：中國環(huán)境科學出版社，北京：中國環(huán)境科學出版社，20062021-11-124o 10.1.1 膜分離膜分離(Membrane Separation)的基本概念的基本概念o 10.1.2 去除對象及功能去除對象及功能o 10.1.3 膜的類型膜的類型o 10.1.4 膜分離方法及其特點膜分離方法及其特點2021-11-125n溶液中一種或幾種成份不能透過溶液中一種或幾種成份不能透過而其他成份能透過之膜。而其他成份能透過之膜。 n選擇性透過膜。選擇性透過膜。 n以半透膜（選擇性透過膜）分離以半透膜（選擇性透過膜）分離溶液中某些物質以達到

4、富集目標溶液中某些物質以達到富集目標物或制備純水的過程；物或制備純水的過程；n需要外界施加推動力。需要外界施加推動力。10.1.1 膜分離的基本概念膜分離的基本概念滲透液相滲透液相 膜膜 原料液相原料液相2021-11-12610.1.2 去除對象及功能去除對象及功能n 水或廢水中的鹽分離子等溶解性物質水或廢水中的鹽分離子等溶解性物質n 工業(yè)廢水中的酸、堿工業(yè)廢水中的酸、堿n 大分子、微生物、粘土、植物質、膠體及大分子、微生物、粘土、植物質、膠體及SS等等n 海水淡化海水淡化n 酸、堿回收酸、堿回收n 純水制備純水制備n 深度處理（精處理）深度處理（精處理）膜膜2021-11-12710.1.

5、2 去除對象及功能去除對象及功能2021-11-12810.1.3 膜的類型膜的類型n天然生物膜天然生物膜n人工合成膜人工合成膜有機膜（聚合物）、無機膜（陶瓷等）有機膜（聚合物）、無機膜（陶瓷等）n管式膜管式膜膜管直徑膜管直徑10mm，處理量較小，處理量較小n毛細管膜毛細管膜膜管直徑膜管直徑0.510mmn中空纖維膜中空纖維膜膜管直徑膜管直徑0.5mm ，處理量較大，處理量較大n板框膜板框膜處理量較小處理量較小n卷式膜卷式膜處理量較大處理量較大n多孔膜多孔膜根據顆粒大小進行分離（超濾、微濾）根據顆粒大小進行分離（超濾、微濾）n無孔膜無孔膜利用分離體系組分的溶解度和擴散性差異分離利用分離體系組分

6、的溶解度和擴散性差異分離n載體膜載體膜利用載體分子對溶液中某成分的高度親和性分離利用載體分子對溶液中某成分的高度親和性分離2021-11-12910.1.3 膜的類型膜的類型膜的類型膜的類型2021-11-121010.1.3 膜的類型膜的類型2021-11-121110.1.3 膜的類型膜的類型卷式中空纖維膜組件卷式中空纖維膜組件（外置）（外置）板式中空纖維膜組件板式中空纖維膜組件（內置）（內置）2021-11-121210.1.4 膜分離方法及其特點膜分離方法及其特點n 依據去除的對依據去除的對象，采用不同象，采用不同種類的膜，組種類的膜，組成各種組件。成各種組件。n 方法有：電滲方法有：

7、電滲析、擴散滲析析、擴散滲析（滲析）、反（滲析）、反滲透、微濾、滲透、微濾、超濾、納濾等。超濾、納濾等。不同膜分離方法及其推動力不同膜分離方法及其推動力2021-11-121310.1.4 膜分離方法及其特點膜分離方法及其特點反滲透反滲透納濾納濾微濾微濾傳統(tǒng)過濾傳統(tǒng)過濾超濾超濾分離分離方法方法不同物不同物質的相質的相對尺寸對尺寸2021-11-121410.1.4 膜分離方法及其特點膜分離方法及其特點n 共同的優(yōu)點：共同的優(yōu)點：n 共同的缺點：共同的缺點：可在一般溫度下操作；可在一般溫度下操作； 不消耗熱能；不消耗熱能； 無相的變化；無相的變化； 設備可工業(yè)（定型化）生產；設備可工業(yè)（定型化）

8、生產； 易操作。易操作。處理能力?。惶幚砟芰π?； 大部分需要消耗相當的能量；大部分需要消耗相當的能量； 2021-11-1215o 10.2.1 擴散滲析擴散滲析(Dialysis)的原理的原理o 10.2.2 擴散滲析的應用擴散滲析的應用o 10.2.3 電滲析電滲析(Electro-Dialysis)的原理的原理o 10.2.4 電滲析的應用電滲析的應用o 10.2.5 電滲析的工藝裝置電滲析的工藝裝置o 10.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計2021-11-121610.2.1 擴散滲析的原理擴散滲析的原理n利用滲析膜（膀胱膜、羊利用滲析膜（膀胱膜、羊皮紙等）將濃度不同（皮紙等）

9、將濃度不同（濃濃度差度差）的溶液隔開，溶質）的溶液隔開，溶質即從濃度高的一側透過膜即從濃度高的一側透過膜而擴散至濃度低的一側，而擴散至濃度低的一側，當膜兩側的濃度達到平衡當膜兩側的濃度達到平衡時，滲析過程即停止進行。時，滲析過程即停止進行。n主要用于酸、堿的回收，主要用于酸、堿的回收，回收率可達回收率可達7090%，但不，但不能進行濃縮。其特點是不能進行濃縮。其特點是不消耗能量。消耗能量。2021-11-121710.2.2 擴散滲析的應用擴散滲析的應用2021-11-121810.2.3 電滲析的原理電滲析的原理n在直流電場（在直流電場（電位差電位差）的作用下，利用）的作用下，利用陰、陽離子

10、交陰、陽離子交換膜換膜對溶液中陽、陰離子的選擇性透過特性，使溶液對溶液中陽、陰離子的選擇性透過特性，使溶液中的溶質與水分離的一種物理化學過程。中的溶質與水分離的一種物理化學過程。n電滲析系統(tǒng)由一系列陰、陽膜放置在兩電極之間組成。電滲析系統(tǒng)由一系列陰、陽膜放置在兩電極之間組成。離子減少的隔室稱淡室（出淡水），離子增多的隔室離子減少的隔室稱淡室（出淡水），離子增多的隔室稱濃室（出濃水），與電極接觸的隔室為極室（出極稱濃室（出濃水），與電極接觸的隔室為極室（出極水）。水）。n主要用于分離離子、用于回收酸、堿、苦咸水（小于主要用于分離離子、用于回收酸、堿、苦咸水（小于10g/L）淡化。給水處理：制淡水

11、（濃水排出）；污水）淡化。給水處理：制淡水（濃水排出）；污水處理：濃水回收有用物質（淡水排放或回用）。處理：濃水回收有用物質（淡水排放或回用）。2021-11-121910.2.3 電滲析的原理電滲析的原理2021-11-122010.2.3 電滲析的原理電滲析的原理Principles of electrolysis單單膜膜雙雙膜膜三三膜膜2021-11-122110.2.4 電滲析的應用電滲析的應用2021-11-122210.2.4 電滲析的應用電滲析的應用2021-11-122310.2.5 電滲析的工藝裝置電滲析的工藝裝置n 由電滲析器本體和輔助設備兩部分組成。由電滲析器本體和輔助設

12、備兩部分組成。o 本體本體 由壓板、電極托板、電極、板框、陰膜、陽膜、由壓板、電極托板、電極、板框、陰膜、陽膜、濃水隔板、淡水隔板按一定順序組裝并壓緊。包濃水隔板、淡水隔板按一定順序組裝并壓緊。包括三個部分：括三個部分：膜堆、極區(qū)、緊固裝置膜堆、極區(qū)、緊固裝置。o 輔助設備輔助設備 整流器、水泵、流量計。整流器、水泵、流量計。2021-11-122410.2.5 電滲析的工藝裝置電滲析的工藝裝置電滲析器（電滲析器（ED）的組成）的組成2021-11-122510.2.5 電滲析的工藝裝置電滲析的工藝裝置n膜堆膜堆 陰、陽膜和一對濃、淡水隔板組成最基本的單元，稱陰、陽膜和一對濃、淡水隔板組成最基

13、本的單元，稱膜對膜對；電極間的若；電極間的若干組膜對堆疊在一起組成干組膜對堆疊在一起組成膜堆膜堆。隔板隔板常與隔網（魚鱗網、編織網等）粘合。常與隔網（魚鱗網、編織網等）粘合。以聚氯乙烯、聚丙烯等為材料。以聚氯乙烯、聚丙烯等為材料。隔網隔網其攪拌作用，以增加水水流的紊動度其攪拌作用，以增加水水流的紊動度（降低液膜厚度）。（降低液膜厚度）?；芈肥礁舭寤芈肥礁舭澹毫鞒涕L、流速高，電流效率高，一次性除：流程長、流速高，電流效率高，一次性除鹽效果好。適用于流量小而除鹽要求較高的場合。鹽效果好。適用于流量小而除鹽要求較高的場合。無回路式隔板無回路式隔板：流程短、：流程短、流速低，要求隔網攪動作用強，水流分

14、布均勻，適用于流量較大場合的處理。流速低，要求隔網攪動作用強，水流分布均勻，適用于流量較大場合的處理。n極區(qū)極區(qū) 位于電滲析器兩端，通以直流電源。設有原水進口、濃淡水出口及極室水位于電滲析器兩端，通以直流電源。設有原水進口、濃淡水出口及極室水通路。由電極、極框、電極托板及橡膠墊等組成。常用的電極有通路。由電極、極框、電極托板及橡膠墊等組成。常用的電極有石墨石墨和不銹和不銹鋼等。鋼等。n緊固裝置緊固裝置 用鋼板將整個極區(qū)與膜堆均勻夾緊，使電滲析器在壓力條件下工作不致漏水。用鋼板將整個極區(qū)與膜堆均勻夾緊，使電滲析器在壓力條件下工作不致漏水。2021-11-122610.2.5 電滲析的工藝裝置電滲

15、析的工藝裝置2021-11-122710.2.5 電滲析的工藝裝置電滲析的工藝裝置n 級：級：一對電極之間的膜對為一級。一對電極之間的膜對為一級。n 段：段：具有同向水流的的并聯膜堆為一段。具有同向水流的的并聯膜堆為一段。n 增加段數，即延長流程，提高處理效率。增加膜增加段數，即延長流程，提高處理效率。增加膜對數，可增加處理能力。對數，可增加處理能力。n 組裝方式：組裝方式：串聯、并聯、串聯串聯、并聯、串聯-并聯組合。并聯組合。 多臺并聯多臺并聯增加處理能力和產水量；增加處理能力和產水量； 數臺串聯數臺串聯提高處理效率和出水質量；提高處理效率和出水質量； 增設中間電極增設中間電極降低操作電壓和

16、電耗。降低操作電壓和電耗。2021-11-122810.2.5 電滲析的工藝裝置電滲析的工藝裝置2021-11-122910.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計n 離子交換膜：離子交換膜：ED的關鍵部件的關鍵部件n 種類：異相膜、種類：異相膜、均相膜均相膜 基本要求：基本要求： （1）高的離子選擇性；）高的離子選擇性； （2）低滲水性；）低滲水性； （3）高導電性（膜電阻低）；）高導電性（膜電阻低）； （4）良好的化學穩(wěn)定：耐酸堿、抗氧化；）良好的化學穩(wěn)定：耐酸堿、抗氧化； （5）足夠的機械強度、低的收縮和溶漲性。）足夠的機械強度、低的收縮和溶漲性。粘合劑粘合劑離子離子交換交換樹脂樹脂2

17、021-11-123010.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計n 陰膜通過陰離子、陽膜通過陽離子（反離子定義）陰膜通過陰離子、陽膜通過陽離子（反離子定義）n 膜孔作用、靜電作用、擴散作用、電位作用膜孔作用、靜電作用、擴散作用、電位作用n 無需再生！無需再生！Selective ion exchange membrane選擇性離子交換膜選擇性離子交換膜2021-11-123110.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計o電流密度（電流密度（i，I/A）過大，導致淡）過大，導致淡水室膜側（液膜）處離子濃度幾乎水室膜側（液膜）處離子濃度幾乎降為零時，迫使水分子大量離解，降為零時，迫使水分子大

18、量離解，利用利用H+和和OH-離子承擔傳遞電流之功離子承擔傳遞電流之功能的現象。能的現象。 導致結茍，縮短膜壽命；降低電流效導致結茍，縮短膜壽命；降低電流效 率，影響運行效能。率，影響運行效能。 倒換電極、定期酸洗、倒換電極、定期酸洗、極限電流極限電流。2021-11-1232穩(wěn)態(tài)運行時，應有：穩(wěn)態(tài)運行時，應有：1000)(CCDnnFi10.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計o離子的遷移離子的遷移 離子的擴散離子的擴散根據根據Fick定律：定律：擴散物質的通量可表示為：1000)(CCD根據法拉第定律：根據法拉第定律：nFinFi離子在膜內的遷移量為：在溶液中的遷移量為：nFi由于，

19、，使液膜兩側出現濃度差而產生擴散推動力。nFi遷移量：單位時間、單位膜面積所遷移的物質的量。2021-11-1233mKCvilimK水力特性參數，與膜的性水力特性參數，與膜的性能、隔板形式、離子組成及溫能、隔板形式、離子組成及溫度等有關。可通過實驗測定。度等有關。可通過實驗測定。10.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計1000limCnnFDimvkmCvknnFDi)(1000lim2121lg3 . 2CCCCCm0.30.9。水流紊動度越高，其值越接近于1。離子濃度沿隔板流道呈指數下降。C為進、出水離子濃度的對數平均值。2021-11-123410.2.6 電滲析的工藝設計電滲析

20、的工藝設計n膜對（單位面積）的理論離子滲出量（膜對（單位面積）的理論離子滲出量（G）（法拉第定律）（法拉第定律）n膜對（單位面積）的實際離子滲出量（膜對（單位面積）的實際離子滲出量（G1）n電流效率（電流效率（ ）)(gFItMGB)(1000)(211gtMCCqGB%1001000)(211IFCCqGG2021-11-123510.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計n膜對的平均電流密度（膜對的平均電流密度（i）n一個淡室的流量（一個淡室的流量（q）n隔板總流程長度（隔板總流程長度（L）)/(10002cmmAbLIi )/(1000sLdbvq iFCCvdL1000)(21211

21、limlg10003 . 2CCKFdvLn平均電流密度時極限電流密度時d隔板后（即流水槽深度）cm；b隔板流水槽寬度，cm；2021-11-123610.2.6 電滲析的工藝設計電滲析的工藝設計n 電流電流)/(2783hmdbvQnp278單位換算系數。單位換算系數。iAI1000)(VUUUmj)/(1033mhkWQUIW（A）Uj極區(qū)電壓降（極區(qū)電壓降（1520V）；）；Um膜堆電壓降（膜對電壓降約膜堆電壓降（膜對電壓降約為為24V）。）。實際電耗應考慮整流實際電耗應考慮整流器的效率。器的效率。2021-11-1237o 10.3.1 反滲透（反滲透（RO）與納濾（）與納濾（NF）的

22、概念）的概念o 10.3.2 滲透滲透（Osmosis）與反滲透過程與反滲透過程o 10.3.3 反滲透膜及分離機理反滲透膜及分離機理o 10.3.4 反滲透裝置反滲透裝置o 10.3.5 反滲透系統(tǒng)及工藝流程反滲透系統(tǒng)及工藝流程o 10.3.6 反滲透的工藝設計反滲透的工藝設計2021-11-123810.3.1 反滲透與納濾的概念反滲透與納濾的概念n均用于從水中分離（截留）低分子量（如無機鹽、葡萄糖等）均用于從水中分離（截留）低分子量（如無機鹽、葡萄糖等）的溶質。但所分離的溶質的尺度有所差別。的溶質。但所分離的溶質的尺度有所差別。反滲透的去除對象反滲透的去除對象納濾的去除對象納濾的去除對象

23、2021-11-123910.3.1 反滲透與納濾的概念反滲透與納濾的概念n 均以外加壓力為其分離均以外加壓力為其分離（截留）分子的動力。（截留）分子的動力。n 采用不同的膜：采用不同的膜：RO采用采用阻力較大的致密膜，而阻力較大的致密膜，而NF采用納濾膜（膜孔尺采用納濾膜（膜孔尺度在納米級）。度在納米級）。n 采用不同的操作壓力。采用不同的操作壓力。RO采用高的壓力，而采用高的壓力，而NF則采用低壓。則采用低壓。NanofiltrationReverse osmosis2021-11-124010.3.2 滲透與反滲透過程滲透與反滲透過程n淡水分子通過半透膜向咸水一側滲透的現象。淡水分子通過

24、半透膜向咸水一側滲透的現象。n滲透壓滲透壓()：滲透達到平衡時，膜兩側的液位差。：滲透達到平衡時，膜兩側的液位差。n滲透之動因：淡水分子具有比咸水分子更高的化學位。滲透之動因：淡水分子具有比咸水分子更高的化學位。=icRT滲透壓（Pa）； c溶液濃度，mol/m3； iVant Hoff系數。完全離解時為陰、陽離子之和；非電解質為1。海水的i約為1.8；R氣體常數（8.314J/mol.K）； T絕對溫度（K）。Vant Hoff方程2021-11-124110.3.2 滲透與反滲透過程滲透與反滲透過程n 試計算試計算25時，時，1000mg/L NaCl溶液的滲透壓。溶液的滲透壓。 解：解：

25、=icRT=20.03428.314298=167.4(Pa)NaCl Na+ + Cl-58.5 23 35.5 1000 x yx=393.2mg/L=393.2/(231000)=0.0171mol/L y=606.8mg/L=606.8/(35.51000)=0.0171mol/L c=0.0432mol/L2021-11-124210.3.2 滲透與反滲透過程滲透與反滲透過程n在咸水側加壓在咸水側加壓P（），使水分子反向流動的過程。），使水分子反向流動的過程。n須滿足兩個條件：（須滿足兩個條件：（1）選擇性透過溶劑之膜；（）選擇性透過溶劑之膜；（2）P須大于須大于。單位時間內需要透過

26、的溶劑越多，則單位時間內需要透過的溶劑越多，則P越大。越大。 實際應用中，實際應用中，為獲得足夠的透為獲得足夠的透水量，所需壓力水量，所需壓力遠 大 于 理 論 值遠 大 于 理 論 值（34倍以上）。倍以上）。海水淡化即基于海水淡化即基于此原理。此原理。2021-11-124310.3.3 反滲透膜及分離機理反滲透膜及分離機理n醋酸纖維素（醋酸纖維素（CA）膜：）膜：成膜性能好、便宜、耐污染；成膜性能好、便宜、耐污染；pH適用適用范圍窄（范圍窄（46.5）、不抗壓、易水解。）、不抗壓、易水解。n芳香族聚酰胺膜：芳香族聚酰胺膜：脫鹽率高、通量大、脫鹽率高、通量大、pH適用范圍廣、耐生物適用范圍

27、廣、耐生物降解，抗氧化性較差、易污染和結垢。降解，抗氧化性較差、易污染和結垢。2021-11-124410.3.3 反滲透膜及分離機理反滲透膜及分離機理2021-11-124510.3.3 反滲透膜及分離機理反滲透膜及分離機理Hollow Fiber Membrane Module2021-11-124610.3.3 反滲透膜及分離機理反滲透膜及分離機理n未有公認之解釋。未有公認之解釋。n兩種模型：溶解兩種模型：溶解擴散模型、擴散模型、優(yōu)先吸附優(yōu)先吸附毛細孔流模型毛細孔流模型n 優(yōu)先吸附優(yōu)先吸附毛細孔流模型毛細孔流模型o以以Gibbs吸附式為依據吸附式為依據o膜表面優(yōu)先吸附水分子而排斥鹽分子，

28、在固膜表面優(yōu)先吸附水分子而排斥鹽分子，在固液界面形成厚度為液界面形成厚度為12個水個水分子，即（分子，即（510）10-10m的純水層。在壓力作用下，純水層中的水分子的純水層。在壓力作用下，純水層中的水分子不斷通過毛細管流過不斷通過毛細管流過RO膜，形成脫鹽過程。膜，形成脫鹽過程。o當毛細孔徑為純水層的兩倍時，可達到最大的純水通過量。此時的毛細當毛細孔徑為純水層的兩倍時，可達到最大的純水通過量。此時的毛細孔徑為孔徑為臨界孔徑臨界孔徑。o毛細孔徑大于臨界孔徑時，透水性增大，但鹽分子易通過，而導致脫鹽毛細孔徑大于臨界孔徑時，透水性增大，但鹽分子易通過，而導致脫鹽率的下降；當毛細孔徑小于臨界孔徑時，

29、脫鹽率增大，但透水性下降。率的下降；當毛細孔徑小于臨界孔徑時，脫鹽率增大，但透水性下降。2021-11-124710.3.4 反滲透裝置反滲透裝置將膜澆鑄在直徑為將膜澆鑄在直徑為0.322.54cm的多孔支稱管上制的多孔支稱管上制成。支撐管由玻璃纖維、陶瓷、炭、多孔塑料及不銹鋼制成。支撐管由玻璃纖維、陶瓷、炭、多孔塑料及不銹鋼制成。成。管式反滲透組件管式反滲透組件2021-11-124810.3.4 反滲透裝置反滲透裝置由片狀膜圍繞一個開孔的聚氯乙烯或聚丙烯中心由片狀膜圍繞一個開孔的聚氯乙烯或聚丙烯中心管卷繞制成。把導流隔網、膜和多孔支撐材料依此疊合，用管卷繞制成。把導流隔網、膜和多孔支撐材料

30、依此疊合，用粘合劑沿三邊把兩層膜粘結密實，另一開放邊與中間淡水管粘合劑沿三邊把兩層膜粘結密實，另一開放邊與中間淡水管連接，再卷繞一起構成膜組件。連接，再卷繞一起構成膜組件。螺卷式反滲透組件螺卷式反滲透組件2021-11-124910.3.4 反滲透裝置反滲透裝置把纖維定向平行放置于開孔的中心管上把纖維定向平行放置于開孔的中心管上而成。而成。中空纖維反滲透裝置中空纖維反滲透裝置2021-11-125010.3.4 反滲透裝置反滲透裝置由隔板、膜、支撐板、膜的排列順序多層由隔板、膜、支撐板、膜的排列順序多層交替重疊壓緊制成。隔板上有許多溝槽，在壓力作用交替重疊壓緊制成。隔板上有許多溝槽，在壓力作用

31、下，透過膜的淡水在隔板內匯集并引出。操作較方便，下，透過膜的淡水在隔板內匯集并引出。操作較方便，但機械強度要求較高。但機械強度要求較高。板框式反滲透裝置板框式反滲透裝置2021-11-125110.3.4 反滲透裝置反滲透裝置2021-11-125210.3.4 反滲透裝置反滲透裝置大型反滲透裝置大型反滲透裝置2021-11-125310.3.5 反滲透系統(tǒng)及工藝流程反滲透系統(tǒng)及工藝流程n合理布置很重要。否則將合理布置很重要。否則將影響膜的壽命，引起嚴重影響膜的壽命，引起嚴重的的膜污染膜污染，清洗頻繁。，清洗頻繁。n形式有三種：單程式、循形式有三種：單程式、循環(huán)式、多段式。環(huán)式、多段式。n單程

32、式單程式回收率回收率（所產淡水（所產淡水量與進水量之比）低；循量與進水量之比）低；循環(huán)式回收率較高，但淡水環(huán)式回收率較高，但淡水質量下降；多段式則可在質量下降；多段式則可在保證淡水質量的同時，提保證淡水質量的同時，提高回收率，因而多采用。高回收率，因而多采用。2021-11-125410.3.5 反滲透系統(tǒng)及工藝流程反滲透系統(tǒng)及工藝流程n 由三部分組成：由三部分組成：前（預處理）前（預處理）反滲透反滲透后處理后處理2021-11-125510.3.5 反滲透系統(tǒng)及工藝流程反滲透系統(tǒng)及工藝流程RO膜對進水水質的要求膜對進水水質的要求 項項 目目卷式卷式CA膜膜卷式卷式TFC膜膜中空纖維中空纖維P

33、A膜膜標準值標準值最大值最大值標準值標準值最大值最大值標準值標準值最大值最大值 濁度濁度/FTU0.210.210.20.5 鐵鐵/mg/L0.10.10.10.10.10.1 游離氯游離氯/ mg/L0.21100.100.1 水溫水溫/ /254025452540 pH值值566.52111141111 操作壓力操作壓力/MPa2.53.04.11.31.64.12.42.82.82021-11-125610.3.5 反滲透系統(tǒng)及工藝流程反滲透系統(tǒng)及工藝流程2021-11-125710.3.6 反滲透的工藝設計反滲透的工藝設計n 選擇原則選擇原則o 透水量大，脫鹽率高；透水量大，脫鹽率高；

34、o 機械強度好，被壓密、壓實作用小；機械強度好，被壓密、壓實作用?。籵 穩(wěn)定性好，抗水解，耐酸堿，抗微生物侵襲；穩(wěn)定性好，抗水解，耐酸堿，抗微生物侵襲；o 使用壽命長，性能衰減??；使用壽命長，性能衰減小；o 價格便宜，原料易得。價格便宜，原料易得。n 主要類型主要類型o 醋酸纖維素（醋酸纖維素（CA）膜）膜o 芳香族聚酰胺膜芳香族聚酰胺膜2021-11-125810.3.6 反滲透的工藝設計反滲透的工藝設計n單位膜面積在單位時間內單位膜面積在單位時間內的透過水量。的透過水量。)(PKwJ膜通量（膜通量（L/m2.h）；）；A膜面積（膜面積（m2）；）；t運行時間（運行時間（h）；）；Kw膜的透

35、水系數（與膜的型式、厚度有關）；膜的透水系數（與膜的型式、厚度有關）；P膜兩側壓力差；膜兩側壓力差；膜兩側滲透壓差；膜兩側滲透壓差；AQAtVJp水量平衡：水量平衡：Q = Qp + Qb物質平衡：物質平衡：QC0 = QpCp + QbCb2021-11-125910.3.6 反滲透的工藝設計反滲透的工藝設計n表示膜脫除溶質或鹽的性表示膜脫除溶質或鹽的性能指標。能指標。n截留率（截留率（R）和表觀截留）和表觀截留率（率（RE）。）。mpmCCCRbpbECCCRpppbQQCQQCC02021-11-126010.3.6 反滲透的工藝設計反滲透的工藝設計n所產淡水量與進水量之比（所產淡水量與

36、進水量之比（% %）。）。n進水流量與濃水流量之比（進水流量與濃水流量之比（% %）。）。%100QQYp%10000CCCSRbYQQQQQCFpp11112021-11-1261o 10.4.1 微濾（微濾（MF）與超濾（）與超濾（UF）的概念）的概念o 10.4.2 微濾與超濾的運行微濾與超濾的運行2021-11-126210.4.1 微濾與超濾的概念微濾與超濾的概念n 微濾微濾亦稱為精密過濾，去除粒徑為亦稱為精密過濾，去除粒徑為0.0110m的微粒。的微粒。超濾超濾分離水中分子級分離水中分子級 物質（截留分子量物質（截留分子量MWCO為為500 500000）。）。微濾的去除對象微濾的

37、去除對象 超濾的去除對象超濾的去除對象2021-11-126310.4.1 微濾與超濾的概念微濾與超濾的概念n 均以外加壓力為其分離均以外加壓力為其分離（截留）分子的動力。（截留）分子的動力。n 采用不同孔徑的膜。采用不同孔徑的膜。n 在一定壓力差的作用下，在一定壓力差的作用下，原料液中的水和小的溶原料液中的水和小的溶質粒子或分子透過膜至質粒子或分子透過膜至低壓側，而大粒子或大低壓側，而大粒子或大分子組分被膜截留。分子組分被膜截留。MicrofiltrationUltrafiltration2021-11-126410.4.1 微濾與超濾的概念微濾與超濾的概念Ultra-filtration2

38、021-11-126510.4.2 微濾與超濾的運行微濾與超濾的運行n 死端過濾死端過濾o 無流動過濾。阻力增大快，無流動過濾。阻力增大快，膜通量下降顯著。僅以間膜通量下降顯著。僅以間歇方式運行，以周期性地歇方式運行，以周期性地對膜進行清晰或更換。對膜進行清晰或更換。n 錯流過濾錯流過濾o 高剪切力可防止顆粒在膜高剪切力可防止顆粒在膜表面的沉積，膜通量較為表面的沉積，膜通量較為穩(wěn)定，可有效防止膜污染。穩(wěn)定，可有效防止膜污染。可以間歇或連續(xù)方式運行。可以間歇或連續(xù)方式運行。2021-11-126610.4.2 微濾與超濾的運行微濾與超濾的運行錯流過濾中防止膜堵塞的途徑錯流過濾中防止膜堵塞的途徑2

39、021-11-126710.4.2 微濾與超濾的運行微濾與超濾的運行n重過濾重過濾n間歇錯流操作間歇錯流操作n連續(xù)錯流操作連續(xù)錯流操作重過濾：重過濾： 用于大分子和小分子的分離（提純大分子）；可間用于大分子和小分子的分離（提純大分子）；可間歇操作，亦可連續(xù)操作；設備簡單；能耗較低；但易產歇操作，亦可連續(xù)操作；設備簡單；能耗較低；但易產生膜污染及濃差極化現象。生膜污染及濃差極化現象。2021-11-126810.4.2 微濾與超濾的運行微濾與超濾的運行n重過濾重過濾n間歇錯流操作間歇錯流操作n連續(xù)錯流操作連續(xù)錯流操作間歇錯流操作：間歇錯流操作： 用于大分子和小分子的分離（提純大分子）；操作用于大分子和小分子的分離（提純大分子）；操作簡單，濃縮速度快；所需膜面積?。坏亓粢貉h(huán)能耗簡單，濃縮速度快；所需膜面積?。坏亓粢貉h(huán)能耗較大。適用于實驗室或小規(guī)模場合。較大。適用于實驗室或小規(guī)模場合。2021-11