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淺析反滲透膜的工作原理

更新時(shí)間:2022-12-24 瀏覽次數(shù):879

  反滲透膜是實(shí)現(xiàn)反滲透的核心元件,是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5~10nm之間,透過(guò)性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的高分子材料對(duì)鹽的排斥性好,而水的透過(guò)速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多親水基團(tuán),因而水的透過(guò)速度相對(duì)較快。因此一種滿意的反滲透膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臐B透量或脫鹽率。
 
  反滲透膜應(yīng)具有以下特征:(1)在高流速下應(yīng)具有高效脫鹽率;(2)具有較高機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命;(3)能在較低操作壓力下發(fā)揮功能;(4)能耐受化學(xué)或生化作用的影響;(5)受pH值、溫度等因素影響較小;(6)制膜原料來(lái)源容易,加工簡(jiǎn)便,成本低廉。
 
  反滲透膜的結(jié)構(gòu),有非對(duì)稱(chēng)膜和均相膜兩類(lèi)。當(dāng)前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類(lèi)。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式。可用于分離、濃縮、純化等化工單元操作,主要用于純水制備和水處理行業(yè)中。
 
  原理:反滲透又稱(chēng)逆滲透,一種以壓力差為推動(dòng)力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的料液施加壓力,當(dāng)壓力超過(guò)它的滲透壓時(shí),溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過(guò)的溶劑,即滲透液;高壓側(cè)得到濃縮的溶液,即濃縮液。若用反滲透處理海水,在膜的低壓側(cè)得到淡水,在高壓側(cè)得到鹵水。反滲透時(shí),溶劑的滲透速率即液流能量N為:N=Kh(Δp-Δπ)式中Kh為水力滲透系數(shù),它隨溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側(cè)的靜壓差;Δπ為膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為:π=iCRT式中i為溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù);C為溶質(zhì)的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數(shù);T為絕對(duì)溫度。反滲透通常使用非對(duì)稱(chēng)膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備,主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。反滲透膜能截留水中的各種無(wú)機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì),從而取得凈制的水。也可用于大分子有機(jī)物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過(guò)程簡(jiǎn)單,能耗低,近20年來(lái)得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水(見(jiàn)鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換結(jié)合制取高純水,其應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大,已開(kāi)始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。
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