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辽京制造带您了解反渗透膜

来源:海德能膜公司作者:海德能膜发表时间:2012-10-16 13:59:19

  辽京制造带您了解反渗透膜

  reverse osmosis film 反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。

  反渗透膜的使用者在选择反渗透膜时或使用反渗透膜前应该了解并掌握如下膜的物理、化学稳定性和反渗透膜的分离特性指标。

  (1)反渗透膜的化学稳定性

  反渗透膜的化学稳定性主要是指膜的抗氧化性和抗水解性能,这既取决于膜本身的化学结构,又与要分离流体的性质有关。通常水溶液中含有如次氯酸钠、溶解氧、双氧水和六价铬等氧化性物质,它们容易产生活性自由基并与高分子膜材料进行链引起反应和链转移反应,造成膜的氧化,影响反渗透膜的性能和寿命。另外,膜的水解与氧化是同时发生的,当制膜用高分子主链中含有水解的化学基团—CONH— ,—COOR—,—CN2—O—等时,这些基团在酸或碱的作用下,易产生水解反应,使反渗透膜的性能受到破坏。

  (2)反渗透膜的耐热性和机械强度

  反渗透膜的耐热性能提高,有利于在医药、食品等需要在高温下操作的分离过程中使用。另外,膜的耐热性能提高,意味着可分离 温度较高的溶液。溶液温度的提高,其水的透过速率增加,在膜高压侧的传质数与盐的渗透系数也会略有增加。因此,在膜主见的制造中,应尽量选择耐热性能较好的膜材料;在使用中,还要考虑待处理溶液的性质、使用时间和对膜性能的要求等。

  膜的机械强度是高分子才来哦力学性质的体现。在压力作用下,膜的压缩和剪切蠕变,以及表现出的压密现象,其结果导致膜的透过速度下降。并且当压力消失后,再给膜施加相同的压力,其透过速度也只能暂时有所回升,很快又出现下降,这表明由于膜的蠕变使其产生几何可逆的变形。造成膜的蠕变因素有高分子材料的结构、压力、温度、作用时间和环境介质等。

  目前,反渗透膜如以其膜材料化学组成来分,主要有纤维素膜和非纤维素膜两大类。如按膜材料的物理结构来分,大致可分为非对称膜和复合膜等。

  在纤维素类膜中较广泛使用的是醋酸纤维素膜(简称CA膜)。该膜总厚度约为100μm,全表皮层的厚度约为0.25μm,表皮层中布满微孔,孔径约0.55一1.0nm,故可以滤除较细的粒子,而多孔支撑层中的孔径很大,约有几百nm,故该种不对称结构的膜又称为非对称膜。在反渗透操作中,醋酸纤维素膜只有表皮层与高压原水接触才能达到预期的脱盐效果,决不能倒置。

  非纤维素类膜以芳香聚酷胺为主要品种,其他还有聚呢喀酰胺膜,疆苯骈味哩膜,聚砜酰胺膜,聚四氟乙烯接枝膜,聚乙烯亚胺膜等等。近年来发展起来的聚酰胺复合膜,是由一层聚酯无纺织物作支持层,由于聚酯无纺织物不规则并且太疏松,不适合作为盐屏障层的底层,因而将微孔工程塑料聚砜浇铸在无纺织物表面上。聚枫层表面的孔控制在大约15nm。屏障层采用高交联度的芳香聚酰胺,厚度大约在200nm。高交联度芳香聚酷胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。由于这种膜是由三层不同材料复合而成故称为复合膜。

  反渗透膜是实现反渗透的核心元件,是一种模拟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。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5~10nm之间,透过性的大小与膜本身的化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好,而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多亲水基团,因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或脱盐率。

  反渗透膜应具有以下特征:

  (1)在高流速下应具有高效脱盐率。

  (2)具有较高机械强度和使用寿命。

  (3)能在较低操作压力下发挥功能。

  (4)能耐受化学或生化作用的影响。

  (5)受pH值、温度等因素影响较小。

  (6)制膜原料来源容易,加工简便,成本低廉。

  反渗透膜的结构,有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作,主要用于纯水制备和水处理行业中。

  原理:反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。反渗透时,溶剂的渗透速率即液流能量N为:N=Kh(Δp-Δπ)式中Kh为水力渗透系数,它随温度升高稍有增大;Δp为膜两侧的静压差;Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。稀溶液的渗透压π为:π=iCRT式中i为溶质分子电离生成的离子数;C为溶质的摩尔浓度;R为摩尔气体常数;T为绝对温度。反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备,主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质,从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单,能耗低,近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水(见卤水)淡化、锅炉用水软化和废水处理,并与离子交换结合制取高纯水,目前其应用范围正在扩大,已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。

  文章相关关键字:反渗透膜,纳滤膜,超滤膜

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