反渗透基础知识.docx

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反渗透基础知识

反渗透基础知识

第一节反渗透原理

1.反渗透的定义？

反渗透是渗透现象的逆过程。

所以我们应该首先了解渗透是怎么回事。

2.渗透现象在自然界是普遍的。

举例如下：

A.泡菜、腊肉、咸鱼等的腌渍过程。

（液体渗透）

B.鸡蛋孵化过程中的呼吸。

（气体渗透）

C.喝开水解渴，喝浓盐水口渴。

（液体渗透）

D.家中蔬菜的叶子失水打蔫现象。

（液体渗透）

E.肠胃对营养物质或药物的吸收。

（营养或药物渗透）

F.高等动物通过肾脏的排泄过程。

（废物渗透）

G.咸鸭蛋的制作过程。

（盐分渗透）

H.盐水消毒过程。

（水分渗透）

I.等等。

所以，渗透实际上是水或其他分子通过选择性的半透膜从稀溶液向浓溶液自动扩散的一种自然现象。

需强调的一点是，渗透是一个自动的过程，这个过程的驱动力为化学势差。

3.渗透和反渗透的原理图。

施加外力

淡水

淡水浓水淡水浓水

渗透现象反渗透现象

4.反渗透膜的发展历程

对称结构不对称

双层结构三层结构

CA膜TFC膜

5.反渗透膜的膜面化学介绍及其脱盐原理介绍。

6.离子或分子的脱除率所呈现的一般规律。

A.一价离子比二价离子脱除率稍低。

B.中性小分子100%透过。

C.分子量>100的分子透过率显著降低。

7.反渗透膜及纳滤膜切割分子量（MWCO）的介绍。

反渗透膜MWCO＝100

纳滤膜MWCO＝200/300

8.反渗透系统的常见专业名词的定义。

C0C1

F0F1

C2F2

C0：

反渗透系统进水含盐量，ppm；

C1：

反渗透系统淡水含盐量，ppm；

C2：

反渗透系统浓水含盐量，ppm；

F0：

反渗透系统进水流量，m3/h；

F1：

反渗透系统淡水流量，m3/h；

F2：

反渗透系统浓水流量，m3/h。

系统回收率：

系统的产品水量占系统总进水量的比例。

回收率Recovery=F1/F0100%

系统透盐率：

产品水的含盐量占系统给水含盐量的比例。

透盐率Passage=C1/C0100%

系统脱盐率：

反映膜系统对盐分的脱除能力。

脱盐率Rejection=（C0-C1）/C0100%

第二节反渗透的预处理

根据进水水质的不同，应选用相应的预处理办法，使进入反渗透膜系统的水质达到进水要求。

1.BW30膜的进水要求如下：

最高运行温度：

45C

最高运行压力：

41Bar

最大进水浊度：

1NTU

游离氯容忍度：

<0.1ppm

连续运行pH：

2-11

短时清洗pH：

1-12

最大给水SDI15：

5

另外，还有一些推荐的要求如下：

A.TOC<3ppm

B.油脂<0.1ppm

C.Fe/Mn超过0.5ppm时，最好采取去除措施。

D.SiO2的溶解度受Fe、Al的影响显著减小，设计时应加以考虑。

E.Sr、Ba应分析到ppb级。

F.抗污染膜系统控制进膜水质TOC/BOD/COD<10ppm。

推荐的要求，并不意味着这些要求是次要的，相反地，十分重要。

之所以没有将这些要求列为必要条件，是因为其对反渗透系统的影响更为复杂，很难用单一的函数或表达加以描述。

过于简单的陈述反而会误道用户。

所以，很希望用户对这些推荐要求加以重视，并多摸索实践。

2.SW30模的进水要求如下：

最高运行温度：

45C

最高运行压力：

69Bar

最大进水浊度：

1NTU

游离氯容忍度：

<0.1ppm

连续运行pH：

2-11

短时清洗pH：

1-12

最大给水SDI15：

5

推荐要求同苦咸水膜。

3.TW30膜的进水要求如下：

最高运行温度：

45C

最高运行压力：

41Bar

最大进水浊度：

1NTU

游离氯容忍度：

<0.1ppm

连续运行pH：

2-11

短时清洗pH：

1-12

最大给水SDI15：

5

推荐要求同苦咸水膜。

4.NF膜的进水要求如下：

最高运行温度：

45C

最高运行压力：

41Bar

最大进水浊度：

1NTU

游离氯容忍度：

<0.1ppm

连续运行pH：

3-10

短时清洗pH：

1-12

最大给水SDI15：

5

常见的预处理方法如下：

预处理

CaCO3

CaSO4

BaSO4

SrSO4

CaF2

SiO2

SDI

Fe

Al

细菌

氧化剂

有机物

加酸法

●

○

○

加阻垢剂

●

●

●

●

●

○

IX软化

●

●

●

●

IX脱碱

○

○

○

○

○

石灰软化

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

预防清洗

○

○

○

○

○

○

○

调整运行参数

○

○

○

○

●

介质过滤

○

○

○

○

氧化过滤

○

●

在线混凝

○

○

○

○

混凝/絮凝

○

●

○

○

●

微滤MF/超滤UF

●

●

○

○

○

●

精密过滤CF

○

○

○

○

○

氯化消毒

●

脱氯

●

冲击消毒处理

○

预防性杀菌

○

活性炭滤GAC

○

●

●

●非常有效○可能有效

预处理选择的介绍。

第三节反渗透膜的选型

陶氏公司提供的常见的元种类如下：

自来水类型

TW30-2540

TW30-4040

XLE-2540

XLE-4040

XLE-4021

TW30LE-2540

TW30LE-4040

苦咸水类型

BW30-2540

BW30-4040

BW30LE-2540

BW30LE-4040

BW30LE-440

BW30-365

BW30-400

BW30-365FR

海水类型

SW30-2540

SW30-4040

SW30-8040

SW30HR-320

SW30HR-380

FF（全充满）类型

RO-4040-FF

RO-390-FF

HSRO-4040-FF

HSRO-390-FF

纳滤类型

NF90-2540

NF90-4040

NF90-400

NF270-2540

NF270-4040

NF270-400

NF200-2540

NF200-4040

NF200-400

NF-2540

NF-4040

NF-400

那么到底该怎样来选择元件呢？

请继续阅读下文。

1.膜的类型选择

膜的类型选择应根据两个条件：

给水类型及产品水的水质要求。

水质类型产品水TDS低产品水TDS高，节能产品水TDS更高

自来水（TDS<1000ppm）TW30、BW30TW30LE、XLE、BW30LENF

苦咸水（TDS<5000ppm）TW30、BW30TW30LE、BW30LENF

压海水（TDS<15000ppm）SW30BW30

海水（TDS<35000ppm）SW30HRSW30

特种分离NF

这里自来水元件（TW）和苦咸水元件（BW）的主要区别为元件的外壳材料不同。

TW元件的外壳为聚丙烯纤维，BW元件的外壳为玻璃钢。

这样若选用TW元件，每个压力容器最多不能超过2支元件；若选用BW元件，则每个压力容器最多可以装7支元件。

对于大的苦咸水淡化系统，如果给水为井水时，多选择BW30-400元件；如果给水为地表水时，多选择BW30-365元件；如果给水为市政污水或工业污水，则选择抗污染膜BW30-365FR更为合理。

对于大的海水淡化系统，如果给水为地表海水，则多选择SW30HR-320，这样抗污染性能更好；如果给水为海岸井水，则多选择SW30HR-380，这样膜的面积更大。

目前国内主要选用SW30HR-380。

如果对系统的微生物要求很严，可考虑选用FF（Full-fit）全充满元件。

在医药行业，还可考虑可热消毒的HSRO元件。

在饮用水的制造行业，如果欲制造TDS比纯净水更高的饮用水，则纳滤膜是一个不错的选择。

氨基酸、低聚糖、药物等特种分离，可考虑选用NF纳滤元件。

由于分离料液的复杂性，一般建议先作中试，以检验可行性及寻求合适的运行条件。

2.膜的规格选择

大体上，陶氏反渗透膜按照长度分为可分为如下4种规格：

1米（40英寸）、0.5米（21英寸）、0.35米（14英寸）、0.3米（12英寸）。

早期还有0.66米（26英寸）、0.49米（19英寸）、0.33米（13英寸）、0.29米（11英寸）等规格。

只是现在不常用。

无论在中国，还是世界X围，1米长的元件用得最为普遍。

1米长的元件按照直径大小又可分为三种规格：

2.5寸（6.25cm）用于<0.2m3/h的系统

4.0寸（10.0cm）用于<3m3/h的系统

8.0寸（20.0cm）用于>3m3/h的系统

第四节反渗透设计

设计一个合理的反渗透系统需要具备的资料如下：

1.完整的水质分析报告。

完整的水质分析既是合理选择预处理的基础，也是合理设计反渗透的基础。

2.ROSA设计软件。

陶氏公司为用户专门开发了用于反渗透辅助设计的软件ROSA。

其最新版本为ROSA4.3，该软件的使用可参阅<>。

3.产水量的大小（m3/h）。

4.系统回收率的要求。

大型苦咸水项目常为75%；小型苦咸水或自来水项目则从15-75%不等，取决于系统的实际排列及其他要求；海水淡化系统常为35-45%。

废水处理为了尽可能提高水资源的回收，也有选用85%的。

5.设计导则的介绍。

第五节反渗透运行维护

反渗透的运行虽然简单，但是并不意味着用户可以不监督系统的运行状况。

根据我们的长期经验，记录完整的运行数据，并用标准化软件FT-NORM对运行数据标准化，以诊断系统运行后的变化情况，以便及时采取措施，是十分必要的。

这也是由反渗透系统的特点决定的。

反渗透系统一旦出现问题，则其恶化的速度是随时间加速的。

所以，及时监测到问题的出现很重要。

反渗透运行中常遇到的问题概括如下：

1.超出力运行。

这是必须避免的。

因为超出力的结果是，给水被过度浓缩，从而导致加药不准或不够，进一步引起结垢等问题。

超出力有人为的因素，也有水温升高或低压膜/纳滤膜的压力偏高等引起。

2.系统产生污堵后未能及时清洗，或清洗不彻底。

3.停电后产生背压破坏。

4.停运后，膜失水干透。

5.被氧化剂破坏。

6.结垢。

7.其他。

这些现象直接影响的参数有系统脱盐率、系统产水量、系统压差、给水压力等。

标准化软件的介绍。

第六节反渗透清洗与消毒

反渗透系统的清洗与消毒是非常常见的维护。

应该说，对反渗透系统的及时有效的清洗或消毒，是延长反渗透系统寿命的重要措施。

污堵物成分越单一，清洗或消毒效果越好。

对反渗透系统进行清洗有如下前提条件，只要满足一个即可采取清洗措斯。

A.标准化后的产水量下降10%；

B.标准化后的产品水含盐量上升10%；

C.标准化后的压差增长15%。

关键是，用户应该先将运行数据标准化，而后作出判断，方才合理。

在决定采取清洗措施后，第二步就是分析污堵物的类型，从而采取相应的药剂和措施。

陶氏推荐的标准的清洗工艺有如下几种：

1.简单酸洗（0.2%HCl，循环1小时）

2.简单碱洗（0.1-0.2%NaOH+0.1-1.0%EDTA，循环1小时）

3.严厉酸洗（0.2%HCl，循环1小时＋浸泡4-12小时+循环1小时）

4.严厉碱洗（0.1-0.2%NaOH+0.1-1.0%EDTA，循环1小时+浸泡4-48小时+循环1小时）

5.标牌清洗剂

需注意的是清洗温度最好控制在30C左右，20C左右时则有时逊色多了。

下述专业技术资料，可从分销商处获得。

1.两级反渗透技术介绍

2.ROSA4.3使用指南

3.抗污染膜案例

4.抗污染膜技术介绍

5.纳虑膜技术介绍

反渗透系统的故障诊断方法

6.