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    反滲透基本理論

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    點擊次數:387 更新時間:2021年11月04日15:26:38 打印此頁 關閉

    反滲透基本理論


     


    反滲透法通常又稱超過濾法,該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐漸升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大于海水滲透壓的外壓,那么海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先后把發展重心轉向反滲透法。


    機理解釋


    對反滲透膜脫鹽機理解釋很多,較公認的機理主要有:


    (1)氫鍵理論:氫鍵理論最早是由雷德(Reid)等提出的。也叫孔穴式與有序式擴散(hole type-alignment type diffusion)理論,是針對乙酸纖維膜提出的模型。此模型表現出當水進入乙酸纖維膜的非結晶部分后,和羧基的氧原子發生氫鍵作用而構成結合水。這種結合水的結合強度取決于膜內的孔徑,孔徑越小結合越牢。由于牢固的結合水把孔占滿,故不與乙酸纖維膜以氫鍵結合的溶質就不能擴散透過,但與膜能進行氫鍵結合的離子和分子(如水、酸等)卻能穿過結合水層而有序擴散通過。


    (2)優先吸附-毛細孔流理論:該理論是索里拉金(Sourirajan)在Gibbs吸附方程的基礎上提出的,他認為在鹽水溶液和聚合物多孔膜接觸的情況下,膜界面上有優先吸附水而排斥鹽的性質,因而形成一負吸附層,它是一層已被脫鹽的純水層,純水的輸送可通過膜中的小孔來進行。純水層厚度既與溶液的性質(如溶質的種類、溶液的濃度等)有關,也與膜的表面化學性質有關。索里拉金認為孔徑必須等于或小于純水層厚度的二倍,才能達到完全脫鹽而連續地獲得純水,但在膜孔徑等于純水層厚度二倍時工作效率最高。根據膜的吸附作用有選擇性,可以推知膜對溶質的脫除應有選擇性。


    特性


    反滲透方法可以從水中除去90 %以上的溶解性鹽類和99 %以上的膠體微生物及有機物等。尤其以風能、太陽能作動力的反滲透凈化苦咸水裝置,是解決無電和常規能源短缺地區人們生活用水問題的既經濟又可靠的途徑。反滲透淡化法不僅適用于海水淡化,也適合于苦咸水淡化?,F有的淡化法中,反滲透淡化法是最經濟的,它甚至已經超過電滲析淡化法。由于反滲透過程的推動力是壓力,過程中沒有發生相變化,膜僅起著“篩分”的作用,因此反滲透分離過程所需能耗較低。在現有海水和苦咸水淡化中,反滲透法是最節能的。反滲透膜分離的特點是它的“廣譜”分離,即它不但可以脫除水中的各種離子,而且可以脫除比離子大的微粒,如大部分的有機物、膠體、病毒、細菌、懸浮物等,故反滲透分離法又有廣譜分離法之稱。


    優點與其他水處理方法相比具有無相態變化、常溫操作、設備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應范圍廣、自動化程度高和出水質量好等優點。反滲透法脫鹽率及產水純凈程度都比電滲析法高,出水水質優于我國《生活飲用水衛生標準》,對高氟低礦化度苦咸水通過反滲透法淡化,出水水質可達到我國《飲用純凈水衛生標準》。有資料表明,反滲透法淡化苦咸水的能耗———電耗、水耗均低于電滲析法,而且反滲透法設備結構緊湊、占地面積小、運行效果穩定可靠、符合“清潔生產”要求,反滲透法是較其他方法更為合理、有效的苦咸水淡化方法。


    采用反滲透法對不同含鹽量的苦咸水進行脫鹽淡化,淡化過程中,系統運行穩定。系統的脫鹽率達96 %以上,淡化水水質達到國家生活飲用水標準。反滲透系統苦咸水淡化裝置具有較強的適應性,可根據原水的水質情況,調整運行參數來實現對不同含鹽量的苦咸水連續進行處理。該裝置高度集成化,可望成為定型的成套設備。


    缺點


    需要高壓設備,原水利用率只有75-80%。膜要定期清洗。


     

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