如何進(jìn)行水處理？

衡美水處理為您介紹一種經(jīng)久耐用、性能優(yōu)越的水處理設(shè)備耗材——反滲透膜。

四、材料

根據(jù)脫鹽的需要，經(jīng)過大量的研究試驗，從大量的高分子材料中篩選出了醋酸纖維素（CA）和芳香聚酰胺兩大類膜材料。

此外，復(fù)合膜的表皮層還用到了其他一些特殊材料。

1、醋酸纖維素

醋酸纖維素又稱乙酰纖維素或纖維素醋酸酯。常以含纖維素的棉花、木材等為原料，經(jīng)過酯化和水解反應(yīng)制成醋酸纖維素，再加工成反滲透膜。

2、聚酰胺

聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺兩大類。20世紀(jì)70年代應(yīng)用的主要是脂肪族聚酰胺，如尼龍—4、尼龍—6和尼龍—66膜；目前使用較多的是芳香族聚酰胺膜。膜材料為芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物。

芳香族聚酰胺膜適應(yīng)的pH范圍可以寬到2~11，但對水中的游離氯很敏感。

3、復(fù)合膜

復(fù)合膜的特征是主要由以上兩種材料制成，它是以很薄的致密層和多孔支撐層復(fù)合而成。多孔支撐層又稱基膜，起增強機械強度的作用；致密層也稱表皮層，起脫鹽作用，故又稱脫鹽層。脫鹽層厚度一般為50nm，薄的可至為30nm。

4、由單一材料制成的非對稱膜有下列不足之處：

（1）致密層和支持層之間存在被壓密的過渡層。

（2）表皮層厚度下限為100nm，很難通過減小膜厚度降低推動壓力。

（3）脫鹽率與透水速度相互制約，因為同種材料很難兼具脫鹽和支撐兩者均優(yōu)。

復(fù)合膜很好地解決了上述問題，它可以分別針對致密層和支持層的要求選擇脫鹽性能好的材料和機械強度高的材料。從而復(fù)合膜的致密層可以做得很薄，有利于降低拖動壓力；同時消除了過渡區(qū)，抗壓密性能好。

基膜的材料以聚砜較為普遍，其次為聚丙烯和聚丙烯腈。因為聚砜價廉易得，制膜簡單，機械強度好，抗壓密性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定，能抗生物降解。

為進(jìn)一步增強多孔支撐層的強度，常用聚酯無紡布。

脫鹽層的材料主要為芳香聚酰胺。此外還有酰胺、丙烯-烷基聚酰胺與縮合尿素、糠醇與三羥乙基異氰酸酯、間苯二胺等。

五、工作原理

對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液（例如淡水）和濃溶液（例如鹽水）分別置于半透膜的兩側(cè)時，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動，這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時，濃溶液側(cè)的液面會比稀溶液的液面高出，即形成一個壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，溶劑的流動方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動，這一過程稱為反滲透。 反滲透是滲透的一種反向遷移運動，是一種在壓力驅(qū)動下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中普遍的應(yīng)用實例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機離子、細(xì)菌、病毒、有機物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。

六、性能指標(biāo)

1、脫鹽率

脫鹽率=（1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）×100%

膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定，對高價離子及復(fù)雜單價離子的脫鹽率可以超過99%，對單價離子如：鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也可超過了98%（膜使用時間越長，化學(xué)清洗次數(shù)越多，反滲透膜脫鹽率越低。）；對分子量大于100的有機物脫除率也可過到98%，但對分子量小于100的有機物脫除率較低。

2、透過速度

水通量——指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，即單位時間內(nèi)透過膜水量，通常用噸/小時或加侖/天來表示。

鹽透過速度——在單位時間、單位膜面積上透過的鹽量，也叫透鹽率、鹽通量。

3、回收率

回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。依據(jù)預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì)及用水要求而定的。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計時就已經(jīng)確定，

回收率=（產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）×100%。

七、影響因素

1、進(jìn)水壓力對反滲透膜的影響

進(jìn)水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過時，由于過高的回收率，加大了濃差級化，又會導(dǎo)致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。

2、進(jìn)水溫度對反滲透膜的影響

反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就增加2.5%-3.0%；（以25℃為標(biāo)準(zhǔn)）

3、進(jìn)水PH值對反滲透膜的影響

進(jìn)水PH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響，而對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到上限。

4、進(jìn)水鹽濃度對反滲透膜的影響

滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數(shù)，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。

八、研究歷史

反滲透裝置結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、操作簡便、能耗低，在常溫下操作，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

80年代發(fā)明的復(fù)合膜，由超薄反滲透膜、多孔支撐層、織物增強自疊加而成，透水量大，除鹽率高達(dá)99%，是理想的反滲透膜。反滲透膜在分離小分子有機化合物時也特別有效，因此對有機化工、釀造工業(yè)、三廢處理等領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用。

在21世紀(jì)以前，反滲透膜技術(shù)都是被國外所壟斷，而中國是直到90年代末期才開始掌握了反滲透膜的生產(chǎn)技術(shù)，當(dāng)時我們已經(jīng)意識到海水淡化的前景和將來在社會中的作用。

早在1958年，石松研究員等首先在中國開展離子交換膜電滲析海水淡化研究。而在此前1953年美國C.E.Reid建議美國內(nèi)務(wù)部將反滲透研究列入計劃。

隨后1967年，科委組織全國海水淡化會戰(zhàn)，組織全國在水處理和分析化學(xué)、材料化學(xué)、流體力學(xué)等各個學(xué)科的精英會戰(zhàn)海水淡化。

1970年，會戰(zhàn)主力匯集中國浙江省的杭州市，開始組織了海水淡化研究室。此期間，他們一直用電滲析技術(shù)進(jìn)行海水淡化，研制成功海洋監(jiān)測專用微孔濾膜，建成了電滲析海水淡化站——西沙永興島海水淡化站。

1982年，中國海水淡化與水再利用學(xué)會經(jīng)中國科協(xié)學(xué)會部批準(zhǔn)在杭州成立。但是，因為經(jīng)歷了十年浩劫，畢竟還是衰弱下去了，此時，遠(yuǎn)在大洋彼岸的美國的全芳香族聚酰胺復(fù)合膜及其卷式元件已經(jīng)赫然問世。

1984年，海洋局以海水淡化研究室為主體，海洋局杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)部門，中國開始對膜技術(shù)重視了，但是，美國海水淡化用復(fù)合膜及其卷式元件已經(jīng)大面積商業(yè)化了，投入到了民用中去了。

1992年，為了追趕膜方面技術(shù)與世界的差距，科委軍頂，以“部門”為依托，液體分離膜工程技術(shù)研究部門，并開始悄悄研制國產(chǎn)反滲透膜。

直到2001年，該部實行集團化分體管理，所轄三個控股的中外合資公司，兩個中資公司和一個研發(fā)部門。

同年，杭州北斗星膜制品有限公司正式公開問世，從此，中國有了自己的反滲透膜產(chǎn)品，享有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、由中國制造、具有民族品牌的高性能復(fù)合膜元件開始投放市場，中國成為世界上第四個掌握自主反滲透膜技術(shù)。而杭州水處理下的杭州北斗星膜制品有限公司也成為八家自主反滲透膜生產(chǎn)廠家之一。

九、保養(yǎng)

隨著凈水設(shè)備在水處理行業(yè)的廣泛應(yīng)用，反滲透膜也漸漸的被人重視。反滲透膜的成本是消費者關(guān)心的問題之一，良好的保養(yǎng)，有助于延長反滲透膜的使用壽命。

設(shè)備試機完后，我們兩種方法保護反滲透膜。設(shè)備試機運行兩天（15～24h），然后采用2%的甲醛溶液保養(yǎng)；或運行2～6h后，用1%的NaHSO3的水溶液進(jìn)行保養(yǎng)反滲透膜（應(yīng)排盡設(shè)備管路中的空氣，保證設(shè)備不漏，關(guān)閉所有的進(jìn)出口閥）。兩種方法均可得到滿意的效果，一種方法成本高些，在閑置時間長時使用，另一種保養(yǎng)反滲透膜的方法在閑置時間較短時使用。

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