⑴原理

用膜法分離溶液時(shí)，使溶劑通過(guò)膜的方法稱為滲透。水通過(guò)膜由稀溶液進(jìn)入濃溶液的過(guò)程稱為自然滲透。在濃溶液一側(cè)施加壓力，使?jié)馊芤褐械乃ㄟ^(guò)膜進(jìn)入稱溶液的過(guò)程稱為反滲透。

目前的反滲透膜的傳質(zhì)機(jī)理有：溶解擴(kuò)散理論、優(yōu)先吸附——毛細(xì)孔流理論和氫鍵理論。

⑵反滲透膜及反滲透裝置

①反滲透膜

ⅰ結(jié)構(gòu)：是一種只允許水分子通過(guò)的半透膜，厚度一般為100～200鈉米，具有不對(duì)稱的斷面結(jié)構(gòu)，主要包括三層：表面致密層，孔徑約8～10埃，厚度約為1～10微米，脫鹽主要在這一層，另一面為多孔支撐層，結(jié)構(gòu)疏松，孔徑約1000～4000埃，兩者之間為中間過(guò)渡層，孔徑約200埃。

ⅱ性能：反滲透分離的關(guān)鍵是要求反滲透膜具有較高的透水速度和脫鹽性能，則反滲透膜所應(yīng)具有的性能為：?jiǎn)挝荒っ娣e的透水速度快，脫鹽率高;機(jī)械強(qiáng)度好;化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿、耐高溫和微生物的侵蝕，耐污染;使用壽命長(zhǎng)，性能衰降小，原料充沛，價(jià)格低，制膜工藝較簡(jiǎn)單。

ⅲ分類：

按材料分為：纖維素膜和非纖維素膜。

按結(jié)構(gòu)分為：不對(duì)稱膜和復(fù)合膜。

按外形分為：膜片和中空纖維。水處理中常用以下膜：

②反滲透裝置：有板框式、管式、卷式、中空纖維式、盤(pán)式或碟式等。

ⅰ板框式反滲透器

優(yōu)點(diǎn)：裝置牢固，能承受高壓。缺點(diǎn)：液流狀態(tài)差，易形成濃差極化，設(shè)備費(fèi)用及占地面積大。

ⅱ管式反滲透器

優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)水流動(dòng)狀態(tài)好，易安裝，易清洗，易拆換。缺點(diǎn)：?jiǎn)挝幻娣e內(nèi)的體積很小，占地面積較大。

ⅲ卷式反滲透器

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的膜裝載面積大，進(jìn)水流動(dòng)狀態(tài)好，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：進(jìn)水預(yù)處理要求嚴(yán)格，否則易堵塞。

ⅳ中空纖維式反滲透器：

優(yōu)點(diǎn)：在單位體積內(nèi)的膜裝載面積大，無(wú)須承壓材料，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：容易堵塞，清洗困難，對(duì)進(jìn)水的預(yù)處理要求最嚴(yán)，污染指數(shù)要求≤3.

⑶反滲透處理的工藝參數(shù)

①原液狀態(tài)參數(shù)：包括總含鹽量、各組分含量、ph值、溫度、懸浮物、黏度和微生物量等。

②膜性能參數(shù)：包括膜的脫鹽性能、機(jī)械強(qiáng)度、ph值穩(wěn)定范圍和耐熱性等。

③化學(xué)工程參數(shù)：包括產(chǎn)水量、產(chǎn)水水質(zhì)、操作壓力、原液流速、膜清洗、膜更換和能耗等。

⑷反滲透在廢水處理中的應(yīng)用

目前反滲透已應(yīng)用在處理電鍍廢水(鍍鎳、鍍鉻廢水)、食品加工廢水、制糖廢水、水產(chǎn)品加工廢水以及某些污水的深度處理等。

反滲透法對(duì)高價(jià)重金屬離子有良好的脫除效果，可以回收廢液中幾乎全部的重金屬，而且還可將水回收利用。

⑸反滲透法處理工藝的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：分離過(guò)程不需加熱、無(wú)相變、耗能較少，設(shè)備體積少，操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)等。

缺點(diǎn)：需在高壓下運(yùn)行，需配備高壓泵和耐高壓的管路;反滲透膜分離裝置對(duì)進(jìn)水指標(biāo)有較高的要求，易產(chǎn)生膜污染，需定期對(duì)膜進(jìn)行清洗。

1.9.4超濾

⑴原理

超濾又稱超過(guò)濾，用于截留水中膠體大小的顆粒，而水和低分子量溶質(zhì)則允許透過(guò)膜。

超濾的機(jī)理是：由膜表面機(jī)械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應(yīng)，以篩濾為主。

⑵超濾膜與超濾裝置

①超濾膜的種類：

常用的超濾膜有：醋酸纖維素膜，聚砜膜，聚酰胺膜

②超濾裝置：主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等，與反滲透裝置類似。

ⅰ板框式超濾裝置

優(yōu)點(diǎn)：裝置牢固，適合在廣泛的壓力范圍內(nèi)工作;流道間隙大小可調(diào)，原水流道不易被雜物堵塞;具有可拆性，清洗方便;通過(guò)增減膜及支撐板的數(shù)量可處理不同水量。

缺點(diǎn)：裝置較笨重;單位體積內(nèi)的有效膜面積較小;膜的強(qiáng)度要求較高，一般做在無(wú)紡布上，以增強(qiáng)膜的機(jī)械性能。

ⅱ管式超濾裝置

優(yōu)點(diǎn)：原液流道截留面積較大，不易堵塞;膜面的清洗比較容易，可化學(xué)清洗或擦洗。

缺點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)膜的充填密度較低，占地面積大;膜管的彎頭及連接件多，設(shè)備安裝費(fèi)時(shí)。

ⅲ卷式超濾裝置

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的有效膜面積較大，水在膜表面流動(dòng)狀態(tài)比較好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小。缺點(diǎn)：進(jìn)水預(yù)處理要求嚴(yán)格，對(duì)所用的膜強(qiáng)度要求較高，使用過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)膜破損須更換新的膜元件。

ⅳ中空纖維式超濾裝置：

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)有效膜面積最大，工作效率最高，占地面積小。中空纖維無(wú)須支撐物。缺點(diǎn)：膜的清洗較困難，只能用水力沖洗或化學(xué)清洗，不能用機(jī)械清洗，另外，中空纖維膜損壞后要更換整個(gè)組件。

③超濾工藝參數(shù)

主要參數(shù)有膜通量、膜清洗和膜壽命。

在操作壓力為0.11～0.6mpa，溫度小于60℃時(shí)，超濾膜的膜通量以1～500l/㎡h為宜。影響膜通量的因素有：進(jìn)水流速、操作壓力、溫度、進(jìn)水濃度和原水預(yù)處理等。

膜必須定期清洗，以延長(zhǎng)膜的壽命，正常使用的膜的壽命為12～18個(gè)月。

④超濾在廢水處理中的應(yīng)用

目前已應(yīng)用在汽車制造行業(yè)噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業(yè)廢水的處理及有用物質(zhì)的回收。

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