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1、Solutions You Need. Technologies You Trust. 反渗透膜技术原理反渗透膜技术原理 美国海德能公司上海代表处美国海德能公司上海代表处 日东电工（上海松江）有限公司日东电工（上海松江）有限公司 谢春玲谢春玲 （引用）Y.Fusaoka,T.Inoue,M.Murakami and M.Kurihara : “Drinking Water Production using Cationic and Anionic Charged Nanofiltration Membrane”, Preprints of American Water Works Associ
2、ation, 2001 Membrane Technology Conference (2001) San Antonio,Texas,USA 分离膜的用途以及分离对象 0.00010.0010.010.1110 (m) (m) 氯离子 农药 有机物 亚铅离子 氟离子 铅离子 硝酸根离子 三卤甲烷 脊髓灰质炎病毒 各种病毒 流感病菌藻类砂石 霍乱弧菌 大肠菌 隐孢子虫病菌 痢疾病菌 膜的种类分离对象物质 孔径 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 110 102103104105 钠离子 肠兰伯式鞭毛虫 反渗透反渗透（）膜（）膜 纳滤纳滤（）膜（）膜 超滤（超滤（）膜）膜
3、 微滤微滤（）（）膜膜 () A型肝炎病毒 10-10 反渗透反渗透/ /纳滤（膜纳滤（膜 脱脱 盐）盐） 作作用用： 去除水中溶解性杂质去除水中溶解性杂质 主要指标主要指标： 水中无机离子及溶解性有机物水中无机离子及溶解性有机物 主要膜种主要膜种： NF NF 部分脱盐部分脱盐 RO RO 近乎全部脱盐近乎全部脱盐 EDI EDI 精密脱盐精密脱盐 竞争技术竞争技术： 离子交换树脂离子交换树脂 电渗析（离子交换膜）电渗析（离子交换膜） 蒸蒸 发发 反渗透的原理反渗透的原理 原理原理：反渗透反渗透( (Reverse Osmosis)Reverse Osmosis)膜法是采用半透膜可以截留膜法
4、是采用半透膜可以截留 可溶性盐分而让淡水透过的方法。可溶性盐分而让淡水透过的方法。 中间用半透膜隔断，容器两侧装 入淡水和浓盐水，若不加任何压 力状态下，水分子会从淡水侧透 过半透膜向浓水侧迁移。 在浓水侧施加大于盐分渗透压在浓水侧施加大于盐分渗透压 的压力时，浓水侧的水分子会的压力时，浓水侧的水分子会 透过半透膜向淡水侧迁移。透过半透膜向淡水侧迁移。 半透膜 淡水淡水浓盐水浓盐水 淡水淡水海水海水 压力大于渗透压压力大于渗透压 水分子水分子 盐分盐分 半透膜 淡水淡水浓盐水浓盐水 淡水淡水海水海水 反渗透膜的外观反渗透膜的外观 反渗透膜的结构 0.15 50 150 Microns 反渗透膜
5、的化学成分以及结构 - S - C - C - - C C -O - C - - N - N - - N - - N - O O - C - - C - O O - C - O 芳香聚酰胺 0.15微米厚 O O 聚砜 50微米厚 C - S - C - C - O O 无纺织布 150微米厚 C HO- 产水隔网的作用产水隔网的作用: - 支撑膜片支撑膜片 - 引导产品水在膜袋内向中心淡水管流动引导产品水在膜袋内向中心淡水管流动 进水隔网的作用进水隔网的作用: 分开每片膜页，保证进水可以分开每片膜页，保证进水可以 在膜页间流动在膜页间流动 增强进水的流体力学状态增强进水的流体力学状态 错流过
6、滤与全量过滤对比图错流过滤与全量过滤对比图 Feed Permeate Depth Filtration Crossflow Filtration Membrane Feed Permeate Concentrate Membrane 3 Streams 2 Streams RO 膜分离过程膜分离过程 浓水 给水 H2O H2O H2O H2O Mg Cl Fe + HCO3 Ca SO4 Na + + + 膜 压力 H2O H2O H2O H2O H2O H2O 产水 RO/NF膜主要性能参数膜主要性能参数(1) 1 m2膜 脱盐率或透盐率 99 % 脱盐率 1% 透盐率 1000 mg/L
7、 10 mg/L 比水通量 3L/m2/h .bar 1bar 3L/h 系统压差(P) =P进水-P浓水 进水 浓水 产水 P P P RO/NF膜主要性能参数膜主要性能参数(2) 回收率回收率 : Y(%) =(QP/ QF) * 100(%) QP： ：产水流量产水流量(m3/h) QF: 进水流量（ 进水流量（m3/h) 给水给水 浓水浓水 产水产水 RO/NF膜主要性能参数膜主要性能参数(3) 影响膜性能的操作因子 反渗透膜的性能可以简单的认为纯水和溶质的 透过速度的问题。 纯水：水的透过量纯水透过系数(进水侧压力渗透压) 溶质：溶质透过量溶质的透过系数浓度差 膜性能，压力，浓度，回
8、收率(膜表面的浓度)以及 温度的影响（外加pH值） 给水压力的影响 0 10 20 30 40 50 60 70 0. 000. 501. 001. 502. 002. 50 操作圧力 （ M Pa） 透過水量 （m3/day） 99. 0 99. 2 99. 4 99. 6 99. 8 100. 0 脱塩率 （%） 測定条件 原水濃度：1500mg/L 回収率：15% 温度：25 pH： 6.5-7 原水浓度对膜性能的影响 30 35 40 45 50 55 60 10100100010000 原水濃度 （ m g/L） 透過水量 （m3/day） 99. 0 99. 2 99. 4 99.
9、 6 99. 8 100. 0 脱塩率 （%） 測定条件： 单只膜元件 操作圧力：1.55MPa 回収率：15% 温度：25 回收率的影响 20 25 30 35 40 45 50 00. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 7 回収率 （ %） 透過水量 （m3/day） 99. 0 99. 2 99. 4 99. 6 99. 8 100. 0 脱塩率 （%） 測定条件 原水濃度：1500mg/L 温度：25度 操作圧力：1.55MPa 回收率与浓缩倍数 回收率与浓缩倍数的关系回收率与浓缩倍数的关系 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 00.1 0.2 0.3
10、 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91 回 收 率 %回 收 率 % 理论浓缩倍数理论浓缩倍数 % 1 回収率 濃縮倍率 给水温度的影响 20 30 40 50 60 70 10152025303540 原水温度 （ ） 透過水量 （m3/day） 99. 0 99. 2 99. 4 99. 6 99. 8 100. 0 脱塩率 （%） 測定条件 原水濃度：1500mg/L 回収率：15% 操作圧力：1.55MPa 0.50 0.70 0.90 1.10 1.30 1.50 1.70 1.90 01020304050 温度 (C) 校正值 透水性系数 透盐系数 参照点 温度对膜性能
11、的影响温度对膜性能的影响 温度校正表 进水pH的影响 測定条件 原水濃度：1500mg/L 回収率：15% 操作圧力：1.55MPa 温度：25度 Salt Passage of ESPA2 Standard test conditions with 1500 ppm NaCl 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 456789101112 pH SP 碳酸盐平衡与产水电导率 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 02468101214 当PH值达到8.4-8.5之间时，水中的碳酸氢盐含量最大 HCO3-C
12、O32-CO2 膜元件的数量和压力容器膜元件的数量和压力容器 已知：产水通量（J, L/m2/hr），产水量(Q, m3/hr) 求：膜元件的数量（Ne） )()( )( )( SJ Q Ne P 单支膜元件面积产水通量 产水量 膜元件数量 1）膜元件的数量 2）压力容器的数量 )( )( )( Ve Ne Nv 件的数量单支圧力容器装填膜元 膜元件数量 圧力容器 一根组件的最高回收率 取决于压力容器（膜外壳）中串联的膜元件（40”长）数量 每个压力容器中的膜元件数最高回收率 1 11515- -20%20% 2 22828- -33%33% 3 33838- -43%43% 4 44343-
13、 -48%48% 5 54848- -53%53% 6 65252- -56%56% 膜元件排列与回收率膜元件排列与回收率 压力容器的数量和膜元件的排列方式 RO产水 段排列： 回收率50-55 浓水 给水 浓水 给水 RO产水 第段 第段 段排列： 回収率7580 浓水 给水 RO产水 第段 第段第段 段排列： 回収率8590 反渗透系统的最高回收率和膜组件排列的段数的关系（以6芯膜元件例） RO系统典型流程系统典型流程 一级两段一级两段两级系统两级系统 反渗透系统进水常规要求反渗透系统进水常规要求 可以采用任何合适的预处理组合工艺，以达到进水水质满足以下条件： 1.SDI 5 (最好3)
14、2.浊度 1NTU(最好0.5NTU，不能有砂粒、炭粒等颗粒物进入膜内，这些 物质会对膜造成不可逆转的损伤）。 3.余氯0.1mg/l(实际运行时应尽量保证为0.) 4.不含油、脂类，阳离子表面活性剂，或其它对膜有损害的有机类物质。 5. 总Fe低于0.05mg/l,不含有其它对膜有损害的过渡金属,如Mn,Cu,Cr,Zn等 6.长期运行温度最好在5-35C之间。任何时候膜不能暴露在0C以下。 增强低污染增强低污染 PROC 低压高脱盐低压高脱盐 CPA 节能超低压节能超低压 ESPA 电中性电中性 污染污染LFC 海水淡化海水淡化 SWC 节能纳滤膜节能纳滤膜 ESNA PROC10CPA3-LDESPA1LFC3-LDSWC4+ESNA1-K1 PROC20YQS-8040ESPA2SWC4BESNA-LF-LD PROC10-LDESPA2 MAXSWC5ESNA-LF2-LD ESPA4SWC5-LD ESPABSWC5 MAX SWC6 美国海德能公司主要美国海德能公司主要8”RO膜元件型号膜元件型号
