反渗透膜是实现反
渗透的核心元件,是一种模拟生物
半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族
聚酰胺膜。表面微孔的直径一般在0.5~10nm之间,
透过性的大小与膜本身的
化学结构有关。有的高分子材料对盐的排斥性好,而水的透过速度并不好。有的高分子材料化学结构具有较多
亲水基团,因而水的透过速度相对较快。因此一种满意的反渗透膜应具有适当的渗透量或
脱盐率。
反渗透膜应具有以下特征:(1)在高流速下应具有高效
脱盐率;(2)具有较高
机械强度和使用寿命;(3)能在较低操作压力下发挥功能;(4)能耐受化学或生化作用的影响;(5)受
pH值、温度等因素影响较小;(6)制膜原料来源容易,加工简便,成本低廉。
反渗透膜的结构,有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为
醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有
中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于
分离、
浓缩、
纯化等化工单元操作,主要用于纯水制备和水处理行业中。
原理:
反渗透又称逆渗透,一种以
压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的
膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到
卤水。 反渗透时,溶剂的渗透速率即液流能量
N为:
N=
Kh(Δ
p-Δ
π) 式中
Kh为水力渗透系数,它随温度升高稍有增大;Δ
p为膜两侧的静压差;Δ
π为膜两侧溶液的渗透
压差。稀溶液的渗透压
π为:
π=
iCRT 式中
i为溶质分子电离生成的离子数;
C为溶质的
摩尔浓度;
R为摩尔气体
常数;
T为绝对温度。 反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备,主要是
中空纤维式或卷式的
膜分离设备。 反渗透膜能截留水中的各种
无机离子、胶体物质和大分子溶质,从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单,能耗低,近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水(见
卤水)淡化、锅炉用水软化和废水处理,并与
离子交换结合制取高纯水,其应用范围正在扩大,已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。
反渗透膜过滤精度
反渗透膜能截留大于0.00001微米的物质,是最精细的一种膜分离产品,其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物,同时允许水分子通过。