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、表皮層厚度薄極限為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)。
工作原理
對透過的物質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的薄膜稱之為理想半透膜。當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)地向濃溶液一側流動,這一現象稱為滲透。當滲透達到平衡時,濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,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,即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關而與半透膜的性質無關。若在濃溶液一側施加一個大于滲透壓的壓力時,溶劑的流動方向將與原來的滲透方向相反,開始從濃溶液向稀溶液一側流動,這一過程稱為反滲透。 反滲透是滲透的一種反向遷移運動,是一種在壓力驅動下,借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質與溶劑分開的分離方法,它已廣泛應用于各種液體的提純與濃縮,其中普遍的應用實例便是在水處理工藝中,用反滲透技術將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除,以獲得的純凈水。
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,同時產水量越低。反滲透對不同物質的脫鹽率主要由物質的結構和分子量決定,對離子及復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,化學清洗次數越多,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。
透過速度
水通量——指反滲透系統的產水能力,即單位時間內透過膜水量,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。
回收率
回收率——指膜系統中給水轉化成為產水或透過液的百分比。依據預處理的進水水質及用水要求而定的。膜系統的回收率在設計時就已經確定,
回收率=(產水流量/進水流量)×
影響因素
1、 進水壓力對反滲透膜的影響
進水壓力本身并不會影響鹽透過量,但是進水壓力升高使得驅動反滲透的凈壓力升高,使得產水量加大,同時鹽透過量幾乎不變,增加的產水量稀釋了透過膜的鹽分,降低了透鹽率,提高脫鹽率。當進水壓力超過一定值時,由于過高的回收率,加大了濃差極化,又會導致鹽透過量增加,抵消了增加的產水量,使得脫鹽率不再增加。
2、 進水溫度對反滲透膜的影響
反滲透膜產水電導對進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,進水水溫每升高1℃,產水量就增加2.5%-3.0%;(以25℃為標準)
3、 進水PH值對反滲透膜的影響
進水PH值對產水量幾乎沒有影響,而對脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間,脫鹽率達到高。
4、 進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,進水含鹽量越高,濃度差也越大,透鹽率上升,從而導致脫鹽率下降。
反滲透膜元件的保管條件
(1)新膜(使用前)
①膜元件一直保持在濕潤狀態(tài)。即使是在為了確認同一包裝的數量而需暫時打開時,也是在不捅破塑料袋的狀態(tài)下,此狀態(tài)應保存到使用時為止。
②在超過10℃的氛圍中保存時也要避免直射陽光,選擇通風良好的場所。這時,保存溫度勿超過35℃。
③如果發(fā)生凍結就會發(fā)生物理破損,所以要采取保溫措施,勿使之凍結。
(2)通水后膜元件
①膜元件一直保持在陰暗的場所,保存溫度勿超過35℃,并要避免直射陽光。
②溫度為0℃以下時有凍結的可能,要采取防凍結措施。
③復合系列膜元件要用含有存用藥品(重亞硫酸鈉,500~1000mg/L,pH值3~6)的純水或反滲透過濾水進行浸泡。
④無論在何種情況下進行保存時,都不能使膜處于干燥狀態(tài)。
⑤保存液的濃度及pH值都要保持在上述范圍,需定期檢查。如果可能發(fā)生偏離上述范圍時,要再次調制保存液。
在各工業(yè)生產過程中,往往有分離、濃縮、分級和純化某種水溶液的需求。傳統用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結晶等過程。這些方法表現出流程長、耗能多、物料損失多、設備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點,以超濾膜技術取代某種傳統技術可以獲得顯著的經濟效益。
設備在使用過程中,除了性能的正常衰減外,由于污染而引起設備性能的衰減更為嚴重。通常的污染主要有化學垢,有機物及膠體污染,微生物污染等。不同的污染表現出的癥狀是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的癥狀也是有一定的差異。
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