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【技术资料】反渗透膜介绍


来源:  作者:  日期:2009-03-25 11:56:07

reverse somosis membrane;reverse osmosis film
 

 

  用于反渗透法中制备纯水半透膜
 

 

  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,有非对称膜和复合膜两类。当前使用的膜材料主要为三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化工单元操作,主要用于纯水制备和水处理行业中。

 

 
“反渗透法”

  是目前海水淡化中最有效、最节能的技术。它的装置包括去除浑浊物质的前处理设备、高压泵、反渗透装置、后处理设备、浓缩水能量回收器等。反渗透装置是其关键,而它的核心则是反渗透膜。
 

 

  反渗透指的是沿与溶液自然渗透方向相反的方向进行的渗透,即溶剂从高浓度向低浓度溶液进行渗透。生物体内,膜是不同组织间的屏障。物质交换时,它只允许其中的某些通过,而排斥其他。这种对物质具有一定选择能力的膜叫做半透膜。假设有一张膜只允许淡水通过,把它放在淡水和盐水中间,在自然状态下,淡水会透过半透膜稀释盐水来减小浓度差,当高度相差一定程度时,渗透会自动停止(这个高度差产生的压强称为“渗透压”)。如果在盐水一边施加压强,使它大于渗透压,盐水中的水分子就摘迫渗人淡水一方,这就是反渗现象。只要保持足够的压强,并及时取走淡水,盐水中的水分子源源不断地透过半透膜进入淡水中,盐分就被“过滤”掉了。所谓渗透膜就是利用反渗透原理进行分离的液体分离膜。具体的说,反渗透膜上有许多小孔,孔的大小只允许水分子通过,盐类和杂质分子都比孔大而无法通过 -- 多像个筛子呀。

 

 
反渗透膜的优点

  是装置结构紧凑、安装简单、操作简便、能耗低,并可在常温下操作,易于工业化生产。制膜技术的关键是选择最佳材料,使其适于大规模工业化生产。孔的尺寸也是个重要因素,要让它小到最小的细菌病毒都无法通过,才能保证水的纯净。80年代发明的复合膜,由超薄反渗透膜、多孔支撑层、织物增强自叠加而成,透水量极大,除盐率高达99%,是理想的反渗透膜。 反渗透膜在分离小分子有机化合物时也特别有效,因此对有机化工、酿造工业、三废处理等领域也得到了很好的应用。
 

 

  在21世纪以前,反渗透膜技术都是被国外所垄断,而中国是直到90年代末期才开始掌握了反渗透膜的生产技术.这个历史要追述到建国初期,当时我们国家的领导人已经意识到海水淡化的前景和将来在社会中的作用。
 

 

  早在1958年,石松研究员等首先在我国开展离子交换膜电渗析海水淡化研究。而在此前1953年美国C.E.Reid建议美国内务部将反渗透研究列入国家计划。
 

 

  随后1967年,国家科委组织全国海水淡化会战,组织全国在水处理和分析化学材料化学流体力学等各个学科的精英会战海水淡化。
 

 

  1970年,会战主力汇集我国浙江省的杭州市,组织了全国第一个海水淡化研究室。此期间,他们一直用电渗析技术进行海水淡化,研制成功海洋监测专用微孔滤膜,建成了世界最大的电渗析海水淡化站——西沙永兴岛海水淡化站。一度在海水淡化方面成为世界领军人物。
 

 

  1982年,中国海水淡化与水再利用学会经中国科协学会部批准在杭州成立。但是,因为经历了十年浩劫,毕竟还是衰弱下去了,此时,远在大洋彼岸的美国的全芳香族聚酰胺复合膜及其卷式元件已经赫然问世。
 

 

  1984年,国家海洋局以海水淡化研究室为主体,组建国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心,中国开始对膜技术重视了,但是,美国海水淡化用复合膜及其卷式元件已经大面积商业化了,投入到了国家和民用中去了。
 

 

  1992年,国家为了追赶膜方面技术与世界的差距,,国家科委军顶,以“中心”为依托,组建国家液体分离膜工程技术研究中心,并开始悄悄研制国产反渗透膜。
 

 

  直到2001年,“中心”实行集团化分体管理,所辖三个控股的中外合资公司,两个中资公司和一个研发中心。
 

 

  同年,杭州北斗星膜制品有限公司正式公开问世,从此,中国有了自己的反渗透膜产品,享有完全自主知识产权、由中国制造、具有民族品牌的高性能复合膜元件开始投放市场,中国成为世界上第四个掌握自主反渗透膜技术的国家。而杭州水处理下的杭州北斗星膜制品有限公司也成为全球八家自主反渗透膜生产厂家之一。
 

 

  也称为RO膜。我们无法去追究是工业文明还是人口无休止的增长使我们面临了这场水的危机:早在70年代中期,由于众多的河流遭到严重污染,全世界有70%的人无法保证卫生、安全地用水。淡水资源的日益匮乏,使人们一再把目光投向浩瀚的海洋,只要将导致海水又苦又咸的盐类物质从中去除,就能获得淡水。地中海中部的马耳他,建有世界上最大的反渗透海水淡化厂。海水在这里乖乖地缴械投降,变成卫生的淡水,为岛上的3万居民和前来观光的旅游者提供忠实的服务。

 

 
反渗透机理模型

  有几个经典模型
 

 

  1.优先吸附毛细孔模型:弱点干态电镜下,没发现孔。湿态膜标本不是电镜的样品。
 

 

  2.溶解扩散模型:不认为有孔。
 

 

  3.干闭湿开模型:上工世纪80,90年代,国人邓宇等提出的,能够解释1和2模型的统一的现代最贴切的逆渗透机理模型。既“干闭湿开”反渗透模型,统一了两个最经典的反渗透机制模型,细孔模型,溶解扩散模型。


 

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