2003-Chapter-3-反渗透和纳滤基础

陶氏FILMTEC™膜元件>>>美国原装进口膜元件3.反渗透和纳滤基础*陶氏化学公司商标FILMTEC膜•FilmTec公司是陶氏化学公司的全资子公司3－1目录3-1反渗透和纳滤技术发展历史.3－23-2膜法分离过程分类3－23-3反渗透和纳滤原理3－33-4影响反渗透和纳滤膜性能的因素..3－43-5了解反渗透膜元件脱盐率规范..3－7陶氏FILMTEC™膜元件>>>美国原装进口膜元件3.反渗透和纳滤基础3－23-1反渗透和纳滤技术发展历史自从上世纪五十年代未六十年代初期，反渗透(RO)和纳滤(NF)技术产品商品化投放市场，尤其是陶氏化学公司全资子公司发明的超薄聚酰胺复合膜进入实用阶段，使得RO和NF成为实用化的化工分离单元操作，它们的应用领域得到不断地扩展。起初，反渗透主要用于海水和苦咸水脱盐，由于工业领域对保护水源、减少能耗、控制污染以及从废水中回收有价值物质的需求日益增加，反渗透和纳滤的新用途变得更有经济价值。此外，伴随着膜分离技术的发展，促进了生物技术和制药行业的技术进步，相对于传统蒸馏法，膜法分离浓缩技术更加节省能量消耗，同时也不会引起产品热分解变质。1963年在美国明尼苏达州明尼亚波里斯市开展的膜基础研究，成为成立FilmTec公司和著名的FILMTEC™FT30膜化学的技术基础。1977年成立FilmTec公司之后，于1981年至1984年间复合膜技术和产品以及公司本身发生了长足的发展。1985年8月，FilmTec公司成为陶氏化学公司全资子公司。现在反渗透膜能够在显著地降低运行压力的条件下，实现更高的脱盐率和产水量，纳滤膜也可在相对低的操作压力下提供对某些盐类或化合物的更高的分离选择性。为了满足快速增长的反渗透和纳滤膜市场对FILMTEC产品的需求，作为美国最大的化工行业高科技公司陶氏化学公司，陶氏公司的巨大资源提升和扩充了其全资子公司FilmTec公司的研发、制造和生产能力，使其成为膜工业界公认的膜技术的领导者，保证了产品具有世界最高的性能和长期稳定性和可靠性，保证了FILMTEC产品及其用户在市场上的成功。3-2膜法分离过程分类膜法液体分离技术一般可分为四类：微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)，它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。1)微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体(无机盐)等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差(有效推动力)一般为0.7bar。2)超滤能截留0.002～0.1微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过，但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1,000～100,000之间，超滤膜两侧的运行压差一般为1～7bar。3)纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1纳米(0.001微米)而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200～400左右，截留溶解性盐的能力为20～98％之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20～80％，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90～98％。纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性盐，浓缩食品以及分离药品中的有用物质等，纳滤膜两侧运行压差一般为3.5～16bar。4)反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可大于95％，反渗透复合膜脱盐率一般大于98％。它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低操作费用和废水排放量。反渗透膜两侧的运行压差当进水为苦咸水时一般大于5bar，当进水为海水时，一般低于84bar。陶氏FILMTEC™膜元件>>>美国原装进口膜元件8.反渗透和纳滤基础3－33-3反渗透和纳滤原理1)渗透我们知道渗透是指稀溶液中的溶剂(水分子)自发地透过半透膜(反渗透膜或纳滤膜)进入浓溶液(浓水)侧的溶剂(水分子)流动现象。2)渗透压定义为某溶液在自然渗透的过程中，浓溶液侧液面不断升高，稀溶液侧液面相应降低，直到两侧形成的水柱压力抵销了溶剂分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化变化，渗透过程达到平衡点，此时的液柱高差称为该浓溶液的渗透压。3)反渗透原理即在进水(浓溶液)侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化产水(请参见下图)。4)纳滤工作原理纳滤与反渗