《水质工程学》课程教学资源（PPT课件）第22章 苦咸水淡化与除盐 4反渗透与超滤

S 22-4反渗透与超滤

§22-4 反渗透与超滤

一、反渗透:（一）渗透现象与渗透压（物理化学已学过）1、半透膜：只能让水分子透过，而阻止溶质透过的膜一一称为半透膜，2、渗透过程：实验纯水威水纯水咸水纯水威水半透膜半透膜半透膜【a】渗透(b)平衡（心反渗透图22-17渗透与反渗透现象

一、反渗透: ◼ （一）渗透现象与渗透压（物理化学已学过） ◼ 1、半透膜：只能让水分子透过，而阻止溶质 透过的膜——称为半透膜。 ◼ 2、渗透过程：实验

（1）有渗透现象；（2）平衡时压差为元Pa;（3）反渗透。元称为渗透压这个渗透现象是一个自发的过程纯水的化学势（位）为μo咸水的化学势（位）为μ则：μ= μo+RTlnx咸水中水的摩尔分数，X-T热力学温度K。R-一理想气体常数，R=8.314J/molK

◼ （1）有渗透现象； ◼ （2）平衡时压差为πPa； ◼ （3）反渗透。 π称为渗透压。 这个渗透现象是一个自发的过程。 纯水的化学势（位）为 μ0 咸水的化学势（位）为μ 则： μ= μ0+RTlnx x——咸水中水的摩尔分数， T——热力学温度 K。 R——理想气体常数，R=8.314J/mol·K

lnx为负值。xμ 即纯水的化学位高于咸水的化学位所以纯水向化学位低的咸水一侧渗透。1水的化学位的大小决定着水的传质方向3、渗透压：元平衡态，膜两侧的水的压力差，元即为在指定温度下，溶液（咸水）渗透压：π=icRT （Pa）溶液物质的量浓度，mol/m3C一系数，海水～1.81-

◼ x＜1 lnx为负值。 ∴ μ0＞ μ 即纯水的化学位高于咸水的 化学位， 所以纯水向化学位低的咸水一 侧渗透。 ◼ 水的化学位的大小决定着水的传质方向。 ◼ 3、渗透压：π ◼ 平衡态，膜两侧的水的压力差，π 即为 在指定温度下，溶液（咸水）渗透压： π =icRT（Pa） c——溶液物质的量浓度，mol/m3 i——系数，海水i≈1.8

（二）反渗透：在咸水侧施加压力P>元，迫使咸水中的水向纯水一侧渗透的过程称为反渗透。1、理论：反向加压大手元，克服渗透压。迫使渗透反向。加压一咸水化学位>纯水化学位2、理论耗能：（25℃）海水的盐度34.3%（计算仅用34.3）ARTSWrim(kw.h /m3)VA系数，A=0.00537T绝对温度，K。S海水盐度。R-理想气体常数，R=2.31 X 10-6kw:h/mol·K

◼ （二）反渗透： ◼ 在咸水侧施加压力P＞π，迫使咸水中的水向纯水 一侧渗透的过程称为反渗透。 ◼ 1、理论：反向加压大于π ，克服渗透压。迫使渗 透反向。 加压 →咸水化学位＞纯水化学位 ◼ 2、理论耗能：（25℃）海水的盐度34.3‰（计算 仅用34.3） A——系数，A=0.00537 T——绝对温度，K。 S——海水盐度。 R——理想气体常数， R=2.31×10-6kw·h/mol·K ( / ) 3 k w h m V ARTS W1im = 

水的偏摩尔体积，VV =0.018 X 10-3 m3/mol..Wim= 0.7 kW.h/m31 kWh=3.6X106 Pa : m3即为海水的极限渗透压实际工程应用要大该值

◼ ——水的偏摩尔体积， =0.018×10-3 m3 /mol ∴Wlim= 0.7 kW·h/m3 1 kW·h =3.6×106 Pa · m3 即为海水的极限渗透压。 实际工程应用要大该值。 V V

（三）反渗透膜及透过机理：醋酸纤维素(CA)芳香族聚酰胺膜untst表面层as过滤层mo多孔支撑层图22-18CA膜结构示意

◼ （三）反渗透膜及透过机理： 醋酸纤维素（CA） 芳香族聚酰胺膜

1、机理：选择性吸附毛细管流机理纯水层膜图22-19选择性吸着-毛细管流机理示意膜表面具有亲水性，选择吸附水分子（两个水分子厚1nm的纯水层）。并排斥盐分，在施加压力的作用下，纯水由毛细孔不断流过反渗透膜。毛细孔孔径应为纯水层厚1nm的2倍以下（2nm）。实际2~3nm以下。称为临界孔径。若孔径大于临界孔径，透水性增大，盐分也可透过

◼ 1、机理： ◼ 选择性吸附——毛细管流机理 ◼ 膜表面具有亲水性，选择吸附水分子（两个水 分子厚1nm的纯水层）。 ◼ 并排斥盐分，在施加压力的作用下，纯水由毛 细孔不断流过反渗透膜。 毛细孔孔径应为纯水 层厚1nm的2倍以下（2nm）。实际2~3nm以下。 称为临界孔径。若孔径大于临界孔径，透水性 增大，盐分也可透过

■2、反渗透应用范围：（1）CA膜适用于含盐量小于10000mg/l以下的苦咸水淡化。（2）含盐量大于10000mg/l，可用复合膜反渗透。复合膜：两种半透膜复合成一张膜。（3）可构成联合除盐系统：如反渗透离子交换。反渗透一一先除胶体微粒，二氧化硅高分子有机物，及大部分溶解盐目的：减轻后续离子交换工艺的负荷■离子交换脱盐，出水为纯水

◼ 2、反渗透应用范围： ◼ （1）CA膜适用于含盐量小于10000mg/l， 以下的苦咸水淡化。 ◼ （2）含盐量大于10000mg/l，可用复合 膜反渗透。 复合膜：两种半透膜复合成 一张膜。 ◼ （3）可构成联合除盐系统： ◼ 如反渗透——离子交换。 ◼ 反渗透——先除胶体微粒，二氧化硅， 高分子有机物，及大部分溶解盐。 目的：减轻后续离子交换工艺的负荷。 ◼ 离子交换——脱盐，出水为纯水

（四）反渗透淡化装置工艺流程与布置系统到装1、分类：黑品8盗过a四种形式：之期板（1）板框式：装置类似申净银品清渗析，许多膜层叠在框板医，2授化式外博示事室架中。（2）管式：分串联和并联毛细管（类似中空纤维式）浓纸法壳窖药骨膜料放图，！体式红学小意透过流图4.4毛细管膜组件示意图

◼ （四）反渗透淡化装置， 工艺流程与布置系统。 ◼ 1、分类： ◼ 四种形式： ◼ （1）板框式：装置类似电 渗析，许多膜层叠在框板 架中。 ◼ （2）管式：分串联和并联 毛细管（类似中空纤维式）