反渗透和纳滤的的工艺过程设计课件
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反渗透和纳滤的的工艺过程设计ppt
截留的有机物和多价离子在浓水侧累积，需定期排放 或回收。
纳滤的设备选型
根据处理水量、水质和处理要求选择合适的纳滤膜型 号和规格。
选择合适的纳滤高压泵，满足系统压力和流量需求， 并确保泵的稳定性和可靠性。
选择高品质的纳滤膜组件，确保膜通量和分离效率高 、抗污染能力强。
考虑设备占地面积和安装方便性，选择合适的设备结 构和材质，以满足工艺流程设计要求。
纳滤膜具有高孔隙率和高透水性，且耐酸、碱、有机溶剂 ，对盐的分离效果较好，纳滤膜分离过程中无二次污染。
纳滤的工艺流程设计
原水进入纳滤系统前需进行预处理，去除悬浮物、硬 度、有机物等杂质，保护纳滤膜不受污染。
透过水透过纳滤膜进入产水罐，可直接使用或排放。
预处理后的原水进入纳滤高压泵，通过压力差推动水 分子透过纳滤膜，截留有机物和多价离子。
工业废水处理
针对工业废水中的不同污染物和有害物质，反渗透和纳 滤技术能够进行有效的分离和纯化，实现废水回收再利 用，降低工业废水对环境的污染。
海水淡化
面对全球水资源短缺的问题，海水淡化成为解决人类用 水需求的重要途径，反渗透和纳滤技术是海水淡化过程 中的关键技术之一。
反渗透和纳滤的发展趋势展望
拓展应用领域
反渗透和纳滤技术的应用领域不断拓展，未来将应用于更为广泛 的领域，如能源、化工、医药等。
绿色环保
在可持续发展成为全球共识的背景下，反渗透和纳滤技术的发展 将更加注重环保和节能，降低对环境的影响。
全球化发展
反渗透和纳滤技术将随着全球化的发展而不断推广和应用，促进全 球水资源的合理利用和保护。
THANKS
脱盐率高、产水品质高、运行压力高、膜 寿命长
纳滤优点
产水流量较高、浓水排放量小、需要高压 泵能量消耗较低
纳滤的设备选型
根据处理水量、水质和处理要求选择合适的纳滤膜型 号和规格。
选择合适的纳滤高压泵，满足系统压力和流量需求， 并确保泵的稳定性和可靠性。
选择高品质的纳滤膜组件，确保膜通量和分离效率高 、抗污染能力强。
考虑设备占地面积和安装方便性，选择合适的设备结 构和材质，以满足工艺流程设计要求。
纳滤膜具有高孔隙率和高透水性，且耐酸、碱、有机溶剂 ，对盐的分离效果较好，纳滤膜分离过程中无二次污染。
纳滤的工艺流程设计
原水进入纳滤系统前需进行预处理，去除悬浮物、硬 度、有机物等杂质，保护纳滤膜不受污染。
透过水透过纳滤膜进入产水罐，可直接使用或排放。
预处理后的原水进入纳滤高压泵，通过压力差推动水 分子透过纳滤膜，截留有机物和多价离子。
工业废水处理
针对工业废水中的不同污染物和有害物质，反渗透和纳 滤技术能够进行有效的分离和纯化，实现废水回收再利 用，降低工业废水对环境的污染。
海水淡化
面对全球水资源短缺的问题，海水淡化成为解决人类用 水需求的重要途径，反渗透和纳滤技术是海水淡化过程 中的关键技术之一。
反渗透和纳滤的发展趋势展望
拓展应用领域
反渗透和纳滤技术的应用领域不断拓展，未来将应用于更为广泛 的领域，如能源、化工、医药等。
绿色环保
在可持续发展成为全球共识的背景下，反渗透和纳滤技术的发展 将更加注重环保和节能，降低对环境的影响。
全球化发展
反渗透和纳滤技术将随着全球化的发展而不断推广和应用，促进全 球水资源的合理利用和保护。
THANKS
脱盐率高、产水品质高、运行压力高、膜 寿命长
纳滤优点
产水流量较高、浓水排放量小、需要高压 泵能量消耗较低
纳滤(NF)PPT优秀课件
dc dx
+ (1-σ)Jvc
截留率： R=1 ccm p=σ1(-1F-F σ)
13
2、电荷模型
又可分为空间电荷模型和固定电荷模型
固定电荷模型假定膜是均质无孔的，在膜中的固定 电荷分布是均匀的，它不考虑孔径等结构参数，认 为离子浓度和电势在传质方向上具有一定的梯度。 该模型首先用于离子交换膜，随后用来表征荷电型 RO和NF膜的截留特性和膜电位。
6
唐南平衡( Donnan equilibrium)
对于渗析平衡体系，若半透膜一侧的不能透过 膜的大分子或胶体粒子带电，则体系中本来能自由 透过膜的小离子在膜的两边的浓度不再相等，产生 了附加的渗透压，此即唐南效应或称唐南平衡。具 体地说：若一侧为NaCl溶液(下称溶液1)，其离子能 自由透过膜；另一侧为NaR溶液(下称溶液2)，其中 R-离子不能透过膜。在两溶液均为稀溶液时，可以 其离子活度视作离子浓度。于是在平衡时，
28
第五节 NF膜的污染及清洗 待在《极化现象与膜污染化学》专
题（一节）集中介绍
29
第六节. 纳滤技术的应用
Ⅰ、在水处理方面的应用 膜法软化水是NF膜的最重要的
工业应用之一。NF膜一般可用于去除Ca2+、Mg2+等硬度成 分、三卤甲烷中间体（致癌物的一种前驱物）、异味、色度 、农药、可溶性有机物及蒸发残留物质，并在低压下实现水 的软化及脱盐。
经典热力学也不适用于描绘生命体系，在这些体系中的 特征是以物质流和能量流表示平衡，且物质流和能量 流不仅在体系内部，也涉及体系和环境之间。
非平衡热力学或称不可逆热力学是较近期发展的，它扩 充了经典热力学的原理，以不可逆物质和能量流为特 征以表示平衡，引入了“时间”参数来处理流率。
《反渗透水处理技术》课件
反渗透技术可广泛应用于工业 、商业和家庭等各个领域的水 处理，满足不同用户的需求。
节能环保
反渗透技术能耗低，且无需使 用化学药剂，对环境友好，符 合绿色环保理念。
自动化程度高
反渗透水处理系统通常配备自 动化控制装置，可实现远程监
控和操作，降低人工成本。
反渗透技术的局限性
对进水水质要求高
反渗透技术对进水水质要求较为严格 ，需进行预处理以降低污染物浓度和 悬浮物含量。
反渗透膜的清洗与更换
清洗周期
根据反渗透膜的污染程度和产水 质量，确定清洗周期，一般建议
为每3-6个月进行一次清洗。
清洗方法
采用专用的反渗透膜清洗剂进行 清洗，清洗时需要将膜元件从反 渗透系统中取出，用清洗剂浸泡 或用专用的清洗设备进行清洗。
01
03
02 04
更换周期
反渗透膜的更换周期根据膜的使 用寿命和产水质量确定，一般建 议为每2-3年更换一次。
其他设备的维护与保养
定期检查
对反渗透水处理系统的其他设备 进行定期检查，包括流量计、压 力表、阀门等，确保设备的正常
运转。
保养与润滑
对需要润滑的设备进行定期润滑保 养，如阀门、轴承等，保持设备的 良好运转状态。
清洁与除垢
对设备进行定期清洁和除垢，防止 设备内部结垢和堵塞，确保设备的 正常运转和延长使用寿命。
要求
选用优质活性炭，定期更换或再生，保证过滤效果和出水质量。
阻垢剂加药装置
作用
通过向水中添加阻垢剂，防止反渗透 膜表面结垢，保护膜元件。
要求
根据水质和膜元件的要求选择合适的 阻垢剂，控制加药量，确保阻垢效果 。
保安过滤器
作用
过滤掉水中残留的微小颗粒、悬浮物等杂质，保护高压泵和反渗透膜。
节能环保
反渗透技术能耗低，且无需使 用化学药剂，对环境友好，符 合绿色环保理念。
自动化程度高
反渗透水处理系统通常配备自 动化控制装置，可实现远程监
控和操作，降低人工成本。
反渗透技术的局限性
对进水水质要求高
反渗透技术对进水水质要求较为严格 ，需进行预处理以降低污染物浓度和 悬浮物含量。
反渗透膜的清洗与更换
清洗周期
根据反渗透膜的污染程度和产水 质量，确定清洗周期，一般建议
为每3-6个月进行一次清洗。
清洗方法
采用专用的反渗透膜清洗剂进行 清洗，清洗时需要将膜元件从反 渗透系统中取出，用清洗剂浸泡 或用专用的清洗设备进行清洗。
01
03
02 04
更换周期
反渗透膜的更换周期根据膜的使 用寿命和产水质量确定，一般建 议为每2-3年更换一次。
其他设备的维护与保养
定期检查
对反渗透水处理系统的其他设备 进行定期检查，包括流量计、压 力表、阀门等，确保设备的正常
运转。
保养与润滑
对需要润滑的设备进行定期润滑保 养，如阀门、轴承等，保持设备的 良好运转状态。
清洁与除垢
对设备进行定期清洁和除垢，防止 设备内部结垢和堵塞，确保设备的 正常运转和延长使用寿命。
要求
选用优质活性炭，定期更换或再生，保证过滤效果和出水质量。
阻垢剂加药装置
作用
通过向水中添加阻垢剂，防止反渗透 膜表面结垢，保护膜元件。
要求
根据水质和膜元件的要求选择合适的 阻垢剂，控制加药量，确保阻垢效果 。
保安过滤器
作用
过滤掉水中残留的微小颗粒、悬浮物等杂质，保护高压泵和反渗透膜。
反渗透和纳滤工艺过程设计PPT课件
率。
m
lg
Qt Q0
lg t
式中，m为产水量下降斜率；t为运行时间，h；Q0和Qt分
别为运行初期和运行t小时后的产水量。
通常CA类膜m＝-0.03～-0.05，复合膜的m=-0.01～-
0.02。即CA类膜产水量年均下降10％左右，复合膜约为5
％左右。当然根据进料的不同也有一定的变化。
13
工艺过程设计－系统设计要求
CA膜
TFC膜
0.590
0.534
0.685
0.630
0.786
0.739
0.890
0.861
1.000
1.000
1.115
1.155
1.235
1.328
1.366
1.520
温度对膜的通量影响较大，在进行设计过程中要充分 考虑全年水温的变化。同时采取必要的措施（进出水换 热等）减少温度对系统产水效率的的影响。
1.3 膜和膜组件的选择 醋酸纤维素最早用于反渗透水处理工艺，具有价廉、耐游
离氯、耐污染的特点，多用于饮用水净化和污染密度指数 （SDI）较高的地方。
芳香族聚酰胺复合膜，通量高，脱盐率高，操作压力低， 耐生物降解，操作pH范围宽（2～11）不易水解，脱SiO2和 NO-3及有机物都较好，但不耐游离氯，易受到Fe、Al和阳离 子絮凝剂的污染，污染速度较快。
17
工艺过程设计－浓差极化
根据薄膜理论模型描述浓差极化现象，如下
图所示。
边界层
膜
Jw
c2 c1
c2
D dc dx
c1
c3
主体溶液
7
工艺过程设计－系统设计要求
1.2 产水水质和水量 根据用户的要求或者用户所处的行业，按照
反渗透水处理ppt课件
多介质过滤器
Soft drink technology
多介质过滤器是反渗透系统的重要预处理装置，它的作用是滤除原 水带来的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质。
过滤器内装有石英砂、无烟 煤或活性炭，自上而下粒径逐 级分配，利用深层过滤原理， 增大过滤层的截污能力，用于 除去浊度大及对后处理设备不 利的物质。
反渗透水处理设备性能： 脱盐率：反渗透水处理设备根据原水水质、膜的状况合理选用脱盐率，一
般平均脱盐率不低于90%。 原水回收率：根据原水水质及预处理情况，难溶盐的饱和程度、膜排列情
况选择回收率，一般为： 小型反渗透水处理设备原水回收率不小于30%； 中型反渗透水处理设备原水回收率不小于50%； 大型反渗透水处理设备原水回收率不小于70%； 操作温度：通常复合膜在4~45℃；乙酸纤维素膜在4~35℃ 操作压力:根据工艺要求，合理选择操作压力，一般不大于3MPa。
反渗透水处理设备
吉林工程工程技术师范学院生物食品系
反渗透原理
Soft drink technology
1、渗透：用一张半透膜将淡水和盐水隔开，并使两边液位相等，该膜只让水 分子通过，,这时淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧，这种现象叫做渗透。
2、反渗透：在盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水份就会从盐 水一侧透过半透膜至淡水一侧，这一现象就称为反渗透。该过程一般需加热， 工艺简便，能耗低。
14
除阻垢剂外，还有加酸、加碱、 脱氯药剂、分散剂等。
6
吉林工程工程技术师范学院生物食品系
保安过滤器
Soft drink technology
保安过滤器主要是为了保证反渗透膜元件不被悬浮颗粒所堵塞。它是 RO预处理最后一道工序，也是水进入发渗透膜的最后一道关卡，保安过 滤器的外壳一般采用耐腐蚀的304不锈钢材质，内装过滤精度为5um的滤 芯，可以更换。原水流经滤芯时，残留水中的污染物、胶体、悬浮物被 拦截，使原水进一步净化。
Soft drink technology
多介质过滤器是反渗透系统的重要预处理装置，它的作用是滤除原 水带来的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质。
过滤器内装有石英砂、无烟 煤或活性炭，自上而下粒径逐 级分配，利用深层过滤原理， 增大过滤层的截污能力，用于 除去浊度大及对后处理设备不 利的物质。
反渗透水处理设备性能： 脱盐率：反渗透水处理设备根据原水水质、膜的状况合理选用脱盐率，一
般平均脱盐率不低于90%。 原水回收率：根据原水水质及预处理情况，难溶盐的饱和程度、膜排列情
况选择回收率，一般为： 小型反渗透水处理设备原水回收率不小于30%； 中型反渗透水处理设备原水回收率不小于50%； 大型反渗透水处理设备原水回收率不小于70%； 操作温度：通常复合膜在4~45℃；乙酸纤维素膜在4~35℃ 操作压力:根据工艺要求，合理选择操作压力，一般不大于3MPa。
反渗透水处理设备
吉林工程工程技术师范学院生物食品系
反渗透原理
Soft drink technology
1、渗透：用一张半透膜将淡水和盐水隔开，并使两边液位相等，该膜只让水 分子通过，,这时淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧，这种现象叫做渗透。
2、反渗透：在盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水份就会从盐 水一侧透过半透膜至淡水一侧，这一现象就称为反渗透。该过程一般需加热， 工艺简便，能耗低。
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除阻垢剂外，还有加酸、加碱、 脱氯药剂、分散剂等。
6
吉林工程工程技术师范学院生物食品系
保安过滤器
Soft drink technology
保安过滤器主要是为了保证反渗透膜元件不被悬浮颗粒所堵塞。它是 RO预处理最后一道工序，也是水进入发渗透膜的最后一道关卡，保安过 滤器的外壳一般采用耐腐蚀的304不锈钢材质，内装过滤精度为5um的滤 芯，可以更换。原水流经滤芯时，残留水中的污染物、胶体、悬浮物被 拦截，使原水进一步净化。
反渗透过程 ppt课件
ppt课件
33
在溶解—扩散过程中，扩散是控制步 骤，假设它服从Fick定律， 则可推导出 透 水率 Fw为:
Fw
DwCwVw (p
RT
)
A(p
)
(4-6)
ppt课件
34
Fw
DwCwVw (p
RT
)
A(p
)
式中：Fw—透水速率，克/厘米2·秒；
ppt课件
12
真实溶液
计算真实溶液的渗透压，常用方法:
• 渗透系数法
• 凝固点下降法 • 简化法
ppt课件
13
渗透系数法
引入渗透系数φ以校正真实溶液的非理想性， 在文献中可查到各种溶质的φ值:
iCs RT
(4-2)
ppt课件
14
凝固点下降法
可以由凝固点下降求得渗透压:
Vb
T f h f
ppt课件
37
孔隙开闭学说
该学说认为膜内没有固定的连续孔道，
而是由于高聚物的链的热振动形成通道，使 渗透物质得以透过。如图4-6所示，若分子 (离子)a在链的一个振动周期内若能前进Δys 以上，就可以前进，若不能超过Δys就后退 回原处。
ppt课件
38
ppt课件
39
在未受压时，高聚物的链是无秩序的 布朗运动，当受压时，物质通过膜而要损 失一部分机械能，将被聚合物吸收，形成 图4-6中那样的有序振动，随着压力的增高， 吸收的能量变大，聚合物链的振动次数将 增加。
ΔC—膜两侧溶液的浓度差，克/厘米3；
B—DsKs/δ，膜的溶质渗透系数或称透盐系数，
表示特定膜的透盐能力，厘米/秒；
纳滤和反渗透
纳滤的应用：对Na+和Cl- 等单价离子的截留 率较低，但对Ca2+、Mg2+、SO42-等二价离子 及除草剂、农药、色素、染料、抗生素、多 肽和氨基酸等小分子量（200-1000）物质的 截留率很高，而且水在纳滤膜中的渗透速率 远大于反渗透膜，所以当需要对低浓度的二 价离子和分子量在500到数千的溶质进行截留 时，选择纳滤比使用反渗透经济。
连续加水
在重过滤中 保持体积不变
• •••
••• ••意图
9.2.2 超滤
多级连续错流操作配置示意图
渗透液 料液
料液槽 料液泵
循环泵
循环泵
循环泵
浓缩液
超滤应用：超滤在需将尺寸较大的分子和微 粒与低分子物质或溶剂分离的领域得到了广 泛地应用，超滤装置可单独运行，也可与其 它处理设备结合应用于各种分离过程中。目 前超滤膜除了用于工业废水处理、城市污水 处理、饮用水的生产、高纯水的制备、生物 制剂的提纯以及在食品和医药工业外，正在 向非水体系的应用发展，无机超滤膜在这一 领域有良好的前景。
水资源的日趋紧张及社会生活水平的提高， 饮用水生产和城市污水处理成为微滤过程的 两个潜在的大市场。其最新的应用领域是生 物技术和生物医学技术领域。
应用领域
水处理 电子工业 食品工业 石化工业 制药工业 实验分析
实验分析中的应用
液相色谱用滤膜 生物分析分离
医药工业中的应用
空气除菌系统 药品原液及其制剂的除菌除杂 中药提取物的过滤澄清分离
9.2.3 微滤
机械截留
吸附截留 架桥截留
(a)
(b)
微滤膜各种截留作用的示意图 （a）膜的表面层截留；(b)膜内部的网络中截留
微滤
平均孔径0.1-10μm，广泛应用于水处理、石 化、生物制药、食品、气体净化等领域
反渗透和纳滤的的工艺过程设计
析报告。
工艺过程设计－系统设计要求
工艺过程设计－系统设计要求 常规水源的水质特点： 市政供水为了防止管网的腐蚀，一般pH偏高，含有 游离氯和Fe离子等 地表水的浊度、细菌及有机物是预处理设计要重点 考虑的内容 地下水成份一般相对稳定，多数具有高硬度和碱度 的特征 海水要考虑悬浮固体、微生物和细菌，进水pH 值和 水温，金属氧化物和微溶盐的沉淀（不同海域水质差异 较大） 其他特殊场合，如化工、生物行业物料的浓缩、分 离等
pf和pp分别为进料和产水压力，Δp为进出口降，πavg
为平均渗透压。
p B p p pB Qp ASNDP A S pp p 2 2 Qp为产水量
工艺过程设计－过程基本方程 4.3 盐通量Js
J s B(cs 'cs ' ' ) Bcs
压下运行，在温度和压力的协同作用下，会出现膜的压
密化现象，其结果会造成产水量下降或系统操作压力上 升。压密化是膜性能的不可逆衰减，事实上，复合膜比 醋酸纤维素膜更耐压密化。 膜污染也是造成膜产水通量的衰减的主要原因。
工艺过程设计－系统设计要求
通过下式可计算出反渗透和纳滤膜的产水量下降斜
率。
m
lg
膜法水处理技术
反渗透和纳滤工艺过程设计
吴 云
天津工业大学 环境与化学工程学院 环境工程系
工艺过程设计－系统设计要求 1 系统设计要求
1.1 进水水质
水样是一定时间内所要分析水源的水质代表。 对水质要有一全面的把握，必须针对水源特点在不 同时期收集水样，进行分析比较，了解其变化及变化原 因。这对反渗透系统的有效设计（预处理、产水量、回
B为盐的透过性常数，Δcs为膜两侧盐浓度差。
反渗透过程 ppt课件
(osmosis)。
ppt课件
6
随着溶剂不断地流入，溶液侧的液面将
不断升高，最后当两侧液面差为H时，溶剂将 停止透过膜，体系处于平衡状态，如图4-1(b)， H高度溶液所产生的压头，称为该溶液的渗透 压π，π=ρgH。若在(a)容器的溶液上方加一个 压力p，且p> π，如图4-1(c)，则溶液中的溶 剂透过膜向纯溶剂侧流动，这一现象称之为 反渗透(Reverse Osmosis)，亦称为高滤。(hyper
ppt课件
29
ppt课件
30
若纯水层的厚度为δw，则根据该机制， 膜孔径的大小最好为纯水层厚度δw的2倍， 称之临界直径。如果孔径大于2δw，则在微 孔的中心将出现一个直径为(孔径-2δw)的溶 液流，使溶质也从孔中透过膜，导致脱盐率 下降；反之， 如果孔径小于2δw，虽选择性
好，但膜的渗透性能下降。
ppt课件
12
真实溶液
计算真实溶液的渗透压，常用方法:
• 渗透系数法
• 凝固点下降法 • 简化法
ppt课件
13
渗透系数法
引入渗透系数φ以校正真实溶液的非理想性， 在文献中可查到各种溶质的φ值:
iCs RT
(4-2)
ppt课件
14
凝固点下降法
可以由凝固点下降求得渗透压:
Vb
T f h f
溶解-扩散理论(Solution-diffusionmodel)， 首先是由Lonsdale、Merten和Riley提出的，是 目前被普遍接受的。该理论与上面讨论的微 孔类模型不同，认为膜是一种完全致密的界 面，水和溶质通过膜是分两步完成的， 第一 步是水和溶质被吸附溶解于膜表面，第二步 是水和溶质在膜中扩散传递，最终透过膜。
ppt课件
6
随着溶剂不断地流入，溶液侧的液面将
不断升高，最后当两侧液面差为H时，溶剂将 停止透过膜，体系处于平衡状态，如图4-1(b)， H高度溶液所产生的压头，称为该溶液的渗透 压π，π=ρgH。若在(a)容器的溶液上方加一个 压力p，且p> π，如图4-1(c)，则溶液中的溶 剂透过膜向纯溶剂侧流动，这一现象称之为 反渗透(Reverse Osmosis)，亦称为高滤。(hyper
ppt课件
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ppt课件
30
若纯水层的厚度为δw，则根据该机制， 膜孔径的大小最好为纯水层厚度δw的2倍， 称之临界直径。如果孔径大于2δw，则在微 孔的中心将出现一个直径为(孔径-2δw)的溶 液流，使溶质也从孔中透过膜，导致脱盐率 下降；反之， 如果孔径小于2δw，虽选择性
好，但膜的渗透性能下降。
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真实溶液
计算真实溶液的渗透压，常用方法:
• 渗透系数法
• 凝固点下降法 • 简化法
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渗透系数法
引入渗透系数φ以校正真实溶液的非理想性， 在文献中可查到各种溶质的φ值:
iCs RT
(4-2)
ppt课件
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凝固点下降法
可以由凝固点下降求得渗透压:
Vb
T f h f
溶解-扩散理论(Solution-diffusionmodel)， 首先是由Lonsdale、Merten和Riley提出的，是 目前被普遍接受的。该理论与上面讨论的微 孔类模型不同，认为膜是一种完全致密的界 面，水和溶质通过膜是分两步完成的， 第一 步是水和溶质被吸附溶解于膜表面，第二步 是水和溶质在膜中扩散传递，最终透过膜。
3-课件反渗透钠滤
3
由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如 果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位 能差异.较稀溶液拥有较高位能(1), 而较浓溶液拥有 较低位能(2).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直 至位能达到平衡.即 rh
= (1 - 2)
1 =较稀溶液的位能
2 =较浓溶液的位能
38
39
40
41
42
反渗透的应用
1.海水脱盐 2.苦咸水淡化 3.超纯水的生产 4.锅炉用水 5.工业水处理 6.产品浓缩 7.其他用途
43
膜技术应用
——纳 滤
44
概
述
纳滤又称为低压反渗透，是为了适应工业软 化水的需求及降低成本而发展起来的膜技术。
膜孔径在1nm左右
12
13
模拟反渗透机
Cavg
进水
浓水
高压泵 反渗透膜分离层 反渗透膜支撑层
淡水
14
反渗透示意图
给水
H2O H2O H2O
Na
+
SO4
H2O Ca
++ ++ Mg
Fe
++
HCO3
H2O H2O
Cl
H2O
H2O
浓水
H2O H2O
膜
产水
15
反渗透膜对无机盐的作用
1. 依靠荷点排斥性
一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷, 反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性. 2. 依靠膜孔的筛选性
软化器特点: 阳离子树脂交换床 Na+ 交换 Mg2+ & Ca2+ 树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂. 桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定. 一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.
由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如 果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位 能差异.较稀溶液拥有较高位能(1), 而较浓溶液拥有 较低位能(2).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直 至位能达到平衡.即 rh
= (1 - 2)
1 =较稀溶液的位能
2 =较浓溶液的位能
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反渗透的应用
1.海水脱盐 2.苦咸水淡化 3.超纯水的生产 4.锅炉用水 5.工业水处理 6.产品浓缩 7.其他用途
43
膜技术应用
——纳 滤
44
概
述
纳滤又称为低压反渗透，是为了适应工业软 化水的需求及降低成本而发展起来的膜技术。
膜孔径在1nm左右
12
13
模拟反渗透机
Cavg
进水
浓水
高压泵 反渗透膜分离层 反渗透膜支撑层
淡水
14
反渗透示意图
给水
H2O H2O H2O
Na
+
SO4
H2O Ca
++ ++ Mg
Fe
++
HCO3
H2O H2O
Cl
H2O
H2O
浓水
H2O H2O
膜
产水
15
反渗透膜对无机盐的作用
1. 依靠荷点排斥性
一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷, 反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性. 2. 依靠膜孔的筛选性
软化器特点: 阳离子树脂交换床 Na+ 交换 Mg2+ & Ca2+ 树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂. 桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定. 一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.
反渗透工艺过程设计ppt课件
产水
浓水 浓水
进水
1
预处理工艺设计 反渗透工艺过程设计 设计案例分析
反渗透膜元件的组装数量
2
第一节 反渗透技术基本原理
渗透
水流方向
反渗透
压力
水流方向
氢键 优先吸附 溶解扩散
浓溶液
半透膜
稀溶液
3
反渗透膜元件：组成工艺流程的最小单位
水流 产水
进水
离子
反渗透基本流程
进水
高压泵
浓水 产品水
浓水
4
膜分离处理工艺中段和级概念的区分
Qw=Kw(ΔP-Δπ)A/T 式中： Qw—产水量 Kw—系数 ΔP—膜两侧的压差 Δπ—渗透压 A —膜面积 T —膜厚度 Kw与膜性质及水温有关， Kw越大，说明膜的透水性能越好。
8
盐透过量的计算公式：
Qs=Ks*ΔC*A/T 式中： Qs—盐透过量 Ks—系数 Δc—膜两侧盐浓度差 A —膜面积 T —膜厚度 Ks与膜性质、盐的种类及水温有关，Ks越 小，说明膜的脱盐性能越好。
复合膜由于Kw大，其工作压力低，反渗透给水泵用电量是醋酸 纤维膜给水泵用电量的一半。
醋酸纤维膜的使用寿命一般仅为3年，而复合膜 的使用寿命大 于三年。
复合膜的缺点为抗氯性较差，价格较贵。
14
3 反渗透膜元件构造
15
膜元件的结构示意图
浓 水
集水管 膜 透 过 水
原水 原水 流道网 原水
13
复合膜的化学稳定性较好，而醋酸纤维膜将会发生水解。
复合膜的生物稳定性好，复合膜不受生物侵袭，而醋酸纤维膜 易受微生物的侵袭。
复合膜的输性能好。即Kw大而KS小。
复合膜在运行中不会被压紧，因此产水量不随使用时间改变； 而醋酸纤维膜在运行中会被压紧，因而产水量下降。
浓水 浓水
进水
1
预处理工艺设计 反渗透工艺过程设计 设计案例分析
反渗透膜元件的组装数量
2
第一节 反渗透技术基本原理
渗透
水流方向
反渗透
压力
水流方向
氢键 优先吸附 溶解扩散
浓溶液
半透膜
稀溶液
3
反渗透膜元件：组成工艺流程的最小单位
水流 产水
进水
离子
反渗透基本流程
进水
高压泵
浓水 产品水
浓水
4
膜分离处理工艺中段和级概念的区分
Qw=Kw(ΔP-Δπ)A/T 式中： Qw—产水量 Kw—系数 ΔP—膜两侧的压差 Δπ—渗透压 A —膜面积 T —膜厚度 Kw与膜性质及水温有关， Kw越大，说明膜的透水性能越好。
8
盐透过量的计算公式：
Qs=Ks*ΔC*A/T 式中： Qs—盐透过量 Ks—系数 Δc—膜两侧盐浓度差 A —膜面积 T —膜厚度 Ks与膜性质、盐的种类及水温有关，Ks越 小，说明膜的脱盐性能越好。
复合膜由于Kw大，其工作压力低，反渗透给水泵用电量是醋酸 纤维膜给水泵用电量的一半。
醋酸纤维膜的使用寿命一般仅为3年，而复合膜 的使用寿命大 于三年。
复合膜的缺点为抗氯性较差，价格较贵。
14
3 反渗透膜元件构造
15
膜元件的结构示意图
浓 水
集水管 膜 透 过 水
原水 原水 流道网 原水
13
复合膜的化学稳定性较好，而醋酸纤维膜将会发生水解。
复合膜的生物稳定性好，复合膜不受生物侵袭，而醋酸纤维膜 易受微生物的侵袭。
复合膜的输性能好。即Kw大而KS小。
复合膜在运行中不会被压紧，因此产水量不随使用时间改变； 而醋酸纤维膜在运行中会被压紧，因而产水量下降。
反渗透水处理PPT59页
反渗透膜概述
复合膜由三层组成，超薄脱盐层（在最上 面）、中间多孔的聚砜内夹层、最下面的 聚酯支撑网层。
卷式膜
管式膜
中空纤维膜
主要膜的种类
膜的种类 微滤
膜的功能
多孔膜、溶液的微滤、 脱微粒子
分离驱动力 压力差
透过物质 水、溶剂和溶解物
被截留物质
悬浮物、细菌类、 微粒子
超滤
脱除溶液中的胶体、各 压力差 类大分子
复合膜
复合膜的水通量（单位时间、单位膜面积的渗透 水量）比CA膜要大，使得其运行的压力小 （1.4MPa），系统更加节能。
复合膜对氧化剂如残余氯较敏感，要求给水中把 它除去，但微生物对膜的污染机会也增加了。
所以对于地表水、井水作为原水时，微生物的繁 殖使得选用复合膜受到限制，尤其是对于间断运 行的系统。
反渗透膜对弱酸的去除率较低，且与分子 质量有关。柠檬酸、酒石酸、醋酸的分子 量依次降低，其去除率也依次减少。
醋酸纤维素膜（CA膜 ）
易受微生物侵蚀而降解，从而使膜脱盐率 降低。
在酸性、碱性条件下易水解，还原成纤维 和醋酸。
随着水温升高，给水pH值低于或高于最佳 pH值（pH=5~6）时，水解速度加快。因而， 通常需加酸维持给水pH值在最佳范围内， 以延长CA膜的使用寿命。
醋酸纤维素膜（CA膜 ）
在2.0~3.0MPa的运行压力作用下，会发生压密现 象，从而降低透水量。但这种现象主要发生在运 行的第一年，且是不可逆的。
给水压力和温度越高，压密速度越快，这种现象 类似于塑料和金属在压力下的“应变”。
当压力超过3.5MPa时，CA膜的压密十分严重， 因此，CA膜不适合在如此高压下运行。
无机、有机离子
渗透气化 气体分离
最新反渗透和纳滤的的工艺过程设计精品课件
工艺过程设计－浓差极化
可以求出反渗透工程上实际存在的浓差极化度
1 1
c2 c3 c1 c3
c2c3 c1c3
(1r) 1
(1rob)s r robs 1r
(1rob)s1
通常由浓差极化度与能耗权衡，取浓差极化度为
少cc？12 根cc据33 上=1式.2可。知这：样，若实验测定得到robs=0.950时r为多
工艺过程设计－工艺流程及特征方程
进水
Qf，cf
第一段
Qr1 Qf1 cr1 cf1
第二段
Qr1 Qf（n-1) cr1 cr(n-1)
第n段
Qp1 cp1
Qp2 cp2
Qpn cpn
浓水
Qr，cr
产水
Qp，cp
Q和c分别表示流量和浓度；下标f、p和r分别指进水、产水 和浓水；下标1，2，…，n为段号。
率。
m
lg
Qt Q0
lg t
式中，m为产水量下降斜率；t为运行时间，h；Q0和Qt分
别为运行初期和运行t小时后的产水量。
通常CA类膜m＝-0.03～-0.05，复合膜的m=-0.01～-
0.02。即CA类膜产水量年均下降10％左右，复合膜约为
5％左右。当然根据进料的不同也有一定的变化。
工艺过程设计－系统设计要求
3 溶度积和饱和度 在后面的预处理章节中详细讲述。
4 反渗透和纳滤过程的基本方程 4.1 渗透压
渗透压π随溶质种类、溶液浓度和温度而变，表示方法 和表达式很多。
(1) KM T i K p T B f c x
式中cp为溶质的摩尔浓度；xf为溶质的摩尔分数；Φ 为渗透压系数；Mi为溶质的摩尔浓度；对于稀溶液Φ可 取0.93。
反渗透和纳滤的的工艺过程设计ppt
工艺适用性分析
• 反渗透（RO） • 饮用水制备：由于其高效脱盐和净化能力，被广泛应用于饮用水制备。 • 海水淡化：通过反渗透技术，能够有效地淡化海水。 • 工业废水处理：对于含盐量较高的工业废水，反渗透技术可以有效地降低盐度。 • 纳滤（NF） • 液体分离：纳滤膜对不同分子量物质具有不同的透过性，可用于分离液体混合物。 • 浓缩：纳滤技术可用于对溶液进行浓缩，尤其是对于那些不能承受高温蒸馏的液体。 • 制药工业：在制药工业中，纳滤技术用于制备高纯度的水或溶剂。
[2] 王五, 赵六. 膜分离技术在污水处 理与回用中的研究与应用. 上海: 上海 科学技术出版社, 2010.
[3] 刘七, 马八. 反渗透和纳滤膜技术 制备饮用水的研究进展. 环境污染与 防治, 2012, 34(1): 39-45.
THANKS
谢谢您的观看
设计过程中需对预处理、反渗透装置、加压泵 、管道、阀门等设备进行合理配置和选型。
同时，系统设计还需考虑自动化控制和远程监 控，以确保系统的稳定运行和降低维护成本。
03
纳滤工艺过程
纳滤基本原理
纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的膜分离技术， 适用于分离分子量范围为100-1000Da的物质。
纳滤膜具有较高的孔隙率和相对较低的渗透压，使 得它能够在较低的操作压力下实现高分子量的物质
工艺优化建议
• 反渗透（RO） • 定期检查和维护：应定期检查膜组件的压差和清洁度，及时更换受损的膜组件。 • 控制进水的污染指数：进水的水质直接影响到反渗透系统的性能，因此要严格控制进水的水质。 • 优化清洗方案：根据实际运行情况，制定合理的化学清洗方案，以恢复膜通量和性能。 • 纳滤（NF） • 膜组件的优化：针对不同的应用场合，开发具有更高透过性能和截留能力的纳滤膜组件。 • 提高膜的稳定性：通过改进膜材料和制造工艺，提高纳滤膜的稳定性，使其能够在更宽泛的温度和压力范
反渗透和纳滤的的工艺过程设计共189页
反渗透和纳滤的的工艺过程走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
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7
工艺过程设计－系统设计要求
1.3 膜和膜组件的选择 醋酸纤维素最早用于反渗透水处理工艺，具有价廉、耐游
离氯、耐污染的特点，多用于饮用水净化和污染密度指数 （SDI）较高的地方。
芳香族聚酰胺复合膜，通量高，脱盐率高，操作压力低， 耐生物降解，操作pH范围宽（2～11）不易水解，脱SiO2和 NO-3及有机物都较好，但不耐游离氯，易受到Fe、Al和阳离 子絮凝剂的污染，污染速度较快。
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2
工艺过程设计－系统设计要求
1 系统设计要求 1.1 进水水质
水样是一定时间内所要分析水源的水质代表。 对水质要有一全面的把握，必须针对水源特点在不同 时期收集水样，进行分析比较，了解其变化及变化原因。 这对反渗透系统的有效设计（预处理、产水量、回收率、 脱除性能、压力、流速……），正当的操作，诊断系统 存在的问题和准确评价系统性能等方面至关重要。
Kt为与膜材料有关的常数。
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14
工艺过程设计－系统设计要求
温度/℃
5 10 15 20 25 30 35 40
校正因子
CA膜
TFC膜
0.590
0.534
0.685
0.630
0.786
0.739
0.890
0.861
1.000
1.000
1.115
1.155
235
1.328
1.366
1.520
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12
工艺过程设计－系统设计要求
1.6 截留率的衰减 随着反渗透和纳滤膜在使用过程中会受到生
物或化学因素的作用，膜面材质会发生疏松化， 导致膜的截留率衰减。
通常CA类膜的年透盐增长率为20％左右，复 合膜约为10％左右。当然系统预处理如果不合 适或者使用过程中操作不当也会使透盐增长率增 大。
产水量会发生衰减。这主要是由于膜长时间在高温高压 下运行，在温度和压力的协同作用下，会出现膜的压密 化现象，其结果会造成产水量下降或系统操作压力上升。 压密化是膜性能的不可逆衰减，事实上，复合膜比醋酸 纤维素膜更耐压密化。
膜污染也是造成膜产水通量的衰减的主要原因。
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工艺过程设计－系统设计要求
通过下式可计算出反渗透和纳滤膜的产水量下降斜
率。
m
lg
Qt Q0
lg t
式中，m为产水量下降斜率；t为运行时间，h；Q0和Qt分
别为运行初期和运行t小时后的产水量。
通常CA类膜m＝-0.03～-0.05，复合膜的m=-0.01～-
0.02。即CA类膜产水量年均下降10％左右，复合膜约为
5％左右。当然根据进料的不同也有一定的变化。
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4
工艺过程设计－系统设计要求
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5
工艺过程设计－系统设计要求
常规水源的水质特点： ➢ 市政供水为了防止管网的腐蚀，一般pH偏高，含有 游离氯和Fe离子等 ➢ 地表水的浊度、细菌及有机物是预处理设计要重点考 虑的内容 ➢ 地下水成份一般相对稳定，多数具有高硬度和碱度的 特征 ➢ 海水要考虑悬浮固体、微生物和细菌，进水pH 值和 水温，金属氧化物和微溶盐的沉淀（不同海域水质差异 较大） ➢ 其他特殊场合，如化工、生物行业物料的浓缩、分离 等
1.4 回收率 回收率的确定影响到膜组件的选择和工艺的
确定。根据产水水量和回收率确定膜元件的个数。 一般海水淡化回收率在30～45％，纯水制备在 70～85％；而实际设计过程中应根据预处理、 进水水质等的条件确定。
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工艺过程设计－系统设计要求
1.5 产水量的衰减 反渗透膜在使用过程中会随着使用时间的延长，膜的
温度对膜的通量影响较大，在进行设计过程中要充分
考虑全年水温的变化。同时采取必要的措施（进出水换
热等）减少温度对系统产水效率的的影响。
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工艺过程设计－浓差极化
2 浓差极化对反渗透和纳滤过程的影响
2.1 浓差极化的概念
在反渗透过程中，由于膜的选择渗透性，溶
剂（通常为水）从高压侧透过膜，而溶质则被膜
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3
工艺过程设计－系统设计要求
采样要求： 取样时要有代表性，要有足够的量，选点要正确，容
器要合适，水样的采集要严格按照《水和废水监测分析 方法》中的要求进行详细的记录。 水质分析内容：
水源水量、水质调查的内容要求非常详细，包括CO2、 pH、O2、Cl、SO2-3、离子浓度、硬度、碱度、溶解性固 体、细菌数等，常见参数的要求见下页的水样分析报告。
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8
工艺过程设计－系统设计要求
目前大规模应用的反渗透和纳滤膜材料的组 件形式主要是卷式和中空纤维式。
选用膜组件时应综合考虑组器的制备难易、 流动状态、堆砌密度、清洗难易等诸方面，卷式 元件用得最普遍。据进水和出水水质，可初步选 定膜元件，由产水量可初步确定元件得个数。
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9
工艺过程设计－系统设计要求
膜法水处理技术
反渗透和纳滤工艺过程设计
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1
反渗透和纳滤工艺过程设计
➢ 系统设计要求 ➢ 浓差极化对反渗透和纳滤过程的影响 ➢ 反渗透和纳滤过程的基本方程 ➢ 反渗透和纳滤工艺流程及其特征方程 ➢ 反渗透和纳滤装置的组件配置和性能 ➢ 反渗透和纳滤基本设计内容和过程 ➢ 反渗透和纳滤系统预处理及运行
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6
工艺过程设计－系统设计要求
1.2 产水水质和水量 根据用户的要求或者用户所处的行业，按照
客户的需求或者相关行业的国家或行业标准确定 反渗透或纳滤系统的产水水质和水量
这些要求决定了系统的规模和所用工艺过程 的选择，如单位时间的产水量，膜组件种类、数 量和排列方式，回收率以及具体的工艺流程等。
截留，其浓度在膜表面处上升高；同时发生从膜
表面向本体的回扩散，当这两种传质过程达到动
态平衡时，膜表面处的浓度c2高于主体溶液浓度
c1，这种现象称为浓差极化。上述两种浓度的比
率c2/c1称为浓差极化度。
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工艺过程设计－浓差极化
根据薄膜理论模型描述浓差极化现象，如下
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13
工艺过程设计－系统设计要求
1.7 产水量随温度的变化 反渗透和纳滤膜的透水通量随过滤介质的温度发生较
大的变化。通常根据下式进行计算：
QQ01.0T 325
T为温度，单位℃，即每一度变化使产水量变化3％左右。 也可用温度校正因子（TCF）表示。
TCF exK pt(2713 T2198