反渗透原理和反渗透膜PPT课件

经过200年的发展，形成了较为完整和系统的基础 理论；
近代科学技术的发展为分离膜的研究和制造创造 了良好的条件；例如：高分子学科、近代分析技 术；
现代工业的需求；
节能、低品位原材料再利用、消除环境污染的生 产新技术等。
膜分离技术特点（一）
膜分离是一个高效的分离行为； 90%的乙醇水溶液、N2和H2的分离,与
膜元件
H H 2 2 O O 膜元件
H 2 O
反渗透－反渗透膜、组件、装置
膜材料
醋酸纤维素类反渗透膜； 芳香含氮高分子反渗透膜； 聚哌嗪类复合膜；
膜性能应具备：
脱盐率高、透水率大； 机械强度好，耐压密； 化学稳定性好； 使用寿命长、性能衰减小； 制膜容易，价格低廉，原料充沛； 还有其他耐溶剂、高温、氯等
萃取等的对比。 能耗非常低； 相比传统分离： 蒸馏、蒸发、等 多数分离过程的工作温度在室温； 在医药工业、生物技术、食品加工等
方面
膜分离技术特点（二）
规模和处理能力可在很大范围内变化，而其效率、 设备单价、运行费等变化不大；
设备体积小、占地较少等；
可以方便的插入现行生产工业，不必进行较大改 变。
浓度差
离子、低分子物、酸、 碱
无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸
电渗析
脱除溶液中的离子
电位差
离子
无机、有机离子
渗透气化
溶液中的低分子及溶剂 间的分离
压力差、浓度差
蒸汽
液体、无机盐、乙醇溶液
气体分离
气体、气体与蒸汽分离
浓度差
易透过气体
不易透过气体
膜的种类
微濾膜: 0.1 到 10 微米 細菌和微細的懸浮固體
优先吸附—毛细孔流理论
索里拉金等人提出了优先吸附——毛细孔流理论
溶解-扩散理论
Lonsdale和Riley
氢键理论
杂质等离子 HHHHHH
OO O
HH
HH
HH
O
O
O
膜的表面层 膜的表面层
O
C
O
O
C
H2 C
C
O
Байду номын сангаас
H2
C
O
C
H2C
H2
C
O
H
H
O
H2 C
CH2
C H
O
C
O
O
HO
CH
O
O
C
OH
CH
CH
O O
鈉濾膜
150 - 500 分子截留率
反滲透膜 50 – 150 分子截留率
普遍应用于化工、电子、轻工、纺织、冶金、 电力、石油、食品等行业。
微滤：35.71% 反渗透： 13.04% 超滤： 19.10% 电渗析： 3.42% 血液透析： 17.70% 气体分离： 9.32% 其它:1.71%
双层复合膜结构
膜法分离简介
1748年，Nollet观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶 液瓶口的猪膀胱进入瓶中发现；
19世纪中叶发现了透析现象才重视；
1864年，Moritz Traube制成了第一张人造合成膜 亚铁氰化铜膜；
1950年，W.Juda等试制成功第一张实用价值的离子交 换膜；
1960年，Loeb和Sourirajan创制了提高盐截留率和水 通量的不对称二醋酸纤维素反渗透膜，制成了第一张 高性能膜。可以说，非对称膜的研制成功，使反渗透 过程从实验室走向工业应用。
主体溶液
N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l
N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l
{ N a C l H 2 O H 2 O N a C l H 2 O N a C l
纯水界面 H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O
分离驱动力
压力差
透过物质
被截留物质
水、溶剂、溶解物 悬浮物、细菌类、微粒子
超滤
脱除溶液中的胶体、各 类大分子
压力差
溶剂、离子和小分子 蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子
反渗透 和纳滤
脱除溶液中的盐类及低 分子物
压力差
水、溶剂
无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD等
透析
脱除溶液中的盐类及低 分子物
主要工業
汽车涂装业 飲用水
主要工業
发电业
半导体及微电子行业
主要工業
飲料制品 制药及医疗业
反渗透系统膜组件部分
基本原理 分离机理 反渗透膜、组件、装置
反渗透－基本原理
外加压力
渗透压
反渗透：当在浓溶液上加压力，且该 压力大于于渗透压时，浓溶液中的水 就会通过半透膜流向稀溶液，使得浓 溶液的浓度更大，这一过程是渗透的 相反的程。
超濾膜: 0.005到0.05微米, 乳化油, 顏色 , 膠體 鈉濾膜: 0.0005到0.005微米 糖, 染料, 界面活性劑, 礦物質
反滲透: 0.0001到0.001微 米, 鹽,金屬離子, 礦物質
純水
各類膜分子截留率
微濾膜 0.1 - 1 微米
超濾膜
6K - 100K 分子截留率
超薄濾膜 500 - 6,000 分子截留率
CH
O
O
C
OH
CH
CH
O
O
H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O
优先吸附—毛细孔流理论
压力
N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l H 2 O N a C l
纯水 盐溶液
纯水 盐溶液
纯水 盐溶液
半透膜
半透膜
半透膜
(a) 渗透
(b) 渗透平衡
(c) 反渗透
渗透：水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧自发流动的 过程。
反渗透－分离机理
氢键理论
Reid）等人提出的 ，基于一些离子和分子能够通过膜的氢 键的结合而发生联系，从而通过这些联系发生线形排列型 的扩散来进行传递
膜分离设备本身没有运动的部件，很少需要维护， 可靠度很高；
按膜的材料分： 醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚砜酰胺等
按膜的结构分： 对称膜、非对称膜、液膜等
按膜的用途分： 反渗透、超滤、微滤电渗析等
按膜的作用机理分： 多孔膜、致密膜等
按孔径分类的分离膜
主要膜分离过程
膜的种类
膜的功能
微滤
多孔膜、溶液的 微滤、脱微粒子
C
O
O
C
O
H2
C
C
O
H2
C
O
C
H2C
H2
C
O
H
H
O
H2 C
CH2
C H
O
C
O
HO
CH
O
O
O
C
OH
CH
CH
O O
C
O
O
C
O
H2
C
C
O
H2
C
O
C
H2C
H2
C
O
H
H
O
H2 C
CH2
C H
O
C
O
HO
CH
O
O
O
C
OH
CH
CH
O O
C
O
O
C
O
H2
C
C
O
H2
C
O
C
H2C
H2
C
O
H
H
O
H2 C
CH2
C H
O
C
O
O
HO