第五章 反渗透课件
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《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。
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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。
反渗透技术-教学课件-
原理图
反渗透原理
反渗透：渗透平衡时，如果在浓溶液侧 施加一个压力，那么浓侧的溶剂会在压力作 用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然 渗透相反，故叫反渗透（RO）。
-反渗透膜
反渗透膜
反渗透膜利用半透膜透水不透盐特性， 在压力推动下，溶液中的水分子透过膜，而 其它分子、离子、细菌、病毒等被截留，从 而达到纯化水的目的。
工艺流程
超滤水箱→反渗透系统进水泵→（酸、还 原剂、阻垢剂加药装置）→5 m保安过滤器→高压 泵→反渗透膜组件→反渗透产水水箱
·反渗透系统
· 温度 · PH值 · 浊度 · Fe或锰 · SDI值 · 余氯 · CODcr · 石油类或油脂
：5－45℃ ：3－10 ：<1NTU ：<0.05 ppm
•“反渗透” 技术介绍
-反渗透原理
·反渗透原理
渗透原理
渗透：指稀溶液中的水分子自发地透过半透 膜进入浓溶液的过程。
渗透压：指某溶液在自然渗透过程中，浓溶 液液面不断升高，稀溶液液面相应降低，直到两侧 形成的水柱压力抵消了水分子的迁移，溶液两侧的 液面不再变化，渗透达到平衡点，此时的液柱高差 称为该溶液的渗透压。
△ π — 膜两侧的渗透压
d — 膜厚度 盐通量：QS＝KS×A×△C/d
QS — 盐通量 KS — 盐透过系数（取决于膜的类型和温度） A — 膜表面积 △C — 膜两侧的浓度剃度
△ π — 膜两侧的渗透压
d — 膜厚度
·世界上主要的反渗透膜供应 商
· 流体（KOCH） · 陶氏（FILMTEC） · 海德能（HYDRANAUTICS） · 东丽（TORAY） · 通用电气（DESEL） · 世韩（SAEHAN） · 东洋纺（TOYOBO） · 杜邦（TRISEP）
反渗透课件
良好的化学稳定性
良好的机械强度
反渗透膜具有良好的耐酸、耐碱、耐氧化 剂等化学性能，能够在多种化学环境下使 用。
反渗透膜具有一定的机械强度，能够承受 一定的压力和摩擦力，不易破损。
反渗透膜的选择与使用
根据水质选择反渗透膜
01
不同地区的水质不同，应选择适合当地水质的反渗透膜。
根据产水要求选择反渗透膜
02
高效去除污染物、降低处理成本、提高水质
详细描述
反渗透技术也可应用于工业废水处理，能够高效去除废水中的污染物，如重金属 、有机物和悬浮物等。通过反渗透技术，可以降低废水处理成本，提高水质，满 足工业生产用水和排放标准。
饮用水处理项目
总结词保障ຫໍສະໝຸດ 用水安全、满足健康标准、口感良好详细描述
反渗透技术广泛应用于饮用水处理项目，能够去除水中的有害物质、细菌、病毒和寄生虫等，保障饮用水安全。 处理后的水符合健康标准，口感良好，满足人们对高品质饮用水的需求。
建立维护档案
建立反渗透系统的维护档案， 记录系统的运行和维护情况， 为后续的保养和维护提供参考
。
反渗透技术的优势
04
与局限性
反渗透技术的优势
01
02
03
04
高效脱盐
反渗透技术能够去除水中的溶 解盐、重金属离子、有机物等
，实现高效脱盐。
节能环保
反渗透技术采用压力驱动，运 行能耗较低，同时避免了对环
质。
工业用水处理
用于工业生产过程中对 水质的净化处理，如锅 炉补给水、工艺用水等
。
海水淡化
利用反渗透技术将海水 转化为淡水，解决人类
对淡水资源的需求。
污水处理
用于污水处理和回用， 实现水资源的循环利用
反渗透水处理课件
目前反渗透技术广泛应用于海水淡化、 工业纯水制备、饮用水净化等领域。
发展历程
随着材料科学和制膜技术的进步，反 渗透膜的性能得到提升，成本逐渐降 低，使得反渗透技术在全球范围内得 到广泛应用。
02
反渗透水处理的应用场景
工业用水处理
工业生产过程中需要大量的水，而这些水往往需要经过处理才能满足生产要求。 反渗透技术可以去除水中的离子、有机物、微生物等杂质，提供稳定、高质量的 工业用水，广泛应用于电力、电子、化工、制药等产业。
废水处理与回用
随着水资源日益紧缺，废水回用已成为节水减排的重要手段。反渗透技术可以用于废水处理与回用，通过去除废水中的有害 物质和杂质，使废水达到一定的水质指标后再次利用。
例如，在石油化工行业中，反渗透技术可以用于含油废水的处理和回用；在食品加工行业中，可以用于清洗废水的处理和回用。
03
反渗透水处理系统的组成 与工作流程
经过处理的水进入淡水箱，供 用户使用。
反渗透膜需要定期清洗，以去 除积累的杂质，保持性能。
主要组件的功能与作用
增压泵
膜组件
清洗系统
淡水箱
提供足够的压力，使原 水能够通过反渗透膜， 是反渗透过程的动力来源。
选择性去除原水中的杂 质和盐分，使出水达到
高纯度。
定期清洗反渗透膜，恢 复其过滤性能，延长使
用寿命。
系统组成
增压泵
提供足够的压力，使原水能够 通过反渗透膜。
清洗系统
用于清洗膜表面，恢复膜性能。
原水箱
用于储存未经处理的原水，确 保系统供水充足。
膜组件
核心部分，由多只反渗透膜组 成，用于去除杂质和盐分。
淡水箱
储存经过反渗透处理后的纯净 水。
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。
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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。
反渗透技术知识PPT
适用范围与限制因素
适用范围
反渗透技术适用于各种需要高纯度水质的应用领域，如饮用 水、工业用水、锅炉补给水、食品加工和医疗等领域。
限制因素
反渗透技术的处理效果受原水水质影响较大，对于极端水质 （如高盐度、高有机物含量等）的处理效果可能不佳。同时 ，反渗透技术的运行还需要稳定的电源和良好的排水设施。
05 反渗透技术的操作与维护
04
管路与阀门需要定期检查和维护，以保证其正常运转和可靠性。
增压泵与高压泵
增压泵与高压泵是反渗透设备 中的重要组成部分，用于提供
反渗透膜所需的水压。
增压泵与高压泵应选择高效、 低噪音、耐腐蚀的类型，以确
保其稳定性和可靠性。
增压泵与高压泵的安装位置和 高度应合理设计，以保证其正 常运转和节能效果。
增压泵与高压泵需要定期检查 和维护，以保证其正常运转和 可靠性。
保养措施
根据系统运行状况，定期进行化学清 洗或物理冲洗，以恢复膜通量和脱盐 率，延长膜组件的使用寿命。
常见故障与排除方法
故障一 排除方法
故障二 排除方法
产水流量下降
检查预处理部分是否正常工作，查找进水中是否有堵塞物，检 查膜组件是否受损或堵塞。
脱盐率下降
检查进水和浓水压力是否正常，查找膜组件是否有破损或污染 ，检查化学药剂的投加量和种类是否合适。
对环境的影响与可持续发展
01
02
03
减少污染排放
通过高效的水处理技术， 反渗透技术能够减少废水 排放，减轻对环境的压力。
节能减排
与传统的水处理技术相比， 反渗透技术具有较低的能 耗和化学药剂使用量，有 利于节能减排。
促进可持续发展
反渗透技术的广泛应用将 有助于解决全球水资源短 缺问题，促进人类社会的 可持续发展。
反渗透膜技术ppt课件
全 受 到 严 重 后臭氧 过滤
的威胁
混凝沉淀 前臭氧
原水
0
预臭氧
预氯 化
20
生物稳定性 40
60
80
100 120 140
AOC (µg/L)
有机物
三卤甲烷生成潜能
400
二月 四月
300
200
100
0
源水
砂滤后
臭氧后
碳滤后
消毒副产物
饮用水
致病微生 物
嗅味有机物和抗生素，内分泌 干扰物
DBPFPug/ L
藻类：藻类的大量生长，会分泌出新陈代谢产物，即藻类有机物，这类有机 物也是消毒副产物，此外，藻类的生长会产生许多嗅味有机物，使水体产生 异味异嗅。藻类还会产生藻毒素，这是一种致癌物。
内分泌干扰物：在水中的含量极低，痕量级有机物。主要危及人的生殖系统. 如农药类，双酚A等。
医药品以及个人护理品（PPCP）：2000年以来受到关注的新型化学污染物 。 化妆品，抗生素等。
0.1 90%
自来水超标的指标主要是有机物，浊度，铁和锰，这是二次污染所造成的特点。
二次污染与管网水的生物稳定
二次污染：虽然出厂水的水质达标，但经过城市管网到达水龙头时，水质会 恶化，这是由于二次污染造成的
生物稳定性：二次污染的产生与生物稳定性有关。生物稳定性表达水中的有 机物是否支持细菌生长。如果生物不稳定，则支持细菌在水中生长，在管壁 上形成生物膜，造成腐蚀，水中的铁锰，浊度等均会上升，水质恶化。
• 膜的一些知识 1
水中的各种杂质尺寸与膜的关系
大小 0.0001μm 0.001μm 0.01μm
1Å
1nm
颗粒和溶质
金属离子
反渗透技术知识PPT
反渗透技术的应用领域
饮用水处理
用于制备纯净水、矿泉 水等，满足人们对高品
质饮用水的需求。
工业用水处理
在电力、钢铁、化工等 行业用于锅炉补给水、 冷却循环水等，提高工
业生产效率。
海水淡化
将海水转化为淡水，解 决全球水资源短缺问题。
废水处理
处理各类工业废水、生 活污水等，实现废水资
源化利用。
反渗透技术的优缺点
新型膜材料
研究新型的反渗透膜材料，如有机-无机复 合膜、低成本高效率的聚合物膜等，以提高 膜的性能和降低成本。
新型工艺流程
开发新型的反渗透工艺流程，如正渗透、双极膜电 渗析等，以提高水处理效率和质量。
智能化技术
将人工智能、大数据等先进技术应用于反渗 透技术中，实现智能化控制和优化，提高水 处理过程的自动化水平。
反渗透膜具有高脱盐率、高水通量、 抗污染能力强等特点，广泛应用于海 水淡化、工业纯水制备、污水处理等 领域。
泵
泵是反渗透系统的核心设备之一，其主要作用是为反渗透膜提供足够的压力，使水 能够通过反渗透膜。
泵的种类和型号选择应根据反渗透系统的需求和实际情况而定，如流量、扬程、效 率等参数需满足系统的要求。
在使用过程中，应定期检查压力 容器的密封性能和结构完整性， 及时发现和处理潜在的安全隐患。
管路和阀门
管路和阀门是反渗透系统中输送流体的 重要部件，其主要作用是连接各个设备
和组件，控制流体的流向和流量。
管路和阀门的选材和设计应符合相关标 准和规范，保证其耐压、耐腐蚀、耐高
温等性能。
在使用过程中，应定期检查管路和阀门 的密封性能和结构完整性，及时发现和 处理潜在的安全隐患。同时应注意清洁 和维护，防止管路堵塞和阀门卡涩等问
反渗透原理和反渗透膜ppt课件
用的膜处理工艺介绍 ✓ 近几年来中国膜法水处理的典型工程介绍
✓ 为什么膜分离技术近几年得到了最快速的发展？
✓ 为什么膜分离技术近几年得到了最快速的发展？
1.工业节水十五规划。北京高井电厂关于循环排污水回用问题——证 实了超滤作为反渗透预处理的必要性和可行性；
2.电厂环保的要求。山西古交电厂是我国第一个30万千瓦以上机组采 用EDI技术的电厂。自此，空冷机组和燃机电厂开始普遍采用EDI；
图2、典型反渗透系统设计
保安过滤器
膜组件
典型多段反渗透系统
产水
浓水 传感器代号：
压力， 电导率， 流量， 温度
图3、典型多段反渗透系统
简单多级反渗透
一级产水
二级产水
给水
一级浓水
二级浓水
膜分离技术近几年来在中国电力行业的应用概况
✓ 为什么膜分离技术近几年得到了最快速的发展？ ✓ 不同水源（市政废水、循环水排污水、地表水、地下水）所采
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。
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
2、地表水：受季节的影响较大，有发生微生物和胶体两方面高度污染的可能性。 所需的预处理较复杂。包括：絮凝/助凝、澄清、多介质过滤、超滤、脱氯、加 酸、加阻垢剂等。
3、工业和市政废水：含有更复杂的有机和无机成分。有些有机物甚至会严重影响 反渗透产水量的下降甚至膜的降解。因此必须有更加周全的预处理。包括：酸 碱中和、三级生化处理、加氯氧化、澄清多介质过滤、超滤、脱氯、加酸、加 阻垢剂等工艺。
✓ 为什么膜分离技术近几年得到了最快速的发展？
✓ 为什么膜分离技术近几年得到了最快速的发展？
1.工业节水十五规划。北京高井电厂关于循环排污水回用问题——证 实了超滤作为反渗透预处理的必要性和可行性；
2.电厂环保的要求。山西古交电厂是我国第一个30万千瓦以上机组采 用EDI技术的电厂。自此，空冷机组和燃机电厂开始普遍采用EDI；
图2、典型反渗透系统设计
保安过滤器
膜组件
典型多段反渗透系统
产水
浓水 传感器代号：
压力， 电导率， 流量， 温度
图3、典型多段反渗透系统
简单多级反渗透
一级产水
二级产水
给水
一级浓水
二级浓水
膜分离技术近几年来在中国电力行业的应用概况
✓ 为什么膜分离技术近几年得到了最快速的发展？ ✓ 不同水源（市政废水、循环水排污水、地表水、地下水）所采
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。
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
2、地表水：受季节的影响较大，有发生微生物和胶体两方面高度污染的可能性。 所需的预处理较复杂。包括：絮凝/助凝、澄清、多介质过滤、超滤、脱氯、加 酸、加阻垢剂等。
3、工业和市政废水：含有更复杂的有机和无机成分。有些有机物甚至会严重影响 反渗透产水量的下降甚至膜的降解。因此必须有更加周全的预处理。包括：酸 碱中和、三级生化处理、加氯氧化、澄清多介质过滤、超滤、脱氯、加酸、加 阻垢剂等工艺。
反渗透(RO) PPT课件
③ 水通量（Flux） 又称透水量，指单位面积膜的产品水流量，
是设计和运行都要加以控制的重要指标，它取决 于膜和原水的性质、工作压力、温度。
④ 通量衰减系数（Flux decline coefficient） 指反渗透装置在运行过程中水通量衰减的程
度，即运行一年后水通量与初始运行水通量下降 的比值。
3)对非电解质来说，分子愈大的愈易去除。 4)气体容易透过膜：
例如：氨、氯、碳酸气、硫化氢氧等气体的去除 率就很低。氨的分离性较差，但调pH值使之成为 铵离子后，分离性就变好。 5)对弱酸诸如硼酸、有机酸的去除率低。
在有机化合物中，去除率大小顺序为： 柠檬酸＞酒石酸＞乙酸，乙醛＞乙醇＞胺＞酸。
反 渗 透 膜 对 正 离 子 的 脱 盐 率
• 反渗透过程可以分为三类：
高压反渗透（5.6~10.5MPa）， 低压反渗透（1.0~4.2MPa）， 纳滤（0.3~1.0MPa）。
• 反渗透膜上的微孔孔径约为 0.5nm，而无 机盐离子的直径仅为0.1~0.3nm，水合离 子的直径为0.3~0.6nm，略小于孔径，无 法用分子筛分原理来解释RO分离现象。
• 膜的水解和氧化是同时发生的。当制备膜的高分子化合物中含 －CONH－（酰胺基）、－COOR（酯基）、－CN等时，在酸 或碱的作用下，易发生水解反应，使膜破坏，而聚砜、聚苯乙 烯、聚碳酸酯、聚苯醚等材料的抗水解性能优越，但由于其缺 少亲水基团，故透水性差，常用做制作膜表面有孔的超滤膜和 微孔滤膜。
4、氢键理论（ Reid）
该模型认为，膜的表层很致密，其上有大量的 活化点，键合一定数目的结合水，这种水已经失去 溶剂化能力，盐水中的盐不能溶于其中。进料液中 的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键而缔 合，使该活化点上其他结合水缔解下来，并与膜内 部的活化点进一步缔合，使该点原有的结合水缔解 下来，此过程不断从膜面向内部进行，以这种顺序 扩散的方式，水分子从膜面进入膜内，最后从底层 解脱，成为产品水。而盐是通过高分子链间空穴， 以空穴型扩散，从膜面逐渐到产品水中的。
反渗透内部结构及工作原理ppt课件
反渗透对水中离子和有机物的分离特性不尽相同，归纳起来 大致有以下几点：
（1）有机物比无机物容易分离。
（2）电解质比非电解质容易分离。高电荷的电解质更容易分离，其 去除率顺序一般如下：
Al3+ > Fe3+> Ca2+> Na+
PO43-> SO42->Cl-
对于非电解质，分子越大越容易去除。
（3）无机离子的去除率与离子水合状态中的水合物及水合离子半径 有关。水合离子半径越大，越容易被除去，去除率顺序如下：
ppt课件.
18
四、反渗透膜预处理方法
反渗透膜过滤方式与滤床式过滤器过滤不同，滤床是全过滤 方式，即原水全部通过滤层。而反渗透膜过滤是横流过滤方式 （如图3-21 反渗透膜横向过滤示意图），即原水中的一部分水沿 与膜垂直方向透过膜，此时盐类和各种污染物被膜截流下来，并 被沿膜与膜面平行方向流动的剩余的另一部分原水携带出，但污 染物并不能完全带出，随着时间的推移，残留的污染物会会使膜 元件污染加重，而且原水污染物及回收率越高，膜污染越快。
2.1 保安过滤器
为保证反渗透本体的安全运行，即使有良好的预处理系统，仍 需要设置精密过滤设备，起安全保障作用，故称之为保安过滤器 （也有技术资料中称精密过滤器）。在反渗透系统中，保安过滤 器不应作为一般运行过滤器使用，仅应作保安过滤使用，通常设 在高压泵之前。保安过滤器有多种结构形式，常用如图3-5所示， 滤元固定在隔板上，水自中部进入保安过滤器内，隔板下部出水 室引出，杂质被阻留在滤元上。
反渗透膜运行时，需要经高压泵将水升至规定的压力后送入， 才能完成脱盐过程。目前火电厂使用的高压泵有离心式、柱塞式 和螺杆式等多种形式，其中，多级离心式水泵使用最广泛。这种 泵的特点是效率较高，可以达到90%以上，节省能耗。
反渗透内部结构及工作原理ppt课件
由此可知，反渗透脱盐的依据是①半透膜的选择透过性，即 有选择地让水透过而不允许盐透过；②盐水室的外加压力大于盐 水室与淡水室的渗透压力，提供了水从盐水室向淡水室移动的推 动力。一些溶液的典型渗透压力见下表。
ppt课件.
2
反渗透现象图解 (a)渗透；(b)渗透平衡；(c)反渗透
ppt课件.
3
化合物 浓度/(mg/L) NaCl 35000 NaCl 1000 NaHCO3 1000 Na2SO4 1000 MgSO4 1000 MgCl2 1000
渗透压/kPa 2742.2 78.55 88.2 41.34 24.80 66.83
化合物 浓度/(mg/L) 渗透压/kPa
CaCl2
1000
57.19
蔗糖 1000
7.23
葡萄糖 1000ห้องสมุดไป่ตู้
13.78
海水 32000 2400
苦咸水 2～5000 105～280
上述用于隔离淡水与盐水的半透膜称为反渗透膜。反渗透膜多用高分子材 料制成，目前，用于火电厂的反渗透膜多为芳香聚酰胺复合材料制成。
反渗透对水中离子和有机物的分离特性不尽相同，归纳起来 大致有以下几点：
（1）有机物比无机物容易分离。
（2）电解质比非电解质容易分离。高电荷的电解质更容易分离，其 去除率顺序一般如下：
Al3+ > Fe3+> Ca2+> Na+
PO43-> SO42->Cl-
对于非电解质，分子越大越容易去除。
（3）无机离子的去除率与离子水合状态中的水合物及水合离子半径 有关。水合离子半径越大，越容易被除去，去除率顺序如下：
（7）一般溶质对膜的物理性质或传递性质影响都不大，只有酚或某 些低分子量有机化合物会使醋酸纤维素在水溶液中膨胀，这些组 分的存在，一般会使膜的水通量下降，有时还会下降的很多。
ppt课件.
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反渗透现象图解 (a)渗透；(b)渗透平衡；(c)反渗透
ppt课件.
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化合物 浓度/(mg/L) NaCl 35000 NaCl 1000 NaHCO3 1000 Na2SO4 1000 MgSO4 1000 MgCl2 1000
渗透压/kPa 2742.2 78.55 88.2 41.34 24.80 66.83
化合物 浓度/(mg/L) 渗透压/kPa
CaCl2
1000
57.19
蔗糖 1000
7.23
葡萄糖 1000ห้องสมุดไป่ตู้
13.78
海水 32000 2400
苦咸水 2～5000 105～280
上述用于隔离淡水与盐水的半透膜称为反渗透膜。反渗透膜多用高分子材 料制成，目前，用于火电厂的反渗透膜多为芳香聚酰胺复合材料制成。
反渗透对水中离子和有机物的分离特性不尽相同，归纳起来 大致有以下几点：
（1）有机物比无机物容易分离。
（2）电解质比非电解质容易分离。高电荷的电解质更容易分离，其 去除率顺序一般如下：
Al3+ > Fe3+> Ca2+> Na+
PO43-> SO42->Cl-
对于非电解质，分子越大越容易去除。
（3）无机离子的去除率与离子水合状态中的水合物及水合离子半径 有关。水合离子半径越大，越容易被除去，去除率顺序如下：
（7）一般溶质对膜的物理性质或传递性质影响都不大，只有酚或某 些低分子量有机化合物会使醋酸纤维素在水溶液中膨胀，这些组 分的存在，一般会使膜的水通量下降，有时还会下降的很多。
RO反渗透ppt课件
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反渗透脱盐机理 ——Donnan平衡模型
膜为固定负电荷型，据电中性原理及膜和溶液中离子化学位平衡，一般认为借助于排斥同离子的能力，荷电膜可用于脱盐，一般只有稀溶液，在压力下通过荷电膜时，有较明显的脱盐作用，随着浓度的增加，脱盐率迅速下降。二价同离子的脱除比单价同离子好，单价同离子的脱除比二价反离子的好。该理论以Donnan平衡为基础来说明荷电膜的脱盐，但Donnan平衡是平衡状态，而对于在压力下透过荷电膜的传质，还不能从膜、进料及传质过程等多方面来定量描述。
*
按膜元件结构种类概述
在反渗透技术刚起步时，主要采用管式和平 板式膜元件。但这两种膜元件初始投资高、膜的 填充密度低，因此常用于高污染给水处理。 卷式膜元件是把两层膜背对背粘结成膜袋， 之后将多个膜袋卷绕到多孔产水管上形成的。该 膜元件组成的系统投资低、耗电省，它是工业系 统中应用普遍的膜元件。其研制发展速度快，单 个膜元件的脱盐率高达99.7%。 中空纤维膜元件组成的反渗透系统有填充密 度高的特点，因而要求其对给水进行更严格的预 处理，以减少污堵的可能性。
*
反渗透膜电镜照片
*
膜透过操作方式
*
反渗透基本原理
*
反渗透膜元件构造
*
集水管
膜
浓水
膜透过水
原水 流道网
原水
透过水 流道网
原水
膜元件的结构示意图
*
反渗透卷制图
反渗透膜袋
浓水网
淡水网
*
反渗透膜剥面图
膜元件端板
给水
产水流向 (透过膜后)
淡水网
反渗透膜
产水膜封口
浓水网
产水
浓水
产水中心管
*
反渗透组装图
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反渗透脱盐机理 ——Donnan平衡模型
膜为固定负电荷型，据电中性原理及膜和溶液中离子化学位平衡，一般认为借助于排斥同离子的能力，荷电膜可用于脱盐，一般只有稀溶液，在压力下通过荷电膜时，有较明显的脱盐作用，随着浓度的增加，脱盐率迅速下降。二价同离子的脱除比单价同离子好，单价同离子的脱除比二价反离子的好。该理论以Donnan平衡为基础来说明荷电膜的脱盐，但Donnan平衡是平衡状态，而对于在压力下透过荷电膜的传质，还不能从膜、进料及传质过程等多方面来定量描述。
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按膜元件结构种类概述
在反渗透技术刚起步时，主要采用管式和平 板式膜元件。但这两种膜元件初始投资高、膜的 填充密度低，因此常用于高污染给水处理。 卷式膜元件是把两层膜背对背粘结成膜袋， 之后将多个膜袋卷绕到多孔产水管上形成的。该 膜元件组成的系统投资低、耗电省，它是工业系 统中应用普遍的膜元件。其研制发展速度快，单 个膜元件的脱盐率高达99.7%。 中空纤维膜元件组成的反渗透系统有填充密 度高的特点，因而要求其对给水进行更严格的预 处理，以减少污堵的可能性。
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反渗透膜电镜照片
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膜透过操作方式
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反渗透基本原理
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反渗透膜元件构造
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集水管
膜
浓水
膜透过水
原水 流道网
原水
透过水 流道网
原水
膜元件的结构示意图
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反渗透卷制图
反渗透膜袋
浓水网
淡水网
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反渗透膜剥面图
膜元件端板
给水
产水流向 (透过膜后)
淡水网
反渗透膜
产水膜封口
浓水网
产水
浓水
产水中心管
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反渗透组装图
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反渗透基础知识ppt课件
精选PPT课件
反渗透基础知识
1
一、反渗透原理
1、反渗透原理要素
➢ 1）浓溶液（盐溶液） ➢ 2）纯水 ➢ 3）半透膜 ➢ 4）渗透压 ➢ 5）外部压力
精选PPT课件
2
精选PPT课件
2、反渗透原理图
半透膜 浓溶液 纯水
半透膜 浓溶液 纯水
p> π
π
渗透
渗透平衡
原理示意图
反渗透
3
精选PPT课件
24
精选PPT课件有机物Βιβλιοθήκη 染25精选PPT课件
5、化学品污染
反渗透膜是一种合成的化学物质，容易被氧化剂氧化，容 易被某些有机溶剂溶解，从而使膜脱盐率严重下降，直至报 废；
反渗透膜表面一般带负电荷，会与水中的阳离子聚电解质 结合，导致膜通量下降，阳离子聚电解质可能来自絮凝剂、 助凝剂或其他工艺投加的化学药品；
11
精选PPT课件
3、硬度
水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸 盐硬度（即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子， 故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来 的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。
4、硅
分非活性硅和活性硅，非活性硅易在预处理去除，活性 硅去除难度较大。
10
三、反渗透进水水质
精选PPT课件
1、浊度（NTU）
水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等 悬浮物和胶体物都可以使水质变的浑浊而呈现一定浊度，水 质分析中规定：1L水中含有1mgSiO2所构成的浊度为一个标准 浊度单位，简称1度。通常浊度越高，溶液越浑浊。
2、SDI
污染指数SDI值主要用于检测水中胶体和悬浮物等微粒的 多少，是表征系统进水水质的重要指标。多介质过滤器出口 一般要求SDI小于5，超滤出口一般要求SDI小于3。
反渗透基础知识
1
一、反渗透原理
1、反渗透原理要素
➢ 1）浓溶液（盐溶液） ➢ 2）纯水 ➢ 3）半透膜 ➢ 4）渗透压 ➢ 5）外部压力
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2、反渗透原理图
半透膜 浓溶液 纯水
半透膜 浓溶液 纯水
p> π
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渗透
渗透平衡
原理示意图
反渗透
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精选PPT课件有机物Βιβλιοθήκη 染25精选PPT课件
5、化学品污染
反渗透膜是一种合成的化学物质，容易被氧化剂氧化，容 易被某些有机溶剂溶解，从而使膜脱盐率严重下降，直至报 废；
反渗透膜表面一般带负电荷，会与水中的阳离子聚电解质 结合，导致膜通量下降，阳离子聚电解质可能来自絮凝剂、 助凝剂或其他工艺投加的化学药品；
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3、硬度
水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸 盐硬度（即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子， 故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来 的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。
4、硅
分非活性硅和活性硅，非活性硅易在预处理去除，活性 硅去除难度较大。
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三、反渗透进水水质
精选PPT课件
1、浊度（NTU）
水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等 悬浮物和胶体物都可以使水质变的浑浊而呈现一定浊度，水 质分析中规定：1L水中含有1mgSiO2所构成的浊度为一个标准 浊度单位，简称1度。通常浊度越高，溶液越浑浊。
2、SDI
污染指数SDI值主要用于检测水中胶体和悬浮物等微粒的 多少，是表征系统进水水质的重要指标。多介质过滤器出口 一般要求SDI小于5，超滤出口一般要求SDI小于3。
反渗透基础知识PPT
产生浓水
反渗透技术会产生一定量的浓水，如何处理和利 用这些浓水是一个需要解决的问题。
反渗透技术的改进方向
提高产水率
通过改进反渗透膜组件和工艺参数，提高产 水率，降低原水消耗。
提高抗污染能力
针对不同水源的特点，开发具有更强抗污染 能力的反渗透膜材料和组件。
降低成本
通过研发更经济、高效的反渗透膜材料和组 件，降低反渗透系统的成本。
脱盐率
表示反渗透膜去除盐分的能力，是衡量膜性 能的重要参数。
04
反渗透技术的优缺点
反渗透技术的优点
高效脱盐
反渗透技术能够去除水中的溶解盐、 有机物、重金属等，实现高效脱盐。
适用范围广
反渗透技术适用于各种水源，如海水、 苦咸水、地表水等，具有广泛的适用 性。
环保节能
反渗透技术采用压力驱动，能耗较低， 同时不需要使用化学药剂，对环境友 好。
反渗透膜能够有效抵抗水中 的悬浮物、有机物、微生物 等污染物质，保证稳定的产 水量和脱盐率。
寿命长
反渗透膜的使用寿命较长， 一般可达5-10年，减少了更 换膜元件的频率和维护成本。
反渗透膜的分类
01
02
03
04
螺旋卷式反渗透膜
螺旋卷式反渗透膜是早期的一 种形式，其结构简单，制造成
本较低。
卷式反渗透膜
结构
反渗透膜的结构包括活性层、多 孔支撑层和无纺布层等，其中活 性层是反渗透膜的核心部分，具 有选择透过性。
03
反渗透系统的组成与工作流程
反渗透系统的组成
预处理系统
用于去除原水中的杂质和异味 ，保证水质符合反渗透膜的要
求。
反渗透膜组件
是反渗透系统的核心部分，能 够去除水中的盐分、有机物和 微生物。
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第四章 反渗透 Reverse Osmosis
本章内容提纲
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 反渗透发展历史 反渗透分离特点 反渗透膜传质过程机理 反渗透膜类型 膜材料及制备方法 反渗透膜性能表征 反渗透应用 本章小结及未来发展 思考题
一、发展历史
1953年，美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan博士也发现 了CA优良的半透性。 1960年，Loeb和Sourirajan博士首次制成了具有历史意义的高 脱盐、高通量的非对称CA反渗透膜。 1968年，美国Monsanto和Du Pont公司发现芳香聚酰胺膜的优 良性能，并相继推出B-9和B-10中空纤维渗透器。 1978年，Filmtech公司的Cadotte首先实现了以聚砜超滤膜为 基膜，由界面聚合法制得交联芳香族聚酰胺复合膜。 1980年Filmtech公司推出性能优异，实用性强FT-30复合膜。 上世纪80年代末，高脱盐交联芳香聚酰胺复合膜实现工业化。 上世纪90年代中，超低压高脱盐交联芳香聚酰胺复合膜也开 始进入市场。
吸附和溶解 Cw ’ 分子扩散 Cs’
Cwm’ Csm’
Cwm ” Csm”
Membrane（δ）
3、氢键理论
1959年，Reid等人提出氢键理论，并通过醋酸纤维膜进行 了解释。 该理论认为，膜的表面很致密，其上有大量的活化点，键 合一定数目的结合水，这种水已失去溶剂化能力，盐水中 的盐不能溶于其中。 进料液中的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键而 缔合，使该活化点上的其它结合水解缔下来.该解缔的结合 水又与下面的活化点缔合，使该点原有的结合水解缔下来， 该过程不断从膜面向下层进行，水分子从膜面进入膜内， 最后从底层解脱下来成为产品水。
一、发展历史
我国对反渗透的研究始于1965年，但反渗透膜和组器件的整 体技术和性能与国际先进水平相比仍有较大差距。
反渗透膜发展历程
膜技术发展：走向纳米技术
近年主要反渗透工程项目
Location Carboneras, Spain （西班牙） Trinidad and Tobago 特立尼达和多巴哥 Tampa Bay （美国佛罗里达） Almeria, Spain （西班牙） Las Palmas（加拉利岛一市港） Larnaca, Cyprus （塞浦路斯） Murcia, Spain （西班牙） Palma de Mallorca（西班牙东部岛） Dhekelia, Cyprus （塞浦路斯） Marbeilla, Spain （西班牙） Capacity (万吨/天) 12.8 11.5 10 5.28 3.7 5.4 6.9 6.6 4.2 5.8
界面聚合法是目前制备复合膜超薄致密层的主要方法。 界面聚合中反应物在互不相溶的两相界面处发生聚合成膜。 界面聚合包括界面缩合和界面缩聚。 界面缩合是将基膜浸入聚合物的初聚体稀溶液中，取出并排 除过量的溶液，再浸入交联剂的稀溶液中进行短时间的界面 交联反应，然后取出加热固化。 界面缩聚是指两种可反应的单体分别溶于互不相溶的两相中， 当两相接触时，两种单体在界面进行缩聚反应。
1、相转化法-非对称反渗透膜
非对称反渗透膜由相转化法制得。 将聚合物和溶剂组成的溶液在一支撑板上（如玻璃板），刮 成薄膜后，然后浸入凝固浴中。随着溶剂扩散进入凝固浴， 而非溶剂扩散到刮成的薄膜内。经过一段时间后，溶剂和非 溶剂之间的双扩散达到一定程度，此时溶液达到热力学不稳 定状态，发生分层。最终形成不对称结构的固体聚合物膜。
2、溶解-扩散理论
① ② ③ 1972年，Lonsdale和Riley等人提出了溶解扩散模型。 以下基本假设： 反渗透膜的活性皮层是理想的无任何缺陷的致密无孔膜 溶质和溶剂都能溶解于均质膜表面（活性皮层） 以化学位差为推动力，通过分子扩散实现渗透过程，溶质 和溶剂在膜中的扩散过程遵循Fick扩散定律
4、自由体积理论
1968年，Yasuda等人在自由体积的基础上提出了自由体积 理论。 该理论认为，膜的自由体积包括聚合物的自由体积和水的 自由体积。 聚合物的自由体积指的是无水溶胀的由无规则高分子线团 堆积而成的膜中，未被高分子占据的空间。 水的自由体积指的是在水溶胀的膜中纯水所占据的空间。 水可以在膜的自由体积中迁移，而盐只能在水的自由体积 中迁移，从而使得膜具有选择透过性。
生产商
海德能 陶氏 科式 东丽 时代沃顿 海德能 陶氏 科氏 东丽 时代沃顿
反渗透膜元件类型、型号及生产商
膜元件类型 型号
LFC、PROC BW30XFR、BW30-FR 抗污染 TFC-HR TML FR SanRO、SanRO-HS 卫生级 RO-FF、HSRO-FF TFC HR-NW 陶氏 科式 东丽 时代沃顿 海德能 陶氏 科氏
1、优先吸附-毛细管流动模型
1970年，S.Sourirajan等人提出了优先吸附-毛细孔流动理论 当水溶液与亲水膜接触时， 膜表面的水被(优先)吸附、 溶质被排斥，因而在膜表面 形成一层纯水层。 这层水在外加压力作用下进 入膜表面的毛细孔，并通过 毛细孔而流出。
优先吸附-毛细管流动机理
四、 反渗透膜类型
按膜的结构特点分类，反渗透膜主要有两种形式，即非对称反 渗透膜和复合反渗透膜。工业化膜产品以复合反渗透膜为主。 复合反渗透膜与非对称反渗透膜相比，具有以下几个优点： 分离层和支撑层易于控制，满足不同使用要求。 复合反渗透膜中超薄分离层可用的聚合物种类较多。 复合反渗透膜中的超薄分离层具有高亲水性，又有好的耐溶胀 性，从而在高脱盐情况下，能保持较高的透水率。
非对称反渗透膜的制作步骤
非对称反渗透膜制备过程包括下面五个主要步骤： （1）将聚合物和添加剂（溶胀剂）溶于溶剂中制成铸膜液； （2）用刮刀将铸膜液涂覆于支撑层(无纺布)上； （3）溶剂蒸发； （4）浸入凝固浴； （5）后处理（漂洗、热处理等）。
平板式非对称反渗透膜的制备流程示意图
2、界面聚合法-复合反渗透膜
界面聚合过程
一般采用微孔基膜浸渍溶有单体或预聚体的水溶液(水相), 再与 溶有疏水单体或预聚体的有机溶液(有机相)接触，使两相单体 或预聚体在液-液界面处发生聚合反应，形成超薄功能层。 为了使膜性能更佳，将界面聚合后复合膜进行热处理等处理。
复合反渗透膜的制作步骤
复合反渗透商品膜制备过程包括以下步骤： （1）将多孔支撑膜浸入含有多元胺的水溶液中； （2）采用橡胶刮板擦拭器或气刀除去水溶液被覆层； （3）多孔支撑膜浸入含有多元酰氯的有机溶液中； （4）然后将膜热处理，使膜中未反应的端基进一步交联； （5）清洗除去未反应的胺和酸。
（a）渗透
（b）渗透平衡
（c）反渗透
浓差极化现象
反渗透过程中，大部分溶质被截流，溶质将在膜表面附近积 体的浓度的现象称为浓差极化。 浓差极化导致渗透通量和截留率降低，加速膜污染。 克服浓差极化方法包括提高料液流速或加强循环使料液保持 紊流状态。
C为扩散物质的体积浓度(kg/m), t为扩散时间(s), x为距离(m)
物质在膜中渗透过程
溶剂与溶质透过膜的过程分为三步：
① ② ③
高压
渗透物在膜的料液侧表面处吸附和溶解 渗透物在化学位差的推动下，以分子扩散通过膜 渗透物在膜的透过侧表面解吸 J
低压 解吸 Cw ” Cs”
C’w,C’s分别为高压侧溶液相水和盐浓度 C’wm,C’sm分别为膜界面-膜相水和盐浓度 物质在膜中的渗透能力由溶解过程和扩 散过程共同决定 溶质和溶剂在膜表面皮层中的溶解度差 异以及在膜中扩散性差异决定了其透过 膜的能力
反渗透膜元件类型、型号及生产商
膜元件类型 型号
SWC3+、SWC4+、SWC5 海水淡化 SW30XHR、SW30ULE、SW30XLE、 SW30HRLE TFC-S、TFC-SS Premium、TFC-HF TM8、TM8H SW CPA、ESPA 苦咸水淡化 BW30HR、TW30、BW30LE、XLE、LE、 LP TFC-ULP、TFC-HR、TFC-HR Premium、 TFC-XR TM7 TMG、TMH LP
非对称反渗透膜
复合反渗透膜
反渗透膜组件类型
目前商业化反渗透膜组件形式有：板框式、管式、中空纤维式 以及卷式。 工业化反渗透膜组件以复合反渗透膜为主。 最早由美国通用原子公司 （Gulf General Atomic Co） 于1964年开发成功
优点：压力导管的设计简单，结构紧凑，安装容易；进料流 道相对敞开，易抗污染。 缺点：容易产生浓差极化的趋势，不适宜于含悬浮固体料液 的处理；压力消耗高；再循环浓缩困难。
五、 膜材料及制备方法
反渗透主要包括以下膜材料： (1). Cellulose acetate and Cellulose triacetated (醋酸纤维素和三乙酸纤维素) (2). Aromatic polyamide (芳香族聚酰胺) (3). Polybenzimidazle (聚苯并咪唑) (4). Polyphenylether (聚苯醚) (5). Polyvinylbutyral (聚乙烯醇缩丁醛) 制备表面致密层使用的单体： (1). Polybasic amine (多元胺类) (2). Acyl chloride (酰氯类) (3). Furfural alcohol (糠醇) (4). Toluene diisocynate (甲苯二异氰酸酯) (5). Piperazine (哌嗪)
六、 反渗透膜性能表征
① 渗透选择性能 截留率：
R cf c c
f p
Cf、Cp分别代表原液浓度和透过液浓度
纯水通量：
J V St
p v
Vp为透过液体积,S、t分别为有效膜面积和过滤时间
② ③
膜表面形貌表征： 采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等设备。 化学结构表征： 衰减全反射-傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、X射线光电 子能谱（XPS）、能谱仪（EDX）
本章内容提纲
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 反渗透发展历史 反渗透分离特点 反渗透膜传质过程机理 反渗透膜类型 膜材料及制备方法 反渗透膜性能表征 反渗透应用 本章小结及未来发展 思考题
一、发展历史
1953年，美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan博士也发现 了CA优良的半透性。 1960年，Loeb和Sourirajan博士首次制成了具有历史意义的高 脱盐、高通量的非对称CA反渗透膜。 1968年，美国Monsanto和Du Pont公司发现芳香聚酰胺膜的优 良性能，并相继推出B-9和B-10中空纤维渗透器。 1978年，Filmtech公司的Cadotte首先实现了以聚砜超滤膜为 基膜，由界面聚合法制得交联芳香族聚酰胺复合膜。 1980年Filmtech公司推出性能优异，实用性强FT-30复合膜。 上世纪80年代末，高脱盐交联芳香聚酰胺复合膜实现工业化。 上世纪90年代中，超低压高脱盐交联芳香聚酰胺复合膜也开 始进入市场。
吸附和溶解 Cw ’ 分子扩散 Cs’
Cwm’ Csm’
Cwm ” Csm”
Membrane（δ）
3、氢键理论
1959年，Reid等人提出氢键理论，并通过醋酸纤维膜进行 了解释。 该理论认为，膜的表面很致密，其上有大量的活化点，键 合一定数目的结合水，这种水已失去溶剂化能力，盐水中 的盐不能溶于其中。 进料液中的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键而 缔合，使该活化点上的其它结合水解缔下来.该解缔的结合 水又与下面的活化点缔合，使该点原有的结合水解缔下来， 该过程不断从膜面向下层进行，水分子从膜面进入膜内， 最后从底层解脱下来成为产品水。
一、发展历史
我国对反渗透的研究始于1965年，但反渗透膜和组器件的整 体技术和性能与国际先进水平相比仍有较大差距。
反渗透膜发展历程
膜技术发展：走向纳米技术
近年主要反渗透工程项目
Location Carboneras, Spain （西班牙） Trinidad and Tobago 特立尼达和多巴哥 Tampa Bay （美国佛罗里达） Almeria, Spain （西班牙） Las Palmas（加拉利岛一市港） Larnaca, Cyprus （塞浦路斯） Murcia, Spain （西班牙） Palma de Mallorca（西班牙东部岛） Dhekelia, Cyprus （塞浦路斯） Marbeilla, Spain （西班牙） Capacity (万吨/天) 12.8 11.5 10 5.28 3.7 5.4 6.9 6.6 4.2 5.8
界面聚合法是目前制备复合膜超薄致密层的主要方法。 界面聚合中反应物在互不相溶的两相界面处发生聚合成膜。 界面聚合包括界面缩合和界面缩聚。 界面缩合是将基膜浸入聚合物的初聚体稀溶液中，取出并排 除过量的溶液，再浸入交联剂的稀溶液中进行短时间的界面 交联反应，然后取出加热固化。 界面缩聚是指两种可反应的单体分别溶于互不相溶的两相中， 当两相接触时，两种单体在界面进行缩聚反应。
1、相转化法-非对称反渗透膜
非对称反渗透膜由相转化法制得。 将聚合物和溶剂组成的溶液在一支撑板上（如玻璃板），刮 成薄膜后，然后浸入凝固浴中。随着溶剂扩散进入凝固浴， 而非溶剂扩散到刮成的薄膜内。经过一段时间后，溶剂和非 溶剂之间的双扩散达到一定程度，此时溶液达到热力学不稳 定状态，发生分层。最终形成不对称结构的固体聚合物膜。
2、溶解-扩散理论
① ② ③ 1972年，Lonsdale和Riley等人提出了溶解扩散模型。 以下基本假设： 反渗透膜的活性皮层是理想的无任何缺陷的致密无孔膜 溶质和溶剂都能溶解于均质膜表面（活性皮层） 以化学位差为推动力，通过分子扩散实现渗透过程，溶质 和溶剂在膜中的扩散过程遵循Fick扩散定律
4、自由体积理论
1968年，Yasuda等人在自由体积的基础上提出了自由体积 理论。 该理论认为，膜的自由体积包括聚合物的自由体积和水的 自由体积。 聚合物的自由体积指的是无水溶胀的由无规则高分子线团 堆积而成的膜中，未被高分子占据的空间。 水的自由体积指的是在水溶胀的膜中纯水所占据的空间。 水可以在膜的自由体积中迁移，而盐只能在水的自由体积 中迁移，从而使得膜具有选择透过性。
生产商
海德能 陶氏 科式 东丽 时代沃顿 海德能 陶氏 科氏 东丽 时代沃顿
反渗透膜元件类型、型号及生产商
膜元件类型 型号
LFC、PROC BW30XFR、BW30-FR 抗污染 TFC-HR TML FR SanRO、SanRO-HS 卫生级 RO-FF、HSRO-FF TFC HR-NW 陶氏 科式 东丽 时代沃顿 海德能 陶氏 科氏
1、优先吸附-毛细管流动模型
1970年，S.Sourirajan等人提出了优先吸附-毛细孔流动理论 当水溶液与亲水膜接触时， 膜表面的水被(优先)吸附、 溶质被排斥，因而在膜表面 形成一层纯水层。 这层水在外加压力作用下进 入膜表面的毛细孔，并通过 毛细孔而流出。
优先吸附-毛细管流动机理
四、 反渗透膜类型
按膜的结构特点分类，反渗透膜主要有两种形式，即非对称反 渗透膜和复合反渗透膜。工业化膜产品以复合反渗透膜为主。 复合反渗透膜与非对称反渗透膜相比，具有以下几个优点： 分离层和支撑层易于控制，满足不同使用要求。 复合反渗透膜中超薄分离层可用的聚合物种类较多。 复合反渗透膜中的超薄分离层具有高亲水性，又有好的耐溶胀 性，从而在高脱盐情况下，能保持较高的透水率。
非对称反渗透膜的制作步骤
非对称反渗透膜制备过程包括下面五个主要步骤： （1）将聚合物和添加剂（溶胀剂）溶于溶剂中制成铸膜液； （2）用刮刀将铸膜液涂覆于支撑层(无纺布)上； （3）溶剂蒸发； （4）浸入凝固浴； （5）后处理（漂洗、热处理等）。
平板式非对称反渗透膜的制备流程示意图
2、界面聚合法-复合反渗透膜
界面聚合过程
一般采用微孔基膜浸渍溶有单体或预聚体的水溶液(水相), 再与 溶有疏水单体或预聚体的有机溶液(有机相)接触，使两相单体 或预聚体在液-液界面处发生聚合反应，形成超薄功能层。 为了使膜性能更佳，将界面聚合后复合膜进行热处理等处理。
复合反渗透膜的制作步骤
复合反渗透商品膜制备过程包括以下步骤： （1）将多孔支撑膜浸入含有多元胺的水溶液中； （2）采用橡胶刮板擦拭器或气刀除去水溶液被覆层； （3）多孔支撑膜浸入含有多元酰氯的有机溶液中； （4）然后将膜热处理，使膜中未反应的端基进一步交联； （5）清洗除去未反应的胺和酸。
（a）渗透
（b）渗透平衡
（c）反渗透
浓差极化现象
反渗透过程中，大部分溶质被截流，溶质将在膜表面附近积 体的浓度的现象称为浓差极化。 浓差极化导致渗透通量和截留率降低，加速膜污染。 克服浓差极化方法包括提高料液流速或加强循环使料液保持 紊流状态。
C为扩散物质的体积浓度(kg/m), t为扩散时间(s), x为距离(m)
物质在膜中渗透过程
溶剂与溶质透过膜的过程分为三步：
① ② ③
高压
渗透物在膜的料液侧表面处吸附和溶解 渗透物在化学位差的推动下，以分子扩散通过膜 渗透物在膜的透过侧表面解吸 J
低压 解吸 Cw ” Cs”
C’w,C’s分别为高压侧溶液相水和盐浓度 C’wm,C’sm分别为膜界面-膜相水和盐浓度 物质在膜中的渗透能力由溶解过程和扩 散过程共同决定 溶质和溶剂在膜表面皮层中的溶解度差 异以及在膜中扩散性差异决定了其透过 膜的能力
反渗透膜元件类型、型号及生产商
膜元件类型 型号
SWC3+、SWC4+、SWC5 海水淡化 SW30XHR、SW30ULE、SW30XLE、 SW30HRLE TFC-S、TFC-SS Premium、TFC-HF TM8、TM8H SW CPA、ESPA 苦咸水淡化 BW30HR、TW30、BW30LE、XLE、LE、 LP TFC-ULP、TFC-HR、TFC-HR Premium、 TFC-XR TM7 TMG、TMH LP
非对称反渗透膜
复合反渗透膜
反渗透膜组件类型
目前商业化反渗透膜组件形式有：板框式、管式、中空纤维式 以及卷式。 工业化反渗透膜组件以复合反渗透膜为主。 最早由美国通用原子公司 （Gulf General Atomic Co） 于1964年开发成功
优点：压力导管的设计简单，结构紧凑，安装容易；进料流 道相对敞开，易抗污染。 缺点：容易产生浓差极化的趋势，不适宜于含悬浮固体料液 的处理；压力消耗高；再循环浓缩困难。
五、 膜材料及制备方法
反渗透主要包括以下膜材料： (1). Cellulose acetate and Cellulose triacetated (醋酸纤维素和三乙酸纤维素) (2). Aromatic polyamide (芳香族聚酰胺) (3). Polybenzimidazle (聚苯并咪唑) (4). Polyphenylether (聚苯醚) (5). Polyvinylbutyral (聚乙烯醇缩丁醛) 制备表面致密层使用的单体： (1). Polybasic amine (多元胺类) (2). Acyl chloride (酰氯类) (3). Furfural alcohol (糠醇) (4). Toluene diisocynate (甲苯二异氰酸酯) (5). Piperazine (哌嗪)
六、 反渗透膜性能表征
① 渗透选择性能 截留率：
R cf c c
f p
Cf、Cp分别代表原液浓度和透过液浓度
纯水通量：
J V St
p v
Vp为透过液体积,S、t分别为有效膜面积和过滤时间
② ③
膜表面形貌表征： 采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等设备。 化学结构表征： 衰减全反射-傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、X射线光电 子能谱（XPS）、能谱仪（EDX）